ดำดิ่งลงในพารามิเตอร์เลนส์ออปติคัล

ในระบบออพติคอลในอุดมคติการขยายควรคงที่ในคู่ของระนาบวัตถุคอนจูเกต อย่างไรก็ตามในระบบออพติคอลจริงคุณสมบัตินี้มีอยู่เฉพาะเมื่อฟิลด์มุมมองมีขนาดเล็ก เมื่อมุมมองมีขนาดใหญ่หรือใหญ่มากการขยายภาพจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงในมุมมองปรากฏการณ์นี้จะนำไปสู่ภาพของวัตถุที่สัมพันธ์กับการสูญเสียความคล้ายคลึงกันดั้งเดิม ภาพของการเสียรูปซึ่งเรียกว่าความผิดปกติ

ในการถ่ายภาพสถาปัตยกรรมหากใช้เลนส์มุมกว้างเพื่อถ่ายภาพอาคารสูงเนื่องจากมุมมองขนาดใหญ่ของเลนส์มุมกว้างมันเป็นเรื่องง่ายที่จะผลิตการบิดเบือนรูปทรงกระบอกทำให้ขอบของอาคาร ดูเหมือนจะโค้งออกไปด้านนอก เพื่อให้ได้ภาพลักษณ์ที่สมจริงและแม่นยำยิ่งขึ้นของรูปลักษณ์ของอาคารช่างภาพอาจใช้ซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพพิเศษเพื่อแก้ไขการบิดเบือนหรือพยายามเลือกมุมการถ่ายภาพที่เหมาะสมและระยะทางเมื่อถ่ายภาพเพื่อลดผลกระทบของ การบิดเบือน

ความผิดปกติทางคณิตศาสตร์หมายถึงความแตกต่างระหว่างความสูงของภาพจริง y 'และความสูงของภาพในอุดมคติ y0' (y ' - y0') และในทางปฏิบัติมันมักจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของอัตราส่วนของสิ่งนี้ต่อความสูงของภาพในอุดมคติในอุดมคติ y0 ', คือความผิดปกติของญาติ:

เมื่อระบบออพติคอลที่มีความผิดปกติของภาพพื้นผิววัตถุที่มีระยะห่างเท่ากันภาพจะไม่เป็นวงกลมศูนย์กลางที่มีระยะห่างเท่ากันอีกต่อไป หากระบบมีความผิดปกติในเชิงบวกความสูงของภาพที่แท้จริง y 'จะเพิ่มขึ้นเมื่อการเพิ่มขึ้นของมุมมองและเร็วกว่าความสูงของภาพในอุดมคติ y0' ซึ่งหมายความว่าการขยายเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของมุมมองจากนั้น ระยะห่างของวงกลมศูนย์กลางจะค่อยๆเพิ่มขึ้นจากด้านในไปด้านนอก ในทางตรงกันข้ามหากระบบมีความผิดปกติเชิงลบระยะห่างของวงกลมจะค่อยๆลดลงจากด้านในไปด้านนอก นำพื้นผิววัตถุตารางสี่เหลี่ยมเป็นตัวอย่างถ้าถ่ายภาพโดยระบบออปติคัลที่มีความผิดปกติเชิงบวกภาพที่ได้จะปรากฏขึ้นรูปหมอน หากถ่ายภาพโดยระบบออปติคัลที่มีความผิดปกติเชิงลบภาพที่ได้จะปรากฏขึ้นรูปทรงกระบอกเส้นประในรูปจะแสดงรูปร่างของภาพในอุดมคติ

เป็นที่น่าสังเกตว่าความผิดปกติทำให้เกิดการบิดเบือนของภาพเท่านั้นและไม่ส่งผลกระทบต่อความคมชัดของภาพ ดังนั้นสำหรับระบบแสงทั่วไปข้อบกพร่องในการถ่ายภาพของความผิดปกติไม่ได้ขัดขวางการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญตราบใดที่การบิดเบือนของภาพอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตามในบางสถานการณ์แอปพลิเคชันที่ต้องใช้ภาพเพื่อกำหนดขนาดของวัตถุอย่างแม่นยำผลกระทบของความผิดปกติมีความสำคัญเนื่องจากมันส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของการวัดดังนั้นในกรณีเหล่านี้ความผิดปกติจะต้องได้รับการแก้ไขอย่างเคร่งครัด

ความลึกของสนาม: ความละเอียดเชิงลึกสำหรับช่วงภาพที่ชัดเจน

เมื่อเลนส์วัตถุประสงค์มุ่งเน้นไปที่วัตถุภาพถ่ายโดยเฉพาะจะมีช่วงบางอย่างอยู่ด้านหน้าและด้านหลังวัตถุภายในวัตถุที่วัตถุสามารถนำเสนอภาพที่ชัดเจนบนระนาบภาพช่วงนี้จะถูกกำหนดเป็นความลึกของฟิลด์ ( Δ1 + Δ2)

ในโครงสร้างของการถ่ายภาพด้วยแสงระนาบภาพ A 'เป็นระนาบที่พื้นผิวเป้าหมายของเซ็นเซอร์ตั้งอยู่และระนาบคอนจูเกต A คือระนาบการจัดตำแหน่ง ระนาบที่ไกลที่สุดที่สามารถสร้างภาพที่ชัดเจนบนเป้าหมายคือระนาบที่จุดวัตถุ B1 ตั้งอยู่เรียกว่า Farscape; ระนาบที่ใกล้เคียงที่สุดที่สามารถสร้างภาพที่ชัดเจนบนเป้าหมายเช่นระนาบที่จุดวัตถุ B2 ตั้งอยู่เรียกว่าสนามใกล้สนาม จุดวัตถุ B1, B2 ถูกถ่ายภาพที่ด้านหน้าของเป้าหมายหลังจากการฉายภาพพื้นผิวเป้าหมายเพื่อสร้างจุดกระจายเมื่อจุดกระจายมีขนาดเล็กในระดับหนึ่งมันสามารถพิจารณาได้ว่าจะถูกนำเสนอในภาพของพื้นผิวคือ ภาพที่ชัดเจน

สูตรสำหรับการคำนวณความลึกของสนามคือ:

โดยที่Δ1และΔ2แสดงถึงความลึกของสนามและความลึกของสนามตามลำดับ P, P1 และ P2 แสดงระยะห่างจากระนาบโฟกัสระนาบของสนามไกลและระนาบของสนามใกล้กับเลนส์วัตถุประสงค์ F 'คือ ความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุประสงค์ F คือจำนวนช่องรับแสงของเลนส์วัตถุประสงค์และΔคือเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมการกระจายที่สามารถอนุญาตบนระนาบภาพและค่าต่ำสุดซึ่งมักจะเป็นขนาดของภาพ องค์ประกอบในกรณีของเซ็นเซอร์ CCD หรือ CMOS

มันเป็นไปตามความลึกของสนามนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุประสงค์ขนาดของรูรับแสงและระยะทางถ่ายภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งรูรับแสงที่เล็กกว่า (ยิ่งมีจำนวน F-number) หรือระยะการถ่ายภาพที่ใหญ่ขึ้นความลึกของสนามและโดยทั่วไปความลึกของสนามจะยิ่งใหญ่กว่าในสนามไกลกว่าในสนามใกล้ เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสที่สั้นกว่ามีความลึกของสนามมากขึ้นเมื่อถ่ายภาพที่ระยะทางเดียวกันด้วยค่ารูรับแสงเดียวกัน ในทางกลับกันเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสนานขึ้นมีความลึกของสนามค่อนข้างน้อย

ระยะการทำงาน: การอ้างอิงที่สำคัญเกี่ยวกับขนาดเชิงพื้นที่ของระบบ

ในกระบวนการเลือกเลนส์เพื่อกำหนดมิติเชิงพื้นที่ของระบบออพติคอลอย่างถูกต้องมักจะต้องเข้าใจเลนส์ในการทำงานของระยะทางของวัตถุระยะทางภาพรวมถึงระยะห่างระหว่างพื้นผิวหลักทั้งสองของ เลนส์และพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่น ๆ อย่างไรก็ตามเนื่องจากระยะทางของวัตถุและระยะของภาพสัมพันธ์กับตำแหน่งของพื้นผิวหลักของระบบแสงเลนส์และพื้นผิวหลักของเลนส์นั้นยากที่จะกำหนดโดยตรงในทางปฏิบัติซึ่งนำไปสู่ระยะทางวัตถุระยะทางภาพและอื่น ๆ พารามิเตอร์ก็ยากที่จะวัดโดยตรง

ตัวอย่างเช่นในการประยุกต์ใช้เลนส์วัตถุประสงค์กล้องจุลทรรศน์ระยะการทำงานเป็นพารามิเตอร์หลัก เมื่อสังเกตส่วนเซลล์ในกล้องจุลทรรศน์ชีวภาพจำเป็นต้องเลือกวัตถุประสงค์ที่มีระยะการทำงานที่เหมาะสมตามความหนาของตัวอย่างและการขยายของวัตถุประสงค์ หากระยะการทำงานสั้นเกินไปตัวอย่างอาจได้รับความเสียหายในระหว่างกระบวนการโฟกัส และหากระยะการทำงานยาวเกินไปอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับการขยายที่เพียงพอและภาพที่ชัดเจน

ผู้ผลิตเลนส์ได้แนะนำพารามิเตอร์ของระยะการทำงานและในขณะเดียวกันก็ให้กำลังขยายของเลนส์ในระยะการทำงานนั้นเพื่อความสะดวกสำหรับผู้ใช้เพื่อยืนยันขนาดเชิงพื้นที่ของระบบได้ง่ายขึ้น

ในปัจจุบันคำจำกัดความของระยะการทำงานยังไม่ได้สร้างมาตรฐานแบบครบวงจรส่วนใหญ่มีคำจำกัดความที่แตกต่างกันสองประการ คำจำกัดความหนึ่งคือระยะทางจากเรื่องไปยังกล้องลบ คำจำกัดความอื่น ๆ คือระยะทางจากวัตถุไปยังพื้นผิวด้านหน้าของเลนส์ ในสภาพแวดล้อมของตลาดปัจจุบันผู้ผลิตเลนส์กล้องส่วนใหญ่มักใช้วิธีแรกของการกำหนด ดังนั้นในกรณีที่ไม่มีคำแนะนำพิเศษระยะการทำงานที่ให้ไว้ในคู่มือมักจะหมายถึงระยะทางจากวัตถุไปยังกล้องลบ

ผ่านความเข้าใจในเชิงลึกและความเชี่ยวชาญของพารามิเตอร์ของเลนส์ออปติคัลข้างต้นไม่ว่าจะในการออกแบบออปติคัลการถ่ายภาพและวิดีโอหรือในด้านการตรวจสอบอุตสาหกรรม ฯลฯ สามารถเลือกและใช้เลนส์ออพติคอลได้อย่างแม่นยำมากขึ้นดังนั้น เพื่อให้บรรลุเอฟเฟกต์การถ่ายภาพด้วยแสงที่ต้องการและส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง