Jak obliczyć, jaki będzie efekt rurki przedłużającej?

32

Musi istnieć matematyczny opis różnicy, jaką robi rura przedłużająca w stosunku do soczewki - czy jest to coś, co można łatwo opisać?

(Na przykład za pomocą telekonwerterów można powiedzieć, że „telekonwerter 2x zamieni soczewkę Y-mm w soczewkę 2Y-mm i straci 2 stopnie.” Czy istnieje coś podobnego do lamp przedłużających?)

Jeśli ogólnie nic nie można powiedzieć o powiększeniu, co powiesz na zmianę najbliższej odległości ogniskowej? Czy to zależy również od obiektywu?

A jeśli weźmiemy pod uwagę obiektyw: czy istnieje jakiś ogólny sposób porównania efektów (powiedzmy) rurki przedłużającej 12 mm i 24 mm na tej samej soczewce?

macro extension-tubes magnification Matt Bishop
źródło

Odpowiedzi:

16

Wierzę, że istnieją pewne formuły, których można użyć. Co do punktu Matta Gruma, nie testowałem ich z obiektywami zmiennoogniskowymi, i zgodnie z moją obecną wiedzą dotyczą one tylko obiektywów stałoogniskowych (o stałej ogniskowej). Nie określiłeś konkretnie obiektywów zmiennoogniskowych, więc ...

Najprostszym sposobem obliczenia powiększenia obiektywu jest następujący wzór:

  Magnification = TotalExtension / FocalLength
  M = TE / F

Aby obliczyć powiększenie za pomocą rurki przedłużającej, musisz znać całkowite rozszerzenie ... to znaczy przedłużenie zapewniane przez sam obiektyw, a także przedłużenie zapewniane przez rurkę przedłużającą. Obecnie większość statystyk obiektywów obejmuje wewnętrzne powiększenie. Jeśli weźmiemy obiektyw Canona 50 mm f / 1.8, rzeczywiste powiększenie wynosi 0,15x. Możemy rozwiązać dla obiektywów wbudowanych w taki sposób:

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

Powiększenie z dodatkowym rozszerzeniem można teraz obliczyć w następujący sposób:

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

Jeśli przyjmiemy 25 mm dodatkowego przedłużenia poprzez rurkę przedłużającą:

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

Dość prosta formuła, która pozwala nam dość łatwo obliczyć powiększenie, zakładając, że znasz wewnętrzne powiększenie soczewki (lub jej wewnętrzne przedłużenie). Jeśli założymy, że wspaniały obiektyw 50 mm to soczewka, którą wysuwasz, aby utworzyć makro 1: 1 Przy powiększeniu potrzebujesz przedłużenia o wartości 50 mm. Problem polega na tym, że jeśli dodasz zbyt duże rozszerzenie, płaszczyzna świata, na której się skupia ( obraz wirtualny ), może po prostu skończyć w samym obiektywie. Dodatkowo zakłada to „prostą” soczewkę, która ma bardzo dobrze określone i dobrze znane cechy (tj. Zwykłą soczewkę jednoelementową).

W rzeczywistym scenariuszu mało prawdopodobne jest dokładne zrozumienie poszczególnych cech soczewek. W przypadku obiektywów z wewnętrznym ogniskowaniem lub obiektywów zmiennoogniskowych powyższa prosta formuła jest niewystarczająca, aby umożliwić dokładne obliczenie minimalnej odległości ogniskowania i powiększenia dla danego obiektywu, ogniskowej i rozszerzenia. Istnieje zbyt wiele zmiennych, z których większość może być nieznana, aby obliczyć znaczącą wartość.

