¿Qué es la distancia focal y cómo saberla o calcularla?
La distancia entre los dos focos:
Es decir, la fórmula comúnmente utilizada para 2c es C 2 = A 2-B 2.
c es la distancia focal media.
Concepto óptico:
Si ha visto "f=" en el manual de la cámara en inglés, entonces el número que sigue suele ser su distancia focal, es decir, la distancia focal. . Por ejemplo, "f = 8-24 mm, 38-115 mm (equivalente a 35 mm)" significa que la distancia focal de esta cámara es de 8-24 mm y el ángulo oblicuo equivale a la distancia focal de 38-115 mm de una cámara tradicional de 35 mm. cámara. En términos generales, la distancia focal del objetivo estándar de una cámara de 35 mm es de alrededor de 28-70 mm, por lo que si la distancia focal es superior a 70 mm, significa que admite efectos de teleobjetivo; si es inferior a 28 mm, significa que tiene disparo de gran angular; capacidades.
El "rango enfocable" es la extensión de la distancia focal, que normalmente se divide en distancia de disparo general y distancia de primer plano. La distancia de disparo general de una cámara suele estar marcada como "desde cierto centímetro hasta el infinito". Los productos diseñados en etapas recientes a menudo proporcionan funciones de disparo en primeros planos (macro) para compensar la incapacidad de enfocar en los modos de disparo generales. Algunas cámaras ponen gran énfasis en la capacidad mágica de admitir primeros planos de 1 cm, que son adecuados para fotografiar objetos finos.
La distancia focal, también conocida como distancia focal, es una medida de la convergencia o divergencia de la luz en un sistema óptico. Se refiere a la distancia desde el centro de la lente hasta el punto donde se enfocará la luz. . Es decir, la distancia desde el centro óptico de la lente hasta el plano posterior de la cámara, el plano de imagen CCD o CMOS. Los sistemas ópticos con distancias focales cortas tienen una mejor capacidad para captar luz que los sistemas ópticos con distancias focales largas.
El objetivo de una cámara fotográfica es un conjunto de lentes. Cuando los rayos de luz paralelos al eje óptico principal pasan a través de la lente, los rayos de luz convergen en un punto llamado foco, y la distancia desde el foco hasta el centro de la lente (es decir, el centro óptico) se llama distancia focal. Una lente con una distancia focal fija es una lente de enfoque fijo; una lente cuya distancia focal se puede ajustar y cambiar es una lente con zoom. (Cuando un haz de luz paralelo al eje principal de la lente convexa pasa a través de la lente convexa, convergerá a un punto en el otro lado de la lente convexa, que se llama foco. La distancia desde el foco hasta el punto óptico El centro de la lente convexa se llama distancia focal de la lente convexa. Hay un foco a cada lado de la lente convexa).
Centro óptico: Un punto especial en una lente a través del cual se transmite la dirección de propagación. de todos los rayos permanece sin cambios (excepto un rayo perpendicular a la lente, todos los demás rayos se trasladan).
La lente de la cámara que utilizamos es equivalente a una lente convexa. La película (o el dispositivo fotosensible de una cámara digital) está cerca del foco de la lente convexa, o la distancia de la película al centro óptico. de la lente convexa es aproximadamente igual a la distancia focal de la lente convexa.
Las lentes convexas pueden producir imágenes. Generalmente, cuando se utiliza una lente convexa como lente de cámara, la imagen más clara formada por ella generalmente no caerá exactamente en el enfoque, o la distancia (distancia de la imagen) desde la imagen más clara hasta el centro óptico generalmente no es igual a la distancia focal. longitud, pero ligeramente mayor que la distancia focal. La distancia específica está relacionada con la distancia entre el sujeto y la lente (distancia del objeto). Cuanto mayor sea la distancia al objeto, menor será la distancia de la imagen (pero siempre mayor que la distancia focal).
Porque cuando tomamos fotografías la distancia entre el objeto que se está fotografiando y la cámara (lente) no siempre es la misma, como por ejemplo al tomar fotografías de personas. A veces, para tomas de cuerpo completo, estábamos muy lