Расчет фокусного расстояния: Вычисление фокусного расстояния

Содержание

Расчет фокусного расстояния объектива камеры видеонаблюдения — online калькулятор

Видеонаблюдение » Online калькуляторы » Фокусного расстояния

online калькулятор

Смотреть пояснения

Требуемое фокусное расстояние объектива (мм): 0

Угол обзора в горизонтальной плоскости (град):0

Ширина зоны обнаружения на заданной дистанции (м):0

КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения является основной ее характеристикой от которой непосредственно зависит угол обзора.

Это, в свою очередь влияет на степень детализации и возможность решения основных задач видеонаблюдения:

  • идентификация незнакомого человека;
  • чтение автомобильных номеров;
  • опознание знакомых людей;
  • обнаружение человека как такового.

Для достижения каждой из этих целей необходимо, чтобы объект занимал определенную часть экрана. Самые высокие требования предъявляются к идентификации незнакомцев, поскольку для этого требуется отображение незначительных по размеру частей лица.

Проще всего решается задача обнаружения человека, то есть возможность отличить его от других объектов наблюдения. Разрешение камеры видеонаблюдения играет при этом второстепенную роль (как это не кажется странным).

Что касается соотношения сторон матрицы. Если вы не можете найти этот параметр в паспорте или описании изделия, то ориентируйтесь на то, что раньше аналоговые видеокамеры имели отношение 4:3. Современные телекамеры высокого разрешения, например, AHD, используют величину 16:9. В любом случае, для предварительной прикидки разница не принципиальна.

Поскольку калькулятор может выдать фокусное расстояние, не соответствующее стандартному ряду значений, то брать нужно ближайшую величину. Имейте ввиду, если она будет больше расчетной, то зона контроля может уменьшиться, если меньше, то качество решаемой задачи будет хуже. Уточнить геометрические размеры зоны слежения можете здесь.

В начало

  *  *  *


© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

РАСЧЕТ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ОБЪЕКТИВА | ООО "Техносервис"

РАСЧЕТ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ОБЪЕКТИВА ПО УГЛУ ОБЗОРА

Для выбора объектива под конкретную задачу необходимы следующие данные: 
1. Размер зоны наблюдения, т.е. размеры и расстояние до объекта наблюдения. Если эти данные известны, то необходимое фокусное расстояние вычисляется по следующим формулам: 
f=v*S/V или f=h*S/H, 
где f- фокусное расстояние 
v- вертикальный размер матрицы 
V- вертикальный размер объекта 
S- расстояние до объекта 
h- горизонтальный размер матрицы 
H- горизонтальный размер объекта.

Размер матрицы

Формат матрицы

1/3"

1/4"

вертикальный размер, мм

3,6

2,4

горизонтальный размер, мм

4,8

3,2

Также Вы можете использовать online расчет объектива на нашем сайте

Пример. 
Необходимо с расстояния 25 м наблюдать за фасадом здания длинной 15 м. 
Тогда для видеокамеры с матрицей 1/3" получим,
 
f= 4,8*25/15=7,99 мм. 

Следовательно, выбираем объектив с фокусным расстоянием 8 мм.

3. Формат матрицы видеокамеры. 
Видеокамеры с матрицей 1/3" могут работать с объективами 1/2" и 1/3". Видеокамеры 1/2", только с объективами 1/2".

4. Необходимость изменения угла поля зрения в процессе работы. 

Углы обзора 1/3" видеокамер. 
Все приведенные в таблице данные приблизительные и даны в качестве начальной справки.

Объектив (фокусное расстояние), мм Угол обзора по вертикали, град Угол обзора по горизонтали, град Угол обзора по диагонали, град Дистанция распознавания, м Дистанция наилучшего качества
2,5 90 120 150 2 0,7
2,9 78 104 130 3 1,2
3,4 70 94 110 3,4 1,4
3,5 63 79 98    
3,6 54 72 92 3,5
1,5
3,7 52 70 90 3,8 1,6
4,0 48 65 75    
4,3 47 62 73 4 1,8
5,5 40 55 70 5 2
6,0 32 42 53 6 2,3
8,0 24 32 40 8 3
12,0 17 22 28 12 4
16,0 12 17 21 16 6
25,0 8 11 14 25 10
50,0 4 5,5 7 50 20
75 2,8 3,7 4,6 70 30

Формула перевода миллиметров фокусного расстояния в угол обзора. Расчет дистанции фокусировки до объекта.

Порой, меня спрашивают какое расстояние будет до объекта съемки, если фотографировать на тот или иной объектив. В этой статье я вывел несложную формулу расчета.

