Sind Objektive mit der tatsächlichen Brennweite markiert?


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Entspricht die wahre Brennweite eines Objektivs den auf dem Objektiv angegebenen Zahlen?

Ist zum Beispiel die Brennweite von 70 mm oder 200 mm wirklich 70 mm oder 200 mm oder kleiner? Beispiel: 69,5 und 199,7.


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Warum ist Ihnen diese Genauigkeit wichtig?
Philip Kendall

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Meiner Meinung nach sollten die Dinge bestmöglich gemacht werden. Ich würde es gerne für einen AR- und VR-Job wissen
Edward

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Wenn es Sie interessiert, nehmen Sie es auf eine optische Bank und messen Sie es. Ich bin vollkommen froh, dass die Brennweite auf wenige Prozent genau ist, und ich bin froh, dass ich nicht für Überentwicklung bezahle, die ich nicht brauche.
Philip Kendall

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Die Linsenfokusebene variiert auch über ihr Feld. Ingenieure versuchen, die Werte zu mitteln, wenn sie Linsensätze formulieren. Es gibt keine genaue Brennweite für eine zusammengesetzte sphärische Glaslinse. Alle Zahlen sind, sofern nicht kalibriert, Durchschnittswerte der Toleranzen im Herstellungsprozess.
Stan

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Sie sagen: "Meiner Meinung nach sollten die Dinge bestmöglich erledigt werden." Aber für die Fotografie ist eine hochpräzise Zahl nicht unbedingt der bestmögliche Weg!
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Antworten:


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Oh, es ist schlimmer als das. Viele für die Standfotografie entwickelte Objektive weisen eine Fokusatmung auf, bei der der Blickwinkel über den Entfernungsbereich variiert, den das Objektiv fokussieren kann. Normalerweise ist dies kein Problem für Standbilder, aber Objektive, die für die Verwendung im Kino (Video) entwickelt wurden, versuchen normalerweise, die Fokusatmung zu minimieren.

Linsen sind im Kern massenproduzierte optische / mechanische Geräte und haben Fertigungstoleranzen. Die Blendeneinstellungen, minimalen Fokussierabstände, die exakte Brennweite, sogar die Ausrichtung der Linsenelemente und die Parallelität der Objektivhalterung zum Sensor unterliegen Fertigungstoleranzen und -schwankungen. Einen guten Einblick in diese Welt gibt der Unternehmensblog auf lidrentals.com, in dem Linsen abgerissen werden und darüber gesprochen wird, wie sie hergestellt werden und was einzelne Linsen (unter anderem) unterscheidet.

Ich weiß nichts über AR / VR, aber ich stelle mir vor, dass das Beheben von Problemen in Software der einfachste Weg wäre.


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Die Toleranzen sind im Vergleich zu der Rundung zwischen der vorgesehenen Brennweite und dem veröffentlichten Wert wahrscheinlich unbedeutend.
Edgar Bonet

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Die veröffentlichte Brennweite ist in gewissem Maße gerundet, normalerweise auf 5 oder 10 oder in einigen kurzen Fällen auf 1.

Eine höhere Präzision wäre nicht realistisch, da die markierte Brennweite nur für die Fokussierung im Unendlichen gilt . Die Brennweite (definiert als Abstand zur Bildebene) ändert sich und wird für jede fokussierte Entfernung von weniger als unendlich länger. Das Zoomen ändert es natürlich auch. In einigen Fällen ändert die interne Fokussierung dies auf unerwartete Weise. Einige interne Fokussierungszooms werden aus der Nähe kürzer fokussiert. Das Verschieben der internen Elemente ändert immer Dinge.

Bei einem 1: 1-Makro (gleicher Abstand hinter und vor dem Objektiv) sagt die Dünnlinsengleichung, dass die Brennweite bei 1: 1 2x wird.

Auf diese Weise (Messung der Objekt- und Bildgröße bei den tatsächlich fokussierten Entfernungen hinter und vor dem Objektiv) ist es theoretisch möglich, die genaue Brennweite für die Situation zu berechnen, für den unwahrscheinlichen Fall, dass dies einem Zweck dienen würde.