Oto niektóre zasoby, które znalazłem, które zawierają przydatne informacje, które mogą pomóc w twoim przedsięwzięciu:

jrista
źródło
2
Co dziwne, 50 mm f / 1.8 to obiektyw (no dobra, jeden z obiektywów), który przedłużam - i te linki też wyglądają naprawdę przydatne. Dzięki!
Matt Bishop,
1
Dobra odpowiedź, dokładnie tego, czego szukałem! Wkurza mnie tylko to, że używasz TE w skrócie „TotalExtension”, a także „TubeExtension”.
smow
6

Myślę, że można to opisać, w rzeczywistości Wikipedia ma odpowiednią formułę:

1/S1 + 1/S2 = 1/f

Gdzie S1 to odległość od obiektu do przedniego punktu węzłowego, S2 to odległość tylnego punktu węzłowego do czujnika, a f to ogniskowa. Ponieważ rurki przedłużające zwiększają S2, pozwala to zmniejszyć S1, dzięki czemu możesz ustawić ostrość znacznie bliżej obiektu.

John Cavan
źródło
1
Ta formuła zakłada, że ​​znasz przednie i tylne punkty modalne, które ogólnie nie są określone przez producenta, więc będziesz musiał je zmierzyć dla każdego obiektywu. Ponadto formuła nie dotyczy obiektywów, które zmieniają ogniskową podczas ogniskowania, więc nie sądzę, że jest to dokładnie to, co pytający.
Matt Grum,
W przypadku prostego (tj. Jednoelementowego) obiektywu ogniskowa nigdy się nie zmienia (chyba że zmienisz kształt soczewki - lub jeśli będziesz bardzo konkretny i mówisz o różnych kolorach światła itp.), I jest to absolutnie poprawne (w rzeczywistości zmiana pozycji obiektywu jest wszystkim, co robisz, aby zmienić ostrość, więc przedłużka pozwala tylko przesunąć ją dalej). W przypadku złożonych (wieloelementowych) soczewek nie rozumiem wystarczająco dobrze zasad optycznych, aby mieć pewność, że to samo jest prawdziwe. Ale płaszczyzna filmu jest zawsze „celem” ostrości, prawda? Więc ... tak mi się wydaje.
Lindes
Niektóre z moich źródeł do nauki (które, mam nadzieję, później zbiorę razem w odpowiedzi na moje własne - jednak teraz nie ma na to czasu): youtube.com/view_play_list?p=F703024381DE9004 - a w szczególności te dwa: youtube.com/watch?v=oKfqO4tBfPc&p=F703024381DE9004 i youtube.com/watch?v=mjIfdXnhyQI&p=F703024381DE9004
lindes
1
@Matt Grum - Myślę, że równanie ilustruje zasadę leżącą u jego podstaw, która wydaje się być sednem pytania. Przynajmniej mi to zrobiło. :)
John Cavan,
@ Cavn x razy, co niestety nie jest możliwe w ogólnym przypadku ...
Matt Grum,
4

edytuj, aby odpowiedzieć na pytania uzupełniające, biorąc pod uwagę, że znasz działanie rurki o określonej długości na określoną soczewkę, możesz wyliczyć brakujące wartości z równań Johna, powinieneś być w stanie uzyskać oszacowanie efektu rurki o innej długości. Znowu wartości będą podlegały osłabieniu metody ogniskowania obiektywu, ale powinny dać ci wystarczająco dobry pomysł.

Ogólnie nie. Istnieje oczywiście wzór, ale musisz znać wewnętrzną konfigurację obiektywu i zwykle niektóre elementy jego konstrukcji.

Przedłużacze zwykle nieznacznie zmieniają efektywną długość ogniskowej (rzeczywista długość ogniskowej obiektywu jest właściwością siły zginania szkła, więc nie zmienia się po przesunięciu), ale to, ile zależy od konstrukcji obiektywu. Wiele ma związek z kątem, pod jakim promienie świetlne opuszczają tył soczewki. Jeśli weźmiesz soczewkę telecentryczną z przestrzenią obiektową (specjalny rodzaj soczewki, w której promienie wychodzą równolegle do siebie), to odległość do płaszczyzny filmu nie ma znaczenia, ponieważ promienie są równoległe, nie zbiegają się ani nie rozchodzą.

