Làm thế nào tôi có thể tính toán hiệu ứng của một ống mở rộng sẽ là gì?


32

Phải có một mô tả toán học về sự khác biệt mà ống mở rộng tạo ra cho ống kính - nó có phải là thứ có thể dễ dàng mô tả không?

(Ví dụ: với bộ chuyển đổi từ xa, bạn có thể nói những điều như "bộ chuyển đổi tele 2x sẽ biến ống kính Y-mm thành ống kính 2Y-mm và sẽ làm bạn mất 2 điểm dừng."

Nếu không có gì nhiều bạn có thể nói về độ phóng đại, nói chung, về sự thay đổi trong khoảng cách tiêu cự gần nhất thì sao? Có phải đó cũng phụ thuộc vào ống kính?

Thế còn nếu chúng ta lấy ra ống kính: có cách nào chung để so sánh hiệu ứng của (nói) một ống mở rộng 12 mm và 24mm trên cùng một ống kính không?

Câu trả lời:


16

Tôi tin rằng có một số công thức bạn có thể sử dụng. Theo quan điểm của Matt Grum, tôi chưa thử nghiệm những ống kính này với ống kính zoom và theo hiểu biết hiện tại của tôi, chúng chỉ áp dụng cho các ống kính một tiêu cự (tiêu cự cố định). Bạn không chỉ định cụ thể ống kính zoom, vì vậy ...

Cách đơn giản nhất để tính độ phóng đại của ống kính là thông qua công thức sau:

  Magnification = TotalExtension / FocalLength
  M = TE / F

Để tính toán độ phóng đại với ống mở rộng, bạn cần biết tổng độ mở rộng ... nghĩa là phần mở rộng được cung cấp bởi chính ống kính, cũng như ống kính được cung cấp bởi ống mở rộng. Hầu hết các thống kê ống kính ngày nay bao gồm độ phóng đại nội tại. Nếu chúng ta lấy ống kính 50mm f / 1.8 của Canon, độ phóng đại nội tại là 0,15x. Chúng ta có thể giải quyết cho các ống kính được tích hợp trong phần mở rộng như vậy:

   0.15 = TE / 50
   TE = 50 * 0.15
   TE = 7.5mm

Độ phóng đại với phần mở rộng bổ sung hiện có thể được tính như sau:

  Magnification = (IntrinsicExtension + TubeExtension) / FocalLength
  M = IE + TE / F

Nếu chúng ta giả sử 25 mm phần mở rộng bổ sung thông qua một ống mở rộng:

  M = 7.5mm + 25mm / 50mm
  M = 32.5mm / 50mm
  M = 0.65x

Một công thức khá đơn giản cho phép chúng ta tính toán độ phóng đại khá dễ dàng, giả sử bạn biết độ phóng đại nội tại của ống kính (hoặc phần mở rộng nội tại của nó.) Nếu chúng ta giả sử ống kính 50mm tuyệt vời là ống kính bạn đang mở rộng, để tạo macro 1: 1 Độ phóng đại, bạn sẽ cần giá trị gia hạn 50mm. Vấn đề ở đây là nếu bạn thêm quá nhiều phần mở rộng, mặt phẳng của thế giới nằm trong tiêu cự ( ảnh ảo ) có thể sẽ tự kết thúc bên trong ống kính. Ngoài ra, điều này giả sử một ống kính "đơn giản", một ống kính có các đặc điểm rất rõ và được biết đến (nghĩa là ống kính một thành phần đơn giản.)

Trong một kịch bản trong thế giới thực, việc hiểu rõ về bất kỳ đặc điểm ống kính cụ thể nào là không thể. Với các ống kính lấy nét bên trong hoặc ống kính zoom, công thức đơn giản ở trên không đủ để cho phép bạn tính toán chính xác khoảng cách lấy nét và độ phóng đại tối thiểu của bạn có thể cho bất kỳ ống kính, tiêu cự và mở rộng nào. Có quá nhiều biến số, hầu hết trong số đó có khả năng là không xác định, để tính toán một giá trị có ý nghĩa.