EDIT: Wir hören: "Brennweite ändert sich nicht." "Ja wirklich?" Die auf Linsen markierte Brennweite ist der Fokuspunkt für ein Objekt im Unendlichen. Der Fokus auf andere Entfernungen kann die markierte Brennweite nicht ändern, aber das ist nur ein Name, Semantik. Das gleiche Objektiv fokussiert auf andere Entfernungen, was natürlich notwendigerweise den Fokuspunkt ändert.

Die Definition der Brennweite ist der Punkt, an dem der Fokus auf einen Punkt gebracht wird, der mit der Entfernung des Motivs variiert. Dies ist der Grund, warum wir uns konzentrieren müssen. Wenn sich die Brennweite tatsächlich nie ändern würde, müssten wir uns nie neu konzentrieren.

Wenn Sie statt unendlich aus der Nähe fokussieren, wird der Fokus auf einen neuen Punkt gebracht, und die Brennweite ändert sich definitiv. Diese Änderung wirkt sich auch auf die Berechnung der Blendenzahl aus, wird jedoch als geringfügig genug angesehen, bis die Vergrößerung das 0,1-fache erreicht (je nach Fuß etwa einen Fuß). Bei 1x (1: 1 genannt) verdoppelt sich die Brennweite, was zu einer Erhöhung der markierten Blendenzahlen um zwei Blenden führt. Die meisten Objektive fokussieren nicht so nah, um diese Komplikation zu vermeiden.


Ein 24 mm ist also nur 24 mm mit dem Fokus auf unendlich, aber wenn ich einen kleineren Abstand von unendlich habe, woher weiß ich dann den 24 mm längeren Prozentsatz?
Edward

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@Edward Ein 24-mm-Objektiv fokussiert parallele Lichtstrahlen 24 mm von seiner hinteren Knotenebene entfernt (ein spezieller Punkt in der Objektivfassung, den Sie nicht sehen können). Ein 200-mm-Objektiv fokussiert parallele Lichtstrahlen 200 mm von seiner hinteren Knotenebene entfernt. Die Linsenposition, wenn dies auftritt, ist mit ∞ markiert. Dann werden die restlichen Abstände in Abhängigkeit von der Linsenformel bis zu einer praktischen Nahgrenze in die Linse eingraviert.
Stan

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Die Brennweite einer Linse ist definiert als die Brennweite eines unendlichen Objekts. Es ändert sich nicht, wenn Sie sich auf etwas Näheres konzentrieren. Die Entfernung von der Linse zum Bild nimmt zu, wenn das Objekt näher ist, wie in der Linsengleichung 1 / f = 1 / di + 1 / do gezeigt, wobei f die Brennweite, di die Bildentfernung und do die Objektentfernung ist , aber die Brennweite ändert sich nicht.
Ross Millikan

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@ Ross, während das die Theorie ist, bestehen echte Linsen in der Praxis aus vielen verschiedenen Linsenelementen und weisen eine gewisse Fokusatmung auf.
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Edgar Das sind zwei Seiten derselben Medaille. Oder sozusagen zwei Beine desselben Dreiecks.
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Mit einem Wort, nein. Die Zahlen auf einem Objektiv [mit Ausnahme der Seriennummer;)] sind eine Annäherung für den praktischen Gebrauch für die Fotografie. Einzelne Teile können für spezielle Zwecke mit unterschiedlicher Präzision kalibriert werden.

Ein "24-mm-Objektiv" ist eine Bezeichnung für ein Objektiv mit einer Brennweite von mehr oder weniger 24 mm.

Dies ist weniger problematisch als die Vermarktung einer Linie mit 24,001 mm, 24,329 mm, 23,918 mm, 23,988 mm, 24,199 mm usw.

Welches würden Sie wählen, wenn Sie eines auswählen müssten?

Würden Sie Ihren Bedarf für jede Ihrer AR-VR-Anwendungen neu berechnen? Erwarten Sie, dass Ihre Arbeit mehr als ein Gerät mit dieser Genauigkeit umfasst? Ingenieure werden entlassen, weil sie mehr Unternehmensressourcen ausgeben, um unnötige Genauigkeit und Details zu erreichen. Deshalb ist eine Fertigungstoleranz so wertvoll. Unsere Sachen sind erschwinglich und praktisch.


Die Zahlen auf einem Objektiv sind ungefähr, ich frage mich immer wieder: Welche genaue Zahl entspricht 24 mm?
Edward

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@ Edward Hallo, die Zahlen beziehen sich auf THEORIE. Sie beziehen sich auf das, was der Designer beabsichtigt hat. Der Unterschied ist darauf zurückzuführen, was in PRACTICE passiert, wenn Sie tatsächlich versuchen, mithilfe von TECHNOLOGY die Vorhersagen von SCIENCE zu approximieren. DAS ist, wie Sie sagen, das PROBLEM.
Stan

Meine Arbeit umfasst: Nikon D750, Objektive 24-70 mm und ein TAMRON 70-200 mm Objektiv für AR-Arbeiten. Nikons Vision muss mit der Vision einer virtuellen Kammer übereinstimmen, um 3D-Objekte in der realen Welt anzuzeigen. Dazu muss ich so genau wie möglich sein.
Edward

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Ihr Problem ist nicht die absolute Brennweite; Sie müssen jedoch die Brennweiten der zusammengesetzten (Zoom-) Objektive anpassen, um eine Desorientierung Ihrer Benutzer zu vermeiden. Schlechte Nachrichten, Sie müssen Ihr Setup kalibrieren. Möglicherweise müssen Sie das Ergebnis sogar mit Meniskuslinsen korrigieren. Wenden Sie sich an Edmund Scientific, um Hilfe bei der Kalibrierung zu erhalten. Sie sind in Barrington, NJ. USA
Stan

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@ Edward Kalibrieren Sie mit zwei gleich großen Objekten vorne und hinten in der Kammer und spielen Sie mit dem Objektabstand, bis die Perspektive in Ordnung ist. Passen Sie den Objektabstand zur Kammer an, bis er "passt".
Stan

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Wenn Sie Computer-Vision-Arbeiten ausführen, müssen Sie Ihr Objektiv kalibrieren, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Ich würde dringend empfehlen, ein Objektiv mit festem Fokus (anstelle eines Zoomobjektivs) zu verwenden, da es fast unmöglich sein wird, jedes Mal zur gleichen Zoomeinstellung zurückzukehren (oder für jede Zoomeinstellung zu kalibrieren).

Mit dieser sagte, dies ist eine gute Einführung in die Kamerakalibrierung - es zeigt , gibt es viele Faktoren , die Notwendigkeit , gemessen und korrigiert werden , bevor Sie eine Kamera für Messungen verwenden können. Und das ist wirklich das einzige Mal, dass Sie die Brennweite sehr genau kennen müssen.

Natürlich ist die Brennweite nur ein Parameter von Interesse, wenn Sie Computer Vision machen: Es gibt viele Arten von Verzerrungen, die durch verschiedene Linsenkonstruktionen verursacht werden, und Sie müssen Ihre Linseneigenschaften wirklich gut kennen (viel besser als nur die Brennweite), wenn Sie dies tun werden alles mit Präzision tun.


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Die Brennweite einer Linse ist eine Messung, die durchgeführt wird, wenn die Linse ein Objekt im Unendlichen abbildet, Symbol ∞. Unendlichkeit bedeutet „so weit das Auge reicht“. Das beste Objekt für diese Messung ist ein Stern. Wenn das Objekt jedoch 1000 Yards / Meter entfernt ist, beträgt der Fehler weniger als 0,025 mm (0,001 Zoll). Diese Messung wird von einem Punkt aus durchgeführt, der als hinterer Knoten bezeichnet wird. Man könnte meinen, dieser Punkt liegt nahe der Mitte des Objektivtubus. Seine tatsächliche Position wird wahrscheinlich vorwärts oder rückwärts vom Mittelpunkt verschoben, da ein Kameraobjektiv eine komplexe Gruppe von Objektiven ist, einige mit positiver Leistung (konvex) und einige mit negativer Leistung (konkav). Es sind sieben oder mehr Elemente erforderlich, um die plagenden Linsenfehler zu mildern.

Bei einem echten Teleobjektiv ist der hintere Knoten vor der Mitte verschoben. Dieses Design verkürzt den Objektivtubus, sodass Kamera und Objektiv weniger umständlich zu bedienen und zu tragen sind. Bei einem Weitwinkel wird der hintere Knoten wahrscheinlich nach hinten verschoben, wodurch das Objektiv vom Film oder Sensor wegbewegt wird. Die Idee ist, den Abstand zum hinteren Fokus zu vergrößern, um Platz für einen Reflexspiegel zu schaffen.

Die auf dem Objektivtubus eingravierten Werte sind wahrscheinlich auf 1 bis 1 ½% genau. Wenn Sie sich auf Objekte konzentrieren, die näher als ∞ liegen; Die Brennweite nimmt zu. Wenn das Objektiv eng fokussiert ist, um eine Lebensgröße (Einheit oder 1: 1) zu erreichen, wird es eine vollständige Brennweite nach vorne positioniert. Dies bedeutet, dass ein 50-mm-Objektiv, das 1: 1 arbeitet, wie ein 100-mm-Objektiv funktioniert. Der Lichtverlust beträgt zwei Blendenstufen (4-fach). Ein echtes Makroobjektiv ist so konzipiert, dass es in der Nähe arbeitet und keinen solchen Lichtverlust erleidet.

Es gibt viel über Objektive zu lernen - ich nenne dieses Zeug GobbledyGook!


Unendlichkeit ist der Punkt, an dem die in den Strahlengang (Linse) eintretenden Lichtstrahlen kollimiert werden (parallel). Lichtstrahlen eines Sterns sind ein Beispiel für solche Strahlen. Es kann auch mit einer kollimierten Laserquelle auf einer optischen Bank simuliert werden, was viel bequemer ist.
Stan

@Stan In einer klaren Nacht draußen zu stehen scheint allgemeiner praktisch zu sein, als Zugang zu einem kollimierten Laser und einer optischen Bank zu erhalten.

Die optische Bank verwendet einen künstlichen Stern. Dies ist ein Lichtpunkt, der vor der Linse beabstandet ist. Die Unendlichkeit wird simuliert, wenn der Abstand zum Lichtpunkt das 3000-fache des Durchmessers der kreisförmigen Apertur der Punktquelle beträgt oder näher, wenn Linsen eingesetzt werden, um eine Parallelität des Lichtstrahls zu erhalten.
Alan Marcus

@benrudgers Nicht, wenn Sie Ihre Ausrüstung zusammenstellen müssen, um mittags Hologramme zu erstellen. :)
Stan

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@ Stan --- du betcha! Die Brennweite wird für jede Wellenlänge unterschiedlich gemessen.
Alan Marcus

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Als ein Beispiel habe ich vor einigen Jahren erfahren, dass die tatsächliche Brennweite von Hasselblad V System-Objektiven nicht unbedingt mit dem übereinstimmt, was auf das Objektiv geätzt ist. Weitere Informationen finden Sie in den Datenblättern zu Hasselblad Historical .


Sie haben sich auf das Problem konzentriert. Nach Ihrer Rede sind die 24 mm nicht 24 mm, wie lautet dann die Zahl?
Edward

Meine Arbeit umfasst: Nikon D750, Objektive 24-70 mm und ein TAMRON 70-200 mm Objektiv für AR-Arbeiten. Nikons Vision muss mit der Vision einer virtuellen Kammer übereinstimmen, um 3D-Objekte in der realen Welt anzuzeigen. Dazu muss ich so genau wie möglich sein.
Edward

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Von Antworten nur auf Links wird abgeraten. Bitte fügen Sie der Antwort einige Beispiele hinzu.
Carsten S

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Für diese Genauigkeit ist es einfach nicht wichtig. Der Endverbraucher wird ein menschliches Auge sein, und niemand wird den Unterschied zwischen einem 24,001-mm-Objektiv und einem 23,9998-mm-Objektiv erkennen können


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Ihre Antwort impliziert, dass die tatsächliche Brennweite sowohl genau als auch präzise ist. Aber Sie ignorieren auch die Frage der OP, dass seine AR & VR Arbeit kann den Unterschied erkennen, und dass der Unterschied viel größer als 0,004%.
Scottbb
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