Угол обзора, фокусное расстояние и дистанция фокусировки

Угол обзора, фокусное расстояние и дистанция фокусировки

Для расчетов я использовал полноформатную камеру с физическим размером сенсора 36 Х 24 мм.

Рекомендую читать текст под изображениями.

Вот так выглядит информация про угол обзора объектива Nikon AF-S 50mm 1:1.4G Nikkor на официальном сайте Nikon.

Вот так выглядит информация про угол обзора объектива Nikon AF-S 50mm 1:1.8G Nikkor на официальном сайте Nikon. Обратите внимание, что указывается угол обзора по диагонали кадра.

Угол обзора можно найти в брошюрах, инструкциях или на официальных сайтах производителя объективов. Но есть один маленький нюанс, который почему-то мало кто учитывает – угол обзора объектива указывается для диагонали кадра.

Я работаю фотографом и вообще не снимаю “диагональные кадры” (чтобы сделать снимок с диагональным заполнением кадра), а потому эти данные дают мне только приблизительное понятие угла обзора при съемке в обычном портретном (вертикальная ориентация камеры) или пейзажном (горизонтальная ориентация камеры) режиме.

Модель дря расчетов. Основа является матрицей камеры.

Модель для расчетов. Основа пирамиды является матрицей камеры.

Выходные данные: физический размет матрицы w*h и фокусное расстояние объектива f.
Найти: формулу подсчета угла обзора по диагонали, вертикали, горизонтали. Проверить найденный угол Бета для для f=50mm.

Данные

Данные

Решение и проверка

Решение и проверка угла обзора по диагонали для f=50mm (фокусное расстояние объектива), w=36mm (ширина сенсора), h=24mm (высота сенсора)

Таким образом, данные взятые из официального сайта (47°) и проверочные (46,79°) совпадают.

Теперь найдем угол обзора по  горизонтали (Кси) и по вертикали (Тау):

Подсчет угла обзора для горизонтали и для вертикали

Подсчет угла обзора для горизонтали и для вертикали

Формулы для подсчета угла обзора по диагонали, горизонтали, вертикали. Пример подсчета. w=36mm (ширина сенсора), h=24mm (высота сенсора), f=50mm (фокусное расстояние объектива)

Формулы для подсчета угла обзора по диагонали, горизонтали, вертикали. Пример подсчета. w=36mm (ширина сенсора), h=24mm (высота сенсора), f=50mm (фокусное расстояние объектива)

Получается, если мы будем снимать портрет на 50 мм фокусного расстояние (вертикальное положение камеры), то угол обзора, в который нам нужно будет вписать модель, будет всего 40 градусов.

Теперь найдем формулу для подсчета дистанции L, с которой нам нужно будет выполнять съемку, чтобы в кадре поместился объект с заданными размерами H.

Расчет дистанции

Расчет дистанции. H – длина снимаемого объекта, L – дистанция до объекта, угол лямбда мы можем узнать из предыдущих формул.

Формула дистанции до объекта оказалось достаточно простой. L - дистанция до объекта съемки, f - фокусное расстояние объектива, H - величина объекта (ширина или высота), w - физическая ширина сенсора фотоаппарата, h - физическая высота сенсора фотоаппарата.

Формула дистанции до объекта оказалось достаточно простой. L – дистанция до объекта съемки, f – фокусное расстояние объектива, H – величина объекта (ширина или высота), w – физическая ширина сенсора фотоаппарата, h – физическая высота сенсора фотоаппарата.

Таким образом, если мы будем снимать модель ростом 180 см на полноформатную камеру с объективом, который имеет 50 мм фокусного расстояния, то, чтобы при вертикальной ориентации камеры у нас в кадр попали и пятки и макушка – нужно будет отойти на 2.5 метра, а в горизонтальном положении, чтобы поместить всю модель в кадр, нужно будет отойти на 3.75 метра.

Два основных типа ориентации камеры

Два основных типа ориентации камеры. Обратите внимание, что при разной ориентации камеры, чтобы поместить в кадр один и тот же объект съемки нужно соблюдать разную дистанцию фокусировки, и при этом величина самого объекта в кадре будет разной. Серые прямоугольники на этой иллюстрации полностью идентичны в своих линейных размерах.

Если быть более точным, то к этим цифрам следует еще прибавить 5 см фокусного расстояния (или любое другое число фокусного расстояния) от плоскости фокуса до плоскости матрицы, ибо дистанция рассчитывается от объекта до фокальной плоскости. А еще нужно учитывать эффект изменения угла обзора объектива при разных дистанциях фокусировки, ибо тот же полтинник имеет заявленных 47° только при фокусировке на бесконечность, более детально про это здесь.

Если мы будем снимать ту же модель на тот же полтинник с горизонтальной ориентацией камеры, но уже на камеру Nikon DX (Kf=1.5), то нужно будет отойти на 5,6 метра. А если учитывать, что кроме самой модели нужно еще захватить немного пространства снизу и сверху, то на полтинник нужно будет отходить метров на 7-мь.

Чтобы воспользоваться подсчетом для кропнутых камер, в формулах задайте значения ширины w и высоты h для вашей камеры. Для камер Nikon DX: w=23.5 mm, h=15.6 mm. Фокусное расстояние f нужно брать такое, какое оно указано на объективе без всякого пересчета. Основные формулы выделены цветом. Если не можете найти значение w и h в инструкции, то обычно w=36/Kf, h=24/Kf, где Kf – значение кроп фактора камеры.

Очень просто узнать дистанцию фокусировки до объекта уже по снятой фотографии. Для этого достаточно проверить EXIF фото с помощью http://regex.info/exif.cgi (Сайт поддерживает любые форматы фотографий)

Пример работы

Пример работы regex. Значение ‘At 60cm’ указывает на то, что снимок был сделан с расстояния 60 см.

Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.

Калькуляторы

По модели

По параметрам

Разрешение (max)

3072x2048 2688х1512 2592х1944 2560х1920 2560х1440 2304х1296 2048х1536 1920х1080 1600х1200 1280х1024 1280х960 1280х720 1024х768 960х528 800х600 720х576 720х480 704х576 640х480 640х360 640х352 480x256 400x288 352х288 352х240 320х288 320х240 320x184 320х176 192x144 176х144 176х120 160х120 160х112

Модель камеры B12C B1210R B2710R B2710 B1210DM B1710DM B1510DMR B2710DM B2710DMR BD4640RC BD4685 BD3670M BD4640DS BD4640DR BD43CW BD46C BH0550AIR2C

Разрешение (max)

Опциональное исполнение

По модели

По параметрам

Тип объектива варифокальный фиксированный

Фокусное расстояние, мм

Модель объектива

Фокусное расстояние, мм

Расчет фокусного расстояния в зависимости от расстояния до снимаемого объекта

Вопрос какое фокусное расстояние выбрать при покупке объектива, чтобы объект целиком умещался в кадре, решается довольно просто. На все есть простые физические формулы из курса оптики. Вводим понятие масштаб (M), как отношение линейного размера объекта (Lо) к линейному размеру его изображения в кадре (Lк). Для кропнутых камер параметр (Lк) делится на коэффициент (С) со значенем величины кропа для вашей камеры.
M=Lo*C/Lк
Расстояние до объекта (S), чтобы его изображение получилось заданной величины рассчитывается по формуле:
S=(1+M)xF (где (F)-фокусное расстояние объектива).

Пример #1
Рост портретируемой девушки - 1700мм
Вертикальный размер матрицы Canon 20D - 22,5мм
Фокусное расстояние объектива - 50мм
Считаем расстояние, с которого девушка попадет в кадр в полный рост:
M=1700/22,5=75,6
S=(1+75,6)*50=3830
Ответ: 3,8м
Отсюда можно сделать простой вывод: снимая на кропнутую камеру на полтинник, не имеет смысла организовывать студию в типовой комнате 3х4
Давайте теперь посчитаем, какое фокусное растояние будет наиболее комфортно использоваться при съемке в той же типовой комнате той же самой девушки в полный рост:
Положим, что девушка и фотограф будут перманентно находится на расстоянии 0,5м от противоположенных стен, чтобы комфортно перемещаться, тогда расстояние между ними будет (4-(0,5+0,5))*1000=3000мм
Следовательно, F=3000/(1+75,6)=39,2мм, т.е. комфортно снимать в студии такого размера без сильных геометрических искажений мы сможем на фокусных расстояниях от 30 до 40мм
При всем при этом, если мы будем использовать камеру Canon 5D, то ситуация меняется. Так как вертикальный размер матрицы этой камеры равен 35,8мм, то тогда:
M=1700/35,8=47,5
F=3000/(1+47,5)=61,9мм и мы можем с полным комфортом работать с моделью даже полтинником.

Ну а теперь давайте посчитаем, какой портретный объектив нам больше подойдет для съемки поясного портрета мужчины ростом 190см в той же малогабаритной студии. (Берем фокусные расстояния 85 и 135)

Пример #2
Расстояние от макушки до пояса примерно равно 115см
Вертикальный размер матрицы Canon 20D - 22,5мм
Фокусное расстояние - 85мм\135мм
М=1150/22,5=75,6
S85=(1+75,6)*85=6511мм
S135=(1+75,6)*135=10341мм
Как видно из вычислений, никакого поясного портрета в такой маленькой студии на этих фокусных расстояниях мы не получим. Максимум, на что мы можем рассчитывать — это лицевой портрет.
Ну а если использовать полноформатную 35мм камеру?
Считаем для Canon 5D:
M=1150/35,8=47,5
S85ff=(1+47,5)*85=4122мм
Результат заметно лучше, но все равно это портретное фокусное расстояние не дает нам свободы для творчества в студии такого размера.

Остальные ситуации вы можете смоделировать сами, надеюсь, что моя статья вам будет полезна.
Ваш Snip Chatski

Принцип расчета фокусного расстояния камеры видеонаблюдения

Фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения — это параметр, который мы берем за основу при расчете зоны обзора камеры.  От его величины и физического размера матрицы зависит угол обзора объектива. Проведя не сложные геометрические расчеты можно довольно точно определить зону, которая будет попадать в кадр камеры видеонаблюдения.

Параметры, влияющие на угол обзора

Как известно, три основных параметра видеокамеры взаимозависимы, это:

  1. Фокусное расстояние объектива;
  2. Угол обзора объектива;
  3. Физический размер матрицы видеокамеры.

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора. Это значит, что можно наблюдать за объектами, которые находятся на относительно большом удалении от камер видеонаблюдения. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора.

Угол обзора, также зависит от размера матрицы. Чем больше размер матрицы, тем меньше угол обзора камеры и наоборот.

Угол обзора камеры влияет:

  • на качество изображения;
  • на обозреваемую площадь;
  • на функцию детализации;
  • на функцию различия лиц;
  • на размеры находящихся под наблюдением объектов.

Расчет фокусного расстояния камеры видеонаблюдения нужен для правильного подбора видеокамеры. Зачастую роизводители указывают в технических характеристиках физический размер матрицы, фокусное расстояние и реже угол обзора. Но для понимания, рассмотрим, что влияет на выбор фокусного расстояния.  Это:

  1. На каком расстоянии находится объект наблюдения;
  2. Физического размера матрицы;
  3. Размера объекта.

Итак, имея технические характеристики камеры, можно рассчитать  фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения по следующим формулам:

F= h*S/Н или F= v*S/V,

где h – размер матрицы по горизонту;

S – расстояние до объекта видеонаблюдения;

H – горизонтальный размер объекта;

v – размер матрицы по вертикали;

V – вертикальный размер объекта.

Размеры сторон матрицы камеры видеонаблюдения приведены  в таблице:

Размер матрицы 1/4” 1/3” 1/2”
По горизонтали, мм 3,2 4,8 6,4
По вертикали, мм 2,4 3,6 4,8

Приведем пример расчета фокусного расстояния и выбор камеры. Так при необходимости наблюдения за въездом и проходом через ворота на территорию предприятия с целью обнаружение автомобилей и людей при въезде-входе на территорию предприятия;

Ширина прохода и ворот 6 метров;

Расстояние от камеры до прохода 7 метров;

Камера Proto AHD-1W-Eh20F(?)IR, после буквы F должно указываться фокусное расстояние. Его мы рассчитаем по вышеприведенной формуле:

F=3.2*7/6=3,7 мм,

где 3,2 размер матрицы по вертикали, т.к. в камере Proto AHD-1W-Eh20F(?)IR установлена матрица размером  1/4”.

Так как объективы на видеокамере выполнены с фиксированными фокусными расстояниями, то выбираем ближайший меньший т.к. если выбрать ближайший больший, то часть объекта не будет попадать в кадр камеры.

При достаточно простых расчетах видно, что камере Proto AHD-1W-Eh20F36IR по силам не только обнаружение, но и распознавание человека на объекте, не говоря уже о номерах автомобилей.

На самом деле кроме этого необходимо вычислить фокусное расстояние по вертикали, а также высоту и угол установки видеокамеры, но мы эти расчеты намеренно упускаем, т.к.мы не ставим перед собой задачу полного расчета, мы лишь хотели показать на данном примере только методику расчета фокусного расстояния и выбора камеры по этому расчету.

Бывают ситуации, когда невозможно четко определить зону контроля видеокамеры или существует необходимость менять размер этой зоны, с определенной периодичностью периодичностью и наоборот, когда нужно более точно определить зону контроля. В этих случаях поможет камера с вариофокальным объективом, на которых можно менять без особых проблем фокусное расстояние вручную.

Для расчета фокусного расстояния камер видеонаблюдения есть специальные онлайн калькуляторы. Вы можете перейти по ссылкам ниже, чтобы быстро рассчитать нужные параметры.