Jeśli spojrzysz na tył obiektywu szerokokątnego, tylny element jest bardzo blisko tyłu obiektywu. Teraz spójrz na teleobiektyw, między ostatnim kawałkiem szkła a mocowaniem pojawi się przerwa, tak jakby obiektyw miał już rurkę przedłużającą. Przedłużacz będzie zachowywać się zupełnie inaczej na tych dwóch różnych soczewkach. Metoda ogniskowania (wewnętrzna vs. zewnętrzna) wpływa również na wyniki dodawania przedłużaczy.

Krótko mówiąc, obawiam się, że nie ma tak prostej formuły jak dla telecoverterów.

Matt Grum
źródło
Czy naprawdę słuszne jest stwierdzenie, że ogniskowa się zmienia? Moje rozumienie optyki w każdym szczególe jest w powijakach, ale do tej pory rozumiem, że przesuwając soczewkę (co tak naprawdę robi tylko tubus), ogniskowa się nie zmieni (chociaż może powiększenie może? Lub co zaczęliśmy wspólnie nazywać „efektywną ogniskową”), ale raczej zmienia się odległość dla płaszczyzny ogniskowej , co powoduje zmianę płaszczyzny ogniskowania ... Spróbuję znaleźć zasoby i opublikować je w odpowiedź. Myślę jednak, że ta odpowiedź jest wątpliwa pod względem faktycznym. Myślę.
Lindes
Jak powiedziałem, to, czy ogniskowa się zmienia i do jakiego stopnia zależy od obiektywu. W najprostszym przypadku soczewki otworkowej łatwo zauważyć, że ogniskowa zmienia się, jeśli przesuwasz otworkę dalej od aparatu, ponieważ długość ogniskowej jest definiowana jako odległość od otworku do płaszczyzny obrazowania!
Matt Grum,
Ach, ale dziurka nie jest soczewką i, jak rozumiem, dla obiektywów (lub ogólnie układów optycznych?) Odległość ogniskowa jest określona nie przez odległość między punktem a płaszczyzną obrazowania, ale między środkiem soczewka i punkt, biorąc pod uwagę wejście równoległych linii. Czy to nie jest poprawne? (Uwaga: zobacz linki wideo w moim komentarzu do odpowiedzi Johna - photo.stackexchange.com/questions/5603/... - zauważ również, że naprawdę pytam; stosunkowo mało rozumiem optykę na tym poziomie).
Lindes
Tak, masz rację, że otworkowa nie ma ogniskowej, ponieważ ogniskowa opisuje zdolność gięcia światła przez soczewki. Chciałem powiedzieć, że efektywna ogniskowa systemu szyszynki to odległość między otworem a ekranem, tzn. Daje takie samo pole widzenia jak obiektyw o tym samym fl. Chodzi o to, że musisz przyjąć założenia dotyczące systemu obrazowania, aby przewidzieć, jak będzie się on zachowywał, jeśli zmienisz jeden z parametrów, nie znając pozostałych.
Matt Grum,
3

Cambridge w kolorze ma internetowy kalkulator współczynnika powiększenia . Cytując stronę internetową:

Rurka przedłużająca zwiększa powiększenie obiektywu o wartość równą odległości przedłużenia podzielonej przez ogniskową obiektywu.

Co przekłada się na:

M_ExtendedLens = M_Lens + ExtensionLength / FocalLength

Skomentuj odpowiedź jristy

Nie mam wystarczającej liczby powtórzeń, aby móc komentować, dlatego umieszczam tutaj następującą uwagę. jrista, twoja druga formuła to:

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

z IEnaturalnym odczytem IntrinsicExtension, ponieważ jest błędny, należy go napisać, wprowadzając na przykład wewnętrzne powiększenie IM(tzn. oryginalne powiększenie obiektywu:) IM = IE/F:

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

A może zapomniałeś nawiasu w drugiej linii?

Ponadto twój przykład nie jest spójny pod względem jednostek (dodanie [mm] do [mm podzielone przez mm], później jest to bez jednostek). Powinien czytać M = (7.5mm + 25mm) / 50mm(czyli w nawiasach).

calocedrus
źródło