Как я могу рассчитать, каким будет эффект от удлинительной трубки?

32

Должно быть математическое описание разницы, которую удлинительная трубка создает для объектива - это легко описать?

(Например, с помощью телеконвертеров вы можете сказать что-то вроде: «2x телеконвертор превратит объектив Y-мм в объектив 2Y-мм и потеряет вас на 2 ступени.» Есть ли что-то подобное для удлинительных трубок?)

Если вы ничего не можете сказать об увеличении, в целом, как насчет изменения ближайшего фокусного расстояния? Это также зависит от объектива?

Как насчет того, чтобы выделить объектив: есть ли общий способ сравнить эффекты (скажем) удлинительной трубки 12 мм и 24 мм на одном объективе?

macro extension-tubes magnification Мэтт Бишоп
источник

Ответы:

16

Я верю, что есть некоторые формулы, которые вы можете использовать. По словам Мэтта Грума, я не проверял их с зум-объективами, и, насколько я знаю, они применимы только к объективам с простым (фиксированным фокусным расстоянием). Вы специально не указали зум-объективы, так что ...

Самый простой способ рассчитать увеличение объектива по следующей формуле:

  Magnification = TotalExtension / FocalLength
  M = TE / F

Чтобы рассчитать увеличение с помощью удлинительной трубки, вам необходимо знать общее удлинение ... то есть расширение, обеспечиваемое самой линзой, а также расширение, обеспечиваемое удлинительной трубкой. Большая часть статистики линз в эти дни включает в себя собственное увеличение. Если мы берем объектив Canon 50 мм f / 1.8, собственное увеличение составляет 0,15х. Мы можем решить для линз, встроенных в расширение, так:

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

Увеличение с дополнительным расширением теперь можно рассчитать следующим образом:

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

Если мы предположим 25 мм дополнительного удлинения через удлинительную трубку:

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

Довольно простая формула, которая позволяет нам довольно легко рассчитать увеличение, предполагая, что вы знаете внутреннее увеличение объектива (или его внутреннее расширение). Если мы предположим, что замечательный объектив 50 мм - это объектив, который вы расширяете, для создания макроса 1: 1 Для увеличения вам понадобится расширение на 50 мм. Проблема здесь в том, что если вы добавите слишком много расширения, плоскость мира, которая находится в фокусе ( виртуальное изображение ), может просто оказаться внутри самого объектива. Кроме того, это предполагает «простую» линзу, обладающую очень четкими и хорошо известными характеристиками (то есть простую одноэлементную линзу).

В реальных условиях маловероятно иметь четкое представление о каких-либо конкретных характеристиках линз. Для объективов с внутренней фокусировкой или зум-объективов приведенная выше простая формула недостаточна, чтобы позволить вам точно рассчитать минимальное расстояние фокусировки и увеличение для любого заданного объектива, фокусного расстояния и расширения. Существует слишком много переменных, большинство из которых, вероятно, неизвестны, чтобы вычислить значимое значение.

Вот некоторые ресурсы, которые я нашел, которые предоставляют некоторую полезную информацию, которая может помочь в ваших усилиях:

Йриста
источник
2
Как ни странно, 50 мм f / 1.8 - это объектив (ну, ладно, один из объективов), который я расширяю - и эти ссылки тоже выглядят действительно полезными. Благодарность!
Мэтт Бишоп
1
Хороший ответ, именно то, что я искал! Меня только смущает, что вы используете TE для сокращения "TotalExtension", а также "TubeExtension".
Smow
6

Я думаю, что это может быть описано, на самом деле Википедия имеет соответствующую формулу:

1/S1 + 1/S2 = 1/f

Где S1 - расстояние от объекта до передней узловой точки, S2 - расстояние от задней узловой точки до датчика, а f - фокусное расстояние. Поскольку удлинительные трубки увеличивают S2, это позволяет вам уменьшить S1, что позволяет вам сфокусироваться намного ближе к объекту.

Джон Каван
источник
1
Эта формула предполагает, что вы знаете переднюю и заднюю модальные точки, которые, как правило, не указаны производителем, поэтому вам придется измерять их для каждой линзы. Кроме того, эта формула не подходит для объективов, которые изменяют фокусное расстояние при фокусировке, поэтому я не думаю, что вопрос задается тем же, что и после.
Мэтт Грум
При использовании простого (то есть одноэлементного) объектива фокусное расстояние никогда не меняется (если только вы не меняете форму объектива - или если вы не очень конкретны и не говорите о разных цветах света и т. П.), И это абсолютно правильно (на самом деле, изменение положения объектива - это все, что вам нужно для изменения фокуса, так что удлинительная трубка просто позволяет вам перемещать его дальше). Для сложных (многоэлементных) объективов я недостаточно хорошо понимаю принципы оптики, чтобы быть уверенным, верно ли то же самое. Но киноплоскость всегда является «целью» фокуса, верно? Так что ... я так думаю.
Линде
Некоторые из моих источников для изучения (которые, я надеюсь, позже соберу в своем ответе - пока нет времени для этого): youtube.com/view_play_list?p=F703024381DE9004 - и, в частности, эти два: youtube.com/watch?v=oKfqO4tBfPc&p=F703024381DE9004 и youtube.com/watch?v=mjIfdXnhyQI&p=F703024381DE9004
Линдес
1
@Matt Grum - я думаю, что уравнение иллюстрирует принцип, стоящий за ним, который, кажется, суть вопроса. По крайней мере, это сделал со мной. :)
Джон Каван
@ Джон Каван - формула хорошо иллюстрирует, почему удлинительные трубки уменьшают минимальное расстояние фокусировки, но я думаю, что спрашивающий искал формулу, которую он мог бы использовать, чтобы определить, какую длину удлинительной трубки вам нужно купить для данного объектива, чтобы увеличить увеличение. х раз, что, к сожалению, невозможно в общем случае ...
Мэтт Грум
4