Ссылка 1, ссылка 2.

Есть одна интересная особенность, которая позволяет определить расстояние уверенного распознавания объекта, и может служить своеобразной шпаргалкой при выборе камеры. Она заключается в примерном равенстве фокусного расстояния, выраженного в миллиметрах с дистанцией уверенного распознавания в метрах.

Например, камера с матрицей 1/3 дюйма и объективом с фокусным расстоянием 12 мм сможет распознать человеческую фигуру на расстоянии 12 метров. На этом расстоянии размер наблюдаемой зоны будет равняться 3 метра в высоту, и 4 в ширину, что позволит достаточно уверенно провести идентификацию человека.

Также на практике  можно отталкиваться от следующих правил:

дистанция уверенного распознавания знакомого вам человека, выраженная в метрах, примерно соответствует фокусному расстоянию, выраженному в миллиметрах.
дистанция для идентификации незнакомого человека. Значение фокусного расстояния объектива в миллиметрах примерно равно расстоянию до человека в метрах, деленное на два.
дистанция для обнаружения человека в поле зрения камеры. Значение фокусного расстояния объектива в миллиметрах примерно равно расстоянию до человека в метрах, помноженное на семь.
дистанция для распознавания номера автомобиля. Значение фокусного расстояния объектива в миллиметрах примерно в 1,5 раза меньше расстояния до номера автомобиля в метрах.
для распознавания силуэта человека требуется, чтобы на экране монитора он занял 1/10 часть.
для идентификации знакомого вам человека его фигура должна занимать 1/3 экрана монитора.
для идентификации не известного вам лица на экране монитора необходимо отобразить 2/3 высоты человека
для распознавания номера автомобиля, номер должен занимать не менее 1/2 части экрана

Также в некоторых случаях, может оказаться полезной информация о максимальных линейных размерах (горизонтальные х вертикальные) видимого объекта в зависимости от дистанции до него и фокусного расстояния объектива. Расчеты сделаны для видеокамер с форматом матрицы 1/3″.

 

 Дистанция                                                                    Фокусное расстояние объектива, мм
     2,45     2,8    2,96     3,6      3,7       4      4,9       6       8      12      16      36      72
      3 м.    6х4,5   5,1×3,8   5×3,75    4×3 3,95×2,96  3,8×2,85   3×2,25  2,4×1,8  1,8×1,35  1,2×0,9  0,9×0,67    
      5 м.   10×7,5  8,25×6,2  8,4×6,3  6,6×4,5   6,5×4,9    6×4,5   4,9×3,7    4×3   3×2,25    2×1,5  1,5×1,12  0,66×0,5  
     10 м.   20×15  13×9,7  17×12,8   13×10   13×9,8    12×9   10×7,5    8×6    6×4,5     4×3    3×2,2  1,3×0,97  0,66×0,5
     20 м   40×30  34×25,5   34×25   26×20   28×19   22×16,5  19,5×14,6    16×12    12×9     8×6    6×4,5   2,7×2  1,3×0,97
     30 м.   60×45   51×38   50×37   40×30   39×29   36×16,5  29,5×22,1    24×18   18×13,5    12×9    9×6,7     4×3    2×1,5
     40 м.   80×60   69×52   65×49   53×40   52×39    48×36  39,5×29,6    34×25    24×18    16×12    12×9   5,4×4,1    2,7×2
     50 м.           65×49    95×71    49×37    40×30    30×22    20×15   15×11,2   6,6×4,9   3,4×2,5
     80 м.                79×59    64×48    48×32    32×24   24×18  11×8,2    5,4×4
    100 м.                    60×45    40×30   30×22  13,5×10   6,6×4,9
    150 м.                      60×45   45×34   20×15   9,5×7,1

Пример расчета однолинзового объектива в Zemax / Хабр

Может так случится, что кому-то понадобится рассчитать простенький фотообъектив для своих коварных планов нужд. А так как я по образованию и долгу профессии — инженер-оптик (начинающий :-), то решил поделиться небольшой инструкцией по расчету простого однолинзового фотообъектива.
Постановка задачи и исходные данные

Предположим, что наш будущий объектив будет находиться на геостационарной орбите на высоте 35 786 км. Угловое поле объектива должно быть таким, чтобы в него попадала вся Земля. Ни больше, ни меньше. Приемником будет служить фотодиод с размерами 10мм х 10мм = 100мм2. Диаметр входного зрачка (в данном случае это диаметр первой поверхности первого и единственного оптического элемента) составляет 20 мм.

Оптическая схема

Для построения оптической схемы нам нужно определить требуемое угловое поле системы и фокусное расстояние.
Угловое поле системы

Нам известно расстояние от поверхности Земли до входного зрачка нашей системы и средний диаметр Земли. Из этих данных можно рассчитать угловое поле системы.

Среднее значение диаметра Земли D = 12 742 км (R=6 371 км)
Расстояние от поверхности земли до объектива = 35 786 км

Угловое поле нашей системы составляет 17,2 градуса.
Теперь необходимо рассчитать требуемое фокусное расстояние системы:


Фокусное расстояние из этой формулы составит F' = 33,2 мм.

Рис. Принципиальная схема
Отлично! Больше половины работы уже сделано.

Сбор дополнительных параметров для расчета

Для начала необходимо проверить имеющиеся данные.

Мы знаем:
— количество кривых поверхностей системы,
— диаметр входного зрачка системы,
— требуемый фокус системы.

Мы пока не знаем:
— толщину оптического компонента,
— марку стекла оптического компонента,
— длина волны, на которой будет работать оптическая система.
Можно выбрать эти данные самостоятельно. Но представим, что мы работаем на каком-то передовом предприятии, которое осваивает космос 🙂

Толщина оптического компонента

Меня учили в институте, что минимальная толщина оптического компонента по оси должна составлять минимум 10% от величины диаметра. Если рассчитывать оптический компонент с небольшим отрицательным фокусов (скорее всего это двояковогнутая линза), то толщины по оси в 10% от диаметра вполне хватит. В нашем случае мы имеем собирающую линзу формирующую действительное изображение ( в рассеивающей линзе изображение мнимое) с положительным фокусом. Соотвественно, необходимо выбрать толщину линзы с учетом стрелок прогиба поверхностей, которые будут увеличивать толщину компонента по оси. Для первого приближения возьмем 20% от диаметра. В нашем случае толщина компонента для расчетов составит:

Толщина линзы = 20мм х 20% = 4мм

Выбор марки стекла

Предположим, что специалист по радиационной стойкости рекомендовал использовать радиационностойкое стекло. А специалист-тепловик рекомендовал использовать материал стекла с наименьшим показателем теплового расширения, так как оправа для линзы будет из титана или суперинвара. Вообщем, они еще не определились.

Получив рекомендации, было решено, что кварцевое стекло марки КУ-1 отлично подойдет. Сказано — сделано!

Выбор длины волны

Вроде бы почти все данные ест. Карамба! А как же данные о спектральном диапазоне работы системы?! Мы проявляем инициативу и сами идем к разработчикам и получаем необходимую информацию. После этого выжидаем пару дней и занимаемся другими полезными делами. На третий день приходит разработчик и говорит, что решили изменить основную длину волны для объектива. Сказано-сделано! Рабочая длина волны = 0,644 мкм. Теперь можно продолжать наш оптический расчет.
Расчет системы с помощью Zemax

Программное обеспечение Zemax здорово упрощает жизнь расчетчикам оптических систем. Это не значит, что ПО сама спроектирует за вас крутую оптическую систему. Но при проектировании оптических систем, когда необходимо проанализировать достаточное количество вариантов, Zemax помогает значительно сократить время в разработке. Считаю, что программа для расчетчиков незаменимая. Конечно же, с одним условием, что у вас куплена оригинальная лицензия 😉

Сейчас не буду вдаваться в подробности описания всех прелестей программы, а сразу покажу ее в деле.

При загрузке программы в первую очередь необходимо ознакомится с окном Lens Data Editor:

Данное окошко содержит информацию о текущей оптической системе. Набор данных похож на формат оптического выпуска, с которым, лично я, познакомился еще в институте 🙂

Из имеющихся данных на текущий момент мы здесь можем указать пока только количество поверхностей для трассировки лучей, толщины и марку стекла. В качестве марки стекла выберем представление данных в виде модели, в которой необходимо задать коэффициент преломления для выбранной длины волны для нашего стекла. Так как марка выбранного стекла КУ-1 у нас из отечественного ГОСТа, то данные необходимо искать именно в нем ( в нашем случае ГОСТ 15130-86 «Стекло кварцевое оптическое» ).

Показатель преломления для стекла КУ-1 для длины волны 0,644 мкм составляет 1,4567. Стоит отметить, что это при температуре +20 градусов по Цельсию. А у нас как раз на борту обогрев до +20 градусов 🙂

Итого, на данный момент имеем:

В окне General во вкладке Aperture указываем диаметр входного зрачка 20мм:

Указываем угловое поле системы:

Настройка автоматической оптимизации

При расчете системы мы воспользуемся Optimization, которая встроена в Zemax.

