Могу ли я оценить светосилу линзы, измерив размер входного зрачка?

Предположим, у меня есть неизвестный объектив, о котором я не знаю f/# и фокусное расстояние. Я хочу оценить общее количество света, которое может собрать мой объектив, которое, как я полагаю, определяется телесным углом, который моя апертура образует с плоскостью объекта. Правильно ли измерять размер апертуры, изображая (с помощью камеры с объективом) размер входного зрачка моего неизвестного объектива? Это можно сделать, поместив линейку рядом с неизвестной линзой и переместив ее так, чтобы она находилась в той же фокальной плоскости, что и входной зрачок. Могу ли я по размеру входного зрачка рассчитать телесный угол с помощью обычной математики?

Итак, я пытаюсь понять нашу разобщенность, и я думаю, что теперь я понимаю, о чем вы думаете. Вы говорите, что хотите поместить линейку перед неизвестной линзой и сфокусироваться на ней, чтобы вы могли смотреть вниз на неизвестную линзу и видеть, какая часть линейки пересекает входной зрачок? Если это так, вам также нужно расстояние до линейки, хотя я не уверен, где именно вы будете измерять. Затем это позволит рассчитать поле зрения, хотя вам понадобится довольно большая линейка, чтобы иметь возможность сфокусировать его, поскольку оно должно находиться за пределами минимального расстояния фокусировки.
Вы также должны быть очень осторожны, чтобы держать его на одной линии с фокальной плоскостью, чтобы не получить слишком большое измерение.

Ответы (3)

Если вы не знаете фокусное расстояние или апертуру, нет никакого способа выяснить это. Количество света, которое пропускает линза, зависит от поля зрения линзы, а также от размера входного отверстия. Вы недостаточно знаете поле зрения, поэтому не можете знать, сколько света оно собирает.

введите описание изображения здесь

Альтернативный метод, который будет работать, состоит в том, чтобы создать площадной источник света известного размера и разместить его на известном расстоянии от линзы. Затем вы можете измерить размер проекта круга с помощью объектива. Это позволит вам определить фокусное расстояние и поле зрения, а затем вы сможете выполнить остальные расчеты, чтобы определить светосилу объектива.

М-м-м. Если у меня есть идеальный изотропный точечный источник, излучающий фотоны, зачем мне знать фокусное расстояние линзы? Разве размера апертуры недостаточно для определения телесного угла S? Тогда собранный свет будет равен S/4Pi, где 4Pi — телесный угол сферы. Я что-то упускаю?
@maupertius - может быть, я неправильно понял ваш вопрос, но звучало так, будто единственное измерение, которое у вас было, - это размер входного зрачка (переднего элемента), расстояние от переднего элемента до датчика не имеет значения, потому что объектив - это сложный оптическая система, а не простая система с одной линзой. Фактическое фокусное расстояние не обязательно должно совпадать с длиной объектива, поэтому поле зрения нельзя определить по измерению длины объектива или измерению переднего элемента.
Извините, я думаю, что смешал термины «апертура» и «входной зрачок», которые, как мне кажется, связаны. Я имел в виду, что я оцениваю размер апертуры, измеряя размер входного зрачка. Оттуда я рассчитываю количество собранного света.
@maupertius - это все еще ничего не дает вам о поле зрения объектива. Без поля зрения вы не представляете, сколько света попадает в объектив под углом, который может пройти через объектив.
Я также добавлю, что я сам не очень хорошо разбираюсь в оптике, поэтому мои условия тоже могут быть неправильными. Но я все еще уверен, что у вас недостаточно информации для определения поля зрения, и я знаю, что вам нужно поле зрения и размер отверстия, через которое должен пройти свет, чтобы определить общее количество света, которое потенциально может попасть. через.
Но если мой объект является истинным точечным источником, он все равно будет отображаться на 1 пиксель, независимо от фокусного расстояния. Извините, но я действительно не понимаю, почему фокусное расстояние должно иметь значение в этом случае.
Да, я вижу, что это не совсем фотография.
@maupertius - смотрите картинку, которую я добавил. Вот почему сделать светосильный телеобъектив намного сложнее, чем светосильный широкоугольный объектив. Чем больше площадь, из которой вы извлекаете свет, тем меньше должен быть ваш входной зрачок. Вот почему числа f представляют собой отношение фокусного расстояния к входному зрачку, потому что фокусное расстояние (поле зрения) имеет значение.
@maupertius - извините, изображение не было опубликовано правильно в первый раз. Он должен быть там сейчас.
@maupertius - и причина, по которой ваш точечный источник света выходит из строя, заключается в том, что пиксель захватывает больше, чем просто точку. Он захватывает область, и поле зрения определяет эту область. Если у вас есть фиксированное поле света, то чем больше площадь, из которой пиксель получает свет, тем больше света доходит до этого пикселя.
Если говорить о ВСЕМ собранном свете, то тут должен иметь значение только размер зрачка. Возьмем, к примеру, объективы 50 мм f/2 и 100 мм f/4, которые смотрят на один и тот же объект с одинакового расстояния. Количество пикселей должно быть в 4 раза выше для объектива f/2. Однако поле зрения 50 мм в 2 раза больше (в 4 раза больше площади), поэтому общее количество света (или, если вы хотите, сумма всех ваших пикселей) должно быть одинаковым. И это потому, что в обоих случаях апертура одинакова (50/2 = 100/4 = 25 мм). Поэтому я предполагаю, что каким бы ни было ваше фокусное расстояние, общее количество пикселей будет одинаковым.
Кажется, было бы полезно указать, что входной зрачок — это не передний элемент, а скорее изображение апертуры, которое видно через передний элемент. Тем не менее, А. Дж. Хендерсон прав в том, что вам нужен не только диаметр входного зрачка, чтобы определить собранный свет — вам также нужно фокусное расстояние. Представьте, например, что ваш точечный источник света находится далеко в стороне; свет от этого источника попадет в объектив «рыбий глаз», но не попадет в телеобъектив.
@Caleb - спасибо, я знал, что у меня, вероятно, неправильная точная терминология, потому что я не большой специалист по оптике, спасибо за исправление термина.
@maupertius - вы упускаете из виду тот факт, что 50-миллиметровый объектив будет не только пропускать свет для объекта, о котором вы заботитесь, но и пропускать свет на гораздо более широкую область и, следовательно, значительно больше света. Количество света, которое он собирает из целевой области, будет таким же, как если бы мы отбрасывали 3/4 света, который принимает объектив, если мы смотрим только на 1/4 кадра. И для этого по-прежнему требуется фокусное расстояние. (Обратите внимание, что то, о чем вы говорите, фактически является телеконвертером, поэтому 2-кратный телеконвертер снижает число f на 2 ступени.)