Отредактируйте, чтобы ответить на последующие вопросы, если вы знаете влияние трубки определенной длины на определенную линзу. Вы можете вычислить пропущенные значения из уравнений Джона, чтобы получить оценку влияния трубки другой длины. Опять же, значения будут зависеть от недостатков метода фокусировки линз, но должны дать вам достаточно хорошее представление.

В общем нет. Конечно, есть формула, но вам необходимо знать внутреннюю конфигурацию объектива и, как правило, некоторые элементы конструкции объектива.

Удлинительные трубки обычно слегка изменяют эффективное фокусное расстояние (фактическое фокусное расстояние объектива является свойством силы изгиба стекла, поэтому не изменяется при его перемещении), но насколько оно зависит от конструкции объектива. Во многом это связано с углом, под которым световые лучи покидают заднюю часть линзы. Если вы возьмете телецентрическую линзу космического объекта (особый тип линзы, лучи которой выходят параллельно друг другу), тогда расстояние до плоскости пленки не имеет значения, поскольку лучи параллельны, они больше не будут сходиться или расходиться.

Если вы посмотрите на заднюю часть широкоугольного объектива, задний элемент находится очень близко к задней части объектива. Теперь посмотрите на телеобъектив, между последним куском стекла и креплением будет зазор, как будто у объектива уже есть удлинительная трубка. Удлинительная трубка будет вести себя совершенно по-разному на этих двух разных объективах. Метод фокусировки (внутренний и внешний) также влияет на результаты добавления удлинительных трубок.

Короче говоря, я боюсь, что нет такой простой формулы, как формула для телекокеров.

Мэтт Грум
источник
Действительно ли правильно сказать, что фокусное расстояние меняется? Мое понимание оптики в любой детали находится в зачаточном состоянии, но до сих пор я понимаю, что при перемещении объектива (что на самом деле делает удлинительная трубка) фокусное расстояние не изменится (хотя, возможно, увеличение может? Или что мы все вместе начали называть «эффективное фокусное расстояние»), а точнее, изменения расстояния для фокальной плоскости , что приводит к изменению плоскости фокусировки ... Я постараюсь найти некоторые ресурсы и опубликовать их в ответ. Я думаю, что этот ответ на самом деле сомнителен. Я думаю.
Линде
Как я уже говорил, меняется ли фокусное расстояние и в какой степени зависит от объектива. Для простейшего случая объектива с точечным отверстием легко видеть, что фокусное расстояние изменяется, если вы перемещаете точку сужения дальше от камеры, поскольку фокусное расстояние определяется как расстояние от точки сужения до плоскости изображения!
Мэтт Грум
Ах, но точечное отверстие - это не объектив, и, насколько я понимаю, для объективов (или оптических систем в целом ??) фокусное расстояние определяется не расстоянием между точкой и плоскостью формирования изображения, а между центром объектив и точка, заданные на входе параллельных линий. Это не правильно? (Примечание: см. Ссылки на видео в моем комментарии к ответу Джона - photo.stackexchange.com/questions/5603/… - также обратите внимание, что я искренне спрашиваю; я относительно новичок в понимании оптики на этом уровне.)
Линдес
Да, вы правы, у точечного отверстия нет фокусного расстояния, так как фокусное расстояние описывает способность линз сгибать свет, я хотел сказать, что эффективное фокусное расстояние системы с сосным отверстием - это расстояние между точечным отверстием и экраном, то есть оно дает такое же поле зрения, как у объектива с той же фл. Дело в том, что вам нужно сделать предположения о системе визуализации, чтобы предсказать, как она будет себя вести, если вы измените один из параметров, не зная других.
Мэтт Грум
3

Cambridge в цвете имеет онлайн калькулятор коэффициента увеличения . И процитировать сайт:

Удлинительная трубка увеличивает увеличение объектива на величину, равную расстоянию удлинения, деленному на фокусное расстояние объектива.

Который переводится как:

M_ExtendedLens = M_Lens + ExtensionLength / FocalLength

Прокомментируйте ответ Ирисы

Я стесняюсь иметь достаточно повторений, чтобы комментировать, поэтому я поместил следующее замечание здесь. jrista, ваша вторая формула:

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

с IEестественным чтением как IntrinsicExtension, это неправильно, это должно быть записано, например, введя внутреннее увеличение IM(то есть оригинальное увеличение объектива:) IM = IE/F:

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

Или, может быть, вы забыли скобки во второй строке?

Кроме того, ваш пример не соответствует единице измерения (добавление [мм] к [мм, деленному на мм], а в последующем - без учета единиц измерения). Следует читать M = (7.5mm + 25mm) / 50mm(то есть с круглыми скобками).

calocedrus
источник