如何计算延长管的效果?


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必须对延长管与透镜的区别进行数学描述-是否可以轻松描述?

(例如,使用增距镜时,您可以说“ 2倍增距镜会将Y-mm镜头变成2Y-mm镜头,并使您失去2个光阑。”延长管是否有类似的东西?)

如果您对放大倍数无能为力,那么一般来说,最近焦距的变化又如何呢?这也取决于镜头吗?

如果我们把镜头排除在外该怎么办:是否有任何通用方法可以比较(例如)同一个镜头上的12mm和24mm延长管的效果?

Answers:


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我确实相信您可以使用一些公式。就Matt Grum而言,我尚未使用变焦镜头对其进行测试,据我目前的了解,它们仅适用于定焦(定焦)镜头。您没有专门指定变焦镜头,所以...

计算透镜放大率的最简单方法是通过以下公式:

  Magnification = TotalExtension / FocalLength
  M = TE / F

要使用扩展管计算放大倍率,您需要知道总的扩展...即镜头本身提供的扩展以及扩展管提供的扩展。如今,大多数镜头统计数据都包括固有倍率。如果我们使用佳能的50mm f / 1.8镜头,则固有倍率为0.15倍。我们可以这样解决扩展中内置的镜头:

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

现在可以如下计算具有附加扩展名的放大倍率:

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

如果我们假设通过延长管额外延长25mm:

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

一个相当简单的公式,可以让我们相当容易地计算放大倍率,假设您知道透镜的固有放大倍率(或其固有延伸率)。如果我们假设精彩的50mm透镜是您要延伸的透镜,则可以创建1:1宏放大倍数,则需要50mm的延伸长度。这里的问题是,如果添加过多的扩展,则聚焦的世界平面(虚拟图像)可能仅会在镜头本身内部结束。此外,这里假设使用“简单”镜头,该镜头具有非常明确和众所周知的特性(即简单的单元素镜头)。

在现实世界中,不太可能对任何特定的镜头特性有清晰的了解。对于内部对焦的镜头或变焦镜头,上面的简单公式不足以让您准确地计算出任何给定镜头,焦距和扩展范围的最小对焦距离和放大倍数。有太多变量无法计算出有意义的值,其中大多数可能是未知的。

以下是一些我发现的资源,它们提供了一些有用的信息,可能有助于您的工作:


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奇怪的是,我正在延伸的镜头 50mm f / 1.8 (好吧,是其中之一),这些链接看起来也非常有用。谢谢!
马特·毕晓普

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好的答案,正是我想要的!您使用TE来缩写“ TotalExtension”和“ TubeExtension”,这只是让我感到困惑。
2016年

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我认为可以这样描述,实际上维基百科具有相关的公式:

1/S1 + 1/S2 = 1/f

其中S1是从对象到前节点的距离,S2是后节点到传感器的距离,f是焦距。由于加长管增加了S2,因此可以使S1变小,因此您可以将焦点聚焦在更近的物体上。


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该公式假定您知道前后模态点,这通常不是制造商指定的,因此您必须为每个镜头进行测量。另外,该公式不适用于在对焦时会改变焦距的镜头,因此我认为这跟问问者的想法不同。
Matt Grum 2010年

对于简单的(即单元素)镜头,焦距永远不会改变(除非您改变镜头的形状-或除非您非常专一并谈论不同颜色的光等等),并且这是绝对正确的(实际上,移动镜头的位置是无论如何都要改变焦点的全部操作,因此延长管只能让您进一步移动它)。对于复杂的(多元素)镜片,我不太了解光学原理,无法确定同样适用。但是电影机始终是焦点的“目标”,对吧?所以...我想是的。
林德斯(Lindes)2010年

我的一些学习资源(我希望稍后可以汇总一下,尽管现在还没有时间): youtube.com/view_play_list?p=F703024381DE9004-尤其是这两个:youtube.com/watch?v=oKfqO4tBfPc&p=F703024381DE9004youtube.com/watch?v=mjIfdXnhyQI&p=F703024381DE9004
林德斯2010年