Во-первых, указываем параметры, которые у нас смогут изменяться во время оптимизация. В нашем случае такими являются радиусы кривизны поверхностей линзы:

Во-вторых, необходимо сформировать оценочную функцию текущей системы (Default Merit Function).

Сформируем оценочную функцию на основе RMS. Здесь данный параметр показывает среднеквадратичное отклонение лучей волнового фронта при трассировке лучей.

При оптимизации мы укажем единственный параметр, к которому будем стремиться — требуемое фокусное расстояние. Для этого добавляем параметр EFFL и указываем следующие настройки:

Теперь, когда все параметры заданы, можно использовать функцию оптимизации.

В данном окне можно вручную управлять количеством итераций при подборке наиболее лучшего варианта. Либо можно использовать автоматический расчет для нахождения лучшего варианта.

Оптимизируем. Жмем Exit.

Теперь можно посмотреть что получилось.

Вроде бы неплохо 🙂
Но итоговый фокус системы равен 33,67 мм, что немного отличается от заданного — 33,2 мм.

Как получить требуемый фокус?

Чем выше будет значение Weight в параметре EFFL, тем выше будет приоритет этого параметра при расчете.
У меня при параметре Weight = 100 000 оптимизированный фокус получился 33,21 мм. Не привожу последовательность, так как она аналогична вышеуказанной.
Итог

Поставленные требования выполняются. Ура! 🙂

P.S. Я еще не успел освоить весь функционал программы. Да и оптических систем я не особо много рассчитал за все время, поэтому извиняйте если что не так. Комментарии и замечания приветствуются 🙂

P.P.S. Это мой первый пост, поэтому не знал в какой топик лучше разместить. Если не прав, то подскажите куда перенести. Спасибо.

Расчетное фокусное расстояние

Фокусное расстояние f´ виртуально служит для расчета требуемой линзы и, таким образом, является наиболее важной характеристикой для характеристики (энтоцентрической) нормальной линзы.

Теоретическое значение расчета фокусного расстояния позволяет найти наиболее подходящую оптику. Типичные приращения фокусных расстояний для объективов с байонетом C составляют, например, (1,8, 2,8, 4, 6,) 8, 12, 16, 25, 35, 50 и 75 мм.

Method 1

classicf '= g / (G / B + 1)

Method 2

с использованием информации датчика

Расчет фокусного расстояния с использованием размера сенсора, рабочего расстояния и размера объекта

Примечание: Даже при использовании раскрывающихся списков можно вводить собственные значения.Пожалуйста, используйте первую запись «user def.»!



Мы уважаем вашу конфиденциальность: мы не храним никаких данных, результатов или получателей. Отправьте свой расчет с помощью собственной почтовой программы (MailTo-link).

Method 2 Отправить данные по электронной почте



Внимание: Расчетные фокусные расстояния ниже 1,4 мм и более 500 мм объявлены нереальными. Тем не менее отображаются экстремальные значения. Обратите внимание, что очень маленькие рабочие расстояния ниже предела крупного плана могут быть реализованы только с использованием дополнительных колец для крупного плана.В очень близком диапазоне (несколько см) фокусные расстояния невозможно рассчитать точно из-за упрощенного приблизительного расчета и неизвестных размеров линз. Используйте для этого макрообъективы!

Фокусное расстояние: вычислить с информацией о размерах пикселей

Примечание: Даже при использовании раскрывающихся списков можно вводить собственные значения. Пожалуйста, используйте первую запись «user def.»!


Мы уважаем вашу конфиденциальность: мы не храним никаких данных, результатов или получателей.Отправьте свой расчет с помощью собственной почтовой программы (MailTo-link).

Method 2 Отправить данные по электронной почте



Дополнительные сведения об оптических расчетах, таких как расчет фокусного расстояния, можно найти в главе «Основы оптики». ,

Калькулятор эффективного фокусного расстояния - пейзажная фотография

Эффективное фокусное расстояние (EFL) - это фокусное расстояние, на которое влияет кроп-фактор камеры. Цифры в руководстве к объективу показывают некоторые значения фокусного расстояния, которые может использовать этот конкретный объектив. Например, 15-30 мм означает, что линза может быть от 15 до 30 мм. Конечно, это объясняет, правда? Давайте подробнее рассмотрим все эти термины.

Crop Factor

«Crop Factor» - это отношение данного датчика к стандартному 35-мм датчику, также известному как полнокадровый датчик.Этот элемент определяет фактический или эквивалентный угол обзора и, следовательно, видимую область объектива данной камеры.

Многие фотографы используют два наиболее распространенных кроп-фактора сенсора: 1,6x для Canon и 1,5x для Nikon и других. Но давайте посмотрим, как рассчитывается это число и как оно влияет на вашу окончательную фотографию.