Грубый.
Работает как первая оценка (выборка 1).

  • Установите объектив на максимальную диафрагму.

  • Сфокусируйте объект в бесконечности на листе бумаги.

  • Измерьте расстояние от сфокусированного изображения до плоскости отсчета на объективе — скажем, плоскости сиденья на корпусе камеры.
    Используйте эталонную плоскость, которая, согласно лучшим советам, является эффективным «центром» объектива.
    См. пример ниже

  • Посмотрите через объектив и измерьте максимальную апертуру ИЛИ диаметр, который рекомендуется использовать.

Пробный: Nikkor 50 мм, f/1.8

Измеренный диаметр оптического пути, смотрящего в объектив ~= 28 мм
. Используя f = Фокусное_расстояние / диафрагма

f базовая плоскость

1.78 плоскость прилегания линзы к корпусу 2.5 поверхность переднего элемента 1.5 поверхность заднего элемента.

Попытка сделать это с несколькими объективами с известной апертурой может дать представление о том, насколько точен этот метод и какие измерительные плоскости и диаметры следует использовать. А может и нет :-).

Диафрагма объектива обычно указывается как число f, отношение фокусного расстояния к эффективному диаметру апертуры.

Объектив 50 мм с эффективной диафрагмой 50 мм имеет число f 1,0.

Если у вас объектив 100 мм, если его передний элемент (входной зрачок, эффективная апертура объектива) имеет размер 35 мм, то его максимальная апертура составляет f/2,8.

Теоретически лепестки диафрагмы, которые не идеально закруглены, немного уменьшат количество света, проходящего через объектив, внося крошечную ошибку в расчеты. Я не математик, но я думаю, что ошибка достаточно микроскопическая, чтобы ее можно было игнорировать.

Да. Однако в моем случае я не знаю ни фокусного расстояния, ни числа f, поэтому я действительно спрашиваю, можно ли рассчитать светосилу, измерив размер входного зрачка. Я могу пренебречь ошибкой, вызванной лезвиями.
Как насчет того, чтобы установить камеру на штатив, использовать зум-объектив и сравнить фокусное расстояние двух объективов, чтобы попытаться угадать фокусное расстояние неизвестного вам объектива? Это должно работать, и вы должны получить достаточно точный расчет.
Это хорошая идея, но я хотел бы оставить ее в качестве своего рода шага проверки. Что я хотел бы доказать, так это то, можно ли получить информацию о количестве собранного света, зная только размер входного зрачка.
Могу ли я оценить светосилу линзы, измерив размер входного зрачка?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v