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@Matt Grum-我认为方程式说明了其背后的原理,这似乎是问题的症结所在。至少它对我有用。:)
John Cavan 2010年

@John Cavan-该公式很好地说明了为什么延长管会减小最小聚焦距离,但是我认为提问者正在寻找一个公式,他可以用来判断给定透镜需要购买多少长度的延长管以增加放大倍数x次,不幸的是在一般情况下是不可能的……
Matt Grum 2010年

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编辑以回答后续问题,因为您知道一定长度的灯管在特定镜头上的效果,可以从约翰方程中计算出缺失值,您应该能够估算出不同长度的灯管的效果。同样,这些值将受镜头聚焦方法的限制,但应该给您一个足够好的主意。

一般没有 当然,有一个公式,但是您需要了解镜头的内部配置以及镜头设计中的一些要素。

延长管通常会略微改变有效焦距(镜头的实际焦距是玻璃弯曲能力的属性,因此在移动玻璃时不会改变),但其大小取决于镜头的设计。这很大程度上与光线离开镜头背面的角度有关。如果您使用物镜远心镜头(一种特殊类型的镜头,光线彼此平行出射),则与胶片平面的距离无关紧要,因为光线是平行的,它们将不再会聚或发散。

如果您看着广角镜的背面,则后部元件非常靠近镜头的背面。现在看望远摄镜头,最后一块玻璃和底座之间会有一个缝隙,就好像镜头已经有一个延长管一样。延长管在这两个不同的镜头上的行为会完全不同。聚焦方法(内部与外部)也影响添加延伸管的结果。

因此,简而言之,恐怕没有哪个公式可以像自动取景器那样简单。


说焦距变化真的准确吗?我对光学的任何细节的了解都还处于初期,但是到目前为止,我的理解是,通过移动镜头(扩展管确实可以完成所有操作),焦距不会改变(尽管放大倍数可能会变吗?我们已经开始集体调用“有效焦距”),而是为焦点的距离变化平面,这将导致在焦平面来改变......我会试着找到一些资源,并在张贴回答。我-但-认为这个答案实际上是有问题的。我认为。
lindes 2010年

正如我所说,焦距是否改变以及改变的程度取决于镜头。对于最简单的针孔镜头,如果将针孔移离相机更远,很容易看到焦距会发生变化,因为焦距定义为从针孔到成像平面的距离!
马特·格鲁姆

嗯,但是针孔不是透镜,据我了解,对于透镜(或通常的光学系统?),焦距不是由点与成像平面之间的距离定义的,而是由光阑中心确定的。镜头和一个点,输入平行线。那不正确吗?(注意:请参阅我对约翰答案的评论中的视频链接-photo.stackexchange.com/questions/5603/…-另外,请注意,我确实是在问;在这个级别上理解光学是相对较新的。)
林德斯(Lindes)2010年

是的,您是对的,针孔没有焦距,因为焦距描述了透镜弯曲光线的能力,我的意思是说,松孔系统的有效焦距是针孔与屏幕之间的距离,即与具有相同fl的镜头具有相同的视野。关键是您需要对成像系统进行假设,以预测如果您更改其中一个参数却不知道其他参数时系统的行为。
Matt

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彩色剑桥有一个在线放大率计算器。并引用该网站:

延长管可以将镜头放大倍率增加等于延长距离除以镜头焦距的量。

转换为:

M_ExtendedLens = M_Lens + ExtensionLength / FocalLength

评论jrista的答案

我很抱歉没有足够的代表发表评论,所以在此发表以下评论。jrista,您的第二个公式是:

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

IE作为自然读取IntrinsicExtension,这是错误的,应该通过引入例如本征放大率被写入IM(即,透镜的原始放大倍数:IM = IE/F):

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

或者,也许您忘记了第二行中的括号?

同样,您的示例在单位方式上也不是一致的(将[mm]与[mm除以mm]相加,后者为无单位)。它应显示为M = (7.5mm + 25mm) / 50mm(带有括号)。

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