Расчет фактора урожая

abc diagonal calculation

Итак, ключ к разгадке - диагональный размер датчика. Кроп-фактор - это отношение диагонали полнокадрового изображения к диагонали сенсора, которое мы вычисляем.Теория Пифагора поможет нам вычислить диагональ, зная как горизонтальные, так и вертикальные стороны прямоугольника.

c = √ (a 2 + b 2 )

Размеры полнокадрового сенсора составляют 24 мм и 36 мм. Таким образом, формула кроп-фактора дает нам √ (24 2 + 36 2 ) = 43,27 мм

Расчет коэффициента кропа Nikon

Чтобы найти кроп-фактор любого данного датчика, нам нужно вычислить диагональ.Если говорить о любительском уровне, то размеры зеркальных фотоаппаратов Nikon составляют 23,6 мм x 15,6 мм.

√ (23,6 2 + 15,6 2 ) = 28,29 мм

Таким образом, кроп-фактор составляет 43,27 / 28,29 = 1,53 , округленный до 1,5 для удобства.

Расчет фактора кроп-фактора Canon

Используя ту же логику и спецификации Canon, мы можем быстро рассчитать его фактор кропа.

√ (22,2 2 + 14,8 2 ) = 26,68 мм

43.27 / 26,68 = 1,62 , округлено до 1,6 для удобства.

Расчет эффективного фокусного расстояния

Стандартное фокусное расстояние - это то, что производитель пишет на объективе. Но на это влияет фактор урожая. Таким образом, эффективное фокусное расстояние - это фактическое результирующее значение, которое объектив имеет на камере с поправками на кроп-фактор. Для справки, иногда его называют эффективным фокусным расстоянием.

Посмотрите на изображение.

effective focal length

Как вы можете видеть с тем же физическим фокусным расстоянием F, угол a2 меньше, чем a1.Это означает, что на кадрированном датчике вы фактически видите более узкую область через видоискатель. На самом деле, эффект этого узкого поля обзора - это тот же эффект, как если бы вы немного увеличили масштаб. Таким образом, виртуальное увеличение фокусного расстояния и есть эффективное фокусное расстояние. Надеюсь, это прояснило ситуацию, вместо того, чтобы сделать ее еще более расплывчатой.

Формула фокусного расстояния

И, наконец, мы добрались до волшебной формулы, которая поможет вам понять, на что способен ваш объектив.

EFL = FL x CF

Другими словами, эффективное фокусное расстояние равно фокусному расстоянию, умноженному на коэффициент кадрирования.Так просто, как, что. Например, если у вас объектив 24–70 мм, то фактическое эффективное фокусное расстояние любительской камеры Nikon с кроп-фактором = 1,5 будет 36–105 мм. Это увеличение фокусного диапазона естественным образом влияет на угол обзора, потому что чем больше фокусное расстояние, тем уже угол.

Другими словами, объектив 24 мм с 24 мм, установленным в качестве текущего фокусного расстояния, обеспечивает 36 мм на камере с кроп-фактором 1,5. Это ни хорошо, ни плохо. Для пейзажа это может быть плохо, если ваш широкоугольный объектив окажется не таким широким.В отличие от телескопического объектива, где он увеличивает радиус действия. 300 мм превращаются в 450 мм, что является невероятным уровнем.

Общие факторы урожая

В таблице ниже показаны некоторые общие факторы урожая для современных камер. С этими значениями вы можете легко рассчитать эффективное фокусное расстояние и лучше узнать свое фотооборудование.

Размер сенсора Размер сенсора Фактор урожая
Средний формат 53.7 мм x 40,4 мм 0,64
Средний формат (обрезанный) 43,8 мм x 32,9 мм 0,79
Полнокадровый 35 мм (все камеры FF) 36 мм x 24 мм 1
APS-H (Canon) 27,9 x 18,6 мм 1,3
APS-C (Nikon DX, Sony, Pentax) 23,6 x 15,6 мм 1,5
APS-C (Canon ) 22,2 мм x 14,8 мм 1.6
1,5 ″ 18,7 мм x 14 мм 1,9
4/3 ″ 17,3 мм x 13 мм 2
1 ″ 12,8 мм x 9,6 мм 2,7
2/3 ″ 8,8 мм x 6,6 мм 3,9
1 / 2,3 ″ 6,17 мм x 4,55 мм 5,6

В этой статье Википедии более широкий список датчиков. Я уверен, что с новыми знаниями теперь вы можете легко рассчитать все необходимые факторы урожая.

Далее m

.Калькулятор фокусного расстояния

| IP Cam Talk