Dưới đây là một số tài nguyên mà tôi đã tìm thấy cung cấp một số thông tin hữu ích có thể giúp ích cho nỗ lực của bạn:


2
Thật kỳ lạ, 50mm f / 1.8 ống kính (tốt, OK, một trong những ống kính) tôi đang mở rộng - và những liên kết đó trông cũng thực sự hữu ích. Cảm ơn!
Matt Giám mục

1
Câu trả lời tốt, chính xác những gì tôi đang tìm kiếm! Nó chỉ cho tôi biết rằng bạn đang sử dụng TE để viết tắt "TotalExtension" và "TubeExtension".
smow

6

Tôi nghĩ rằng nó có thể được mô tả, trên thực tế Wikipedia có công thức liên quan:

1/S1 + 1/S2 = 1/f

Trong đó S1 là khoảng cách từ đối tượng đến điểm nút phía trước, S2 là khoảng cách của điểm nút phía sau đến cảm biến và f là độ dài tiêu cự. Vì các ống mở rộng tăng S2, sau đó nó cho phép bạn làm cho S1 nhỏ hơn, do đó bạn có thể lấy nét gần hơn với đối tượng.


1
Công thức đó giả định rằng bạn biết các điểm phương thức phía trước và phía sau mà nói chung không phải nhà sản xuất chỉ định, vì vậy bạn sẽ phải đo chúng cho từng ống kính. Ngoài ra, công thức không hợp lệ đối với các ống kính thay đổi độ dài tiêu cự khi tập trung, vì vậy tôi không nghĩ nó hoàn toàn là câu hỏi như sau.
Matt Grum

Với ống kính đơn giản (tức là một thành phần), độ dài tiêu cự không bao giờ thay đổi (trừ khi bạn thay đổi hình dạng của ống kính - hoặc trừ khi bạn rất cụ thể và nói về các màu sắc khác nhau của ánh sáng, hoặc tương tự), và điều này là hoàn toàn chính xác (trên thực tế, di chuyển vị trí của ống kính là tất cả những gì bạn đang làm để thay đổi tiêu cự, vì vậy một ống mở rộng chỉ cho phép bạn di chuyển nó xa hơn). Đối với các ống kính phức tạp (đa yếu tố), tôi không hiểu rõ các nguyên tắc quang học đủ để chắc chắn nếu điều tương tự có đúng không. Nhưng máy bay phim luôn là "mục tiêu" của trọng tâm, phải không? Vì vậy, ... tôi nghĩ vậy.
lindes

Một số nguồn để học của tôi (mà tôi hy vọng sau này sẽ cùng nhau trả lời câu trả lời của riêng tôi - mặc dù không có thời gian cho việc đó): youtube.com/view_play_list?p=F703024381DE9004 - và đặc biệt, hai điều này: youtube.com/watch?v=oKfqO4tBfPc&p=F703024381DE9004youtube.com/watch?v=mj
IfdXnhyQI&p=F703024381DE9004

1
@Matt Grum - Tôi nghĩ rằng phương trình minh họa cho nguyên tắc đằng sau nó dường như là mấu chốt của câu hỏi. Ít nhất nó đã làm với tôi. :)
John Cavan

@ John Cavan - công thức minh họa rõ tại sao các ống mở rộng giảm khoảng cách tập trung tối thiểu, nhưng tôi nghĩ người hỏi đang tìm kiếm một công thức mà anh ta có thể sử dụng để đánh giá ống mở rộng nào bạn cần mua cho một ống kính nhất định để tăng độ phóng đại x lần, điều không may là không thể xảy ra trong trường hợp chung ...
Matt Grum

4

chỉnh sửa để trả lời để theo dõi các câu hỏi cho bạn biết tác động của một ống có độ dài nhất định trên một ống kính nhất định, bạn có thể tìm ra các giá trị còn thiếu từ phương trình của John, bạn sẽ có thể ước tính hiệu ứng của ống có độ dài khác nhau. Một lần nữa, các giá trị sẽ tuân theo các yếu tố của phương pháp tập trung vào ống kính, nhưng sẽ cho bạn một ý tưởng đủ tốt.

Nói chung là không. Tất nhiên có một công thức, nhưng bạn cần biết cấu hình bên trong của ống kính và thường là một số yếu tố của thiết kế ống kính.

Các ống mở rộng thường thay đổi độ dài tiêu cự hiệu quả một chút (độ dài tiêu cự thực của ống kính là một đặc tính của khả năng uốn của kính nên không thay đổi khi bạn di chuyển nó) nhưng phụ thuộc vào thiết kế ống kính. Rất nhiều trong số đó là để làm với góc mà các tia sáng rời khỏi mặt sau của ống kính. Nếu bạn lấy một thấu kính viễn thông không gian đối tượng (một loại thấu kính đặc biệt trong đó các tia đi song song với nhau) thì khoảng cách đến mặt phẳng phim không thành vấn đề vì các tia song song chúng sẽ không hội tụ hoặc phân kỳ nữa.

Nếu bạn nhìn vào mặt sau của ống kính góc rộng, phần tử phía sau rất gần với mặt sau của ống kính. Bây giờ hãy nhìn vào một ống kính tele, sẽ có một khoảng cách giữa mảnh kính cuối cùng và ngàm, như thể ống kính đã có ống mở rộng. Một ống mở rộng sẽ hoạt động khá khác nhau trên hai ống kính khác nhau này. Phương pháp lấy nét (bên trong so với bên ngoài) cũng ảnh hưởng đến kết quả của việc thêm các ống mở rộng.

Vì vậy, trong ngắn hạn, tôi e rằng không có công thức nào đơn giản như công thức dành cho các nhà viễn thông.


Có thực sự chính xác để nói rằng độ dài tiêu cự thay đổi? Sự hiểu biết của tôi về quang học ở bất kỳ chi tiết nào đều ở giai đoạn sơ khai, nhưng sự hiểu biết của tôi cho đến nay là bằng cách di chuyển ống kính (tất cả đều là ống mở rộng thực sự), độ dài tiêu cự sẽ không thay đổi (mặc dù có thể là độ phóng đại? chúng ta đã bắt đầu gọi chung là "độ dài tiêu cự hiệu quả"), nhưng thay vào đó, khoảng cách thay đổi cho mặt phẳng tiêu cự , khiến mặt phẳng trong tiêu cự thay đổi ... Tôi sẽ cố gắng tìm một số tài nguyên và gửi chúng vào một câu trả lời. Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng câu trả lời này thực sự có vấn đề. Tôi nghĩ.
lindes

Có hay không độ dài tiêu cự thay đổi và mức độ nào phụ thuộc vào ống kính, như tôi đã nêu. Đối với trường hợp đơn giản nhất của ống kính pinhole, thật dễ dàng để thấy rằng độ dài tiêu cự sẽ thay đổi nếu bạn di chuyển lỗ kim ra xa hơn từ máy ảnh, vì độ dài tiêu cự được xác định là khoảng cách từ lỗ kim đến mặt phẳng hình ảnh!
Matt Grum

À, nhưng lỗ kim không phải là ống kính, và theo tôi hiểu, đối với ống kính (hay hệ thống quang học nói chung ??), khoảng cách tiêu cự được xác định không phải bởi khoảng cách giữa điểm và mặt phẳng hình ảnh, mà là giữa tâm của thấu kính và một điểm, cho đầu vào của các đường song song. Điều đó có đúng không? (Lưu ý: xem các liên kết video về nhận xét của tôi với câu trả lời của John - photo.stackexchange.com/questions/5603/ Mark - cũng vậy, lưu ý rằng tôi thực sự đang hỏi; tôi tương đối mới để hiểu về quang học ở cấp độ này.)
lindes

Đúng vậy, bạn đã đúng một lỗ kim không có tiêu cự vì độ dài tiêu cự mô tả khả năng bẻ cong ánh sáng của ống kính, điều tôi muốn nói là độ dài tiêu cự hiệu quả của hệ thống lỗ thông là khoảng cách giữa lỗ kim và màn hình, tức là nó cho cùng trường nhìn như một ống kính có cùng fl. Vấn đề là bạn cần đưa ra các giả định về một hệ thống hình ảnh để dự đoán nó sẽ hoạt động như thế nào nếu bạn thay đổi một trong các tham số mà không biết các hệ thống khác.
Matt Grum

3

Cambridge in color có một máy tính tỷ lệ phóng đại trực tuyến . Và để trích dẫn trang web:

Một ống mở rộng làm tăng độ phóng đại của ống kính thêm một lượng bằng khoảng cách mở rộng chia cho độ dài tiêu cự của ống kính.

Mà, dịch thành:

M_ExtendedLens = M_Lens + ExtensionLength / FocalLength

Nhận xét về câu trả lời của jrista

Tôi ngại có đủ đại diện để bình luận nên tôi đặt nhận xét sau đây. jrista, công thức thứ 2 của bạn là:

Magnification = (IntrinsicExtension + TubeExtension) / FocalLength
M = IE + TE / F

với cách IEđọc tự nhiên IntrinsicExtensionlà sai, nó nên được viết bằng cách giới thiệu ví dụ độ phóng đại nội tại IM(tức là độ phóng đại ban đầu của ống kính IM = IE/F:):

Magnification = (IntrinsicExtension + TubeExtension) / FocalLength
M = IM + TE / F

Hoặc có thể bạn quên dấu ngoặc đơn trong dòng thứ hai?

Ngoài ra, ví dụ của bạn không phải là đơn vị nhất quán khôn ngoan (thêm [mm] vào [mm chia cho mm] sau này là đơn vị ít hơn). Nó nên đọc M = (7.5mm + 25mm) / 50mm(đó là với dấu ngoặc đơn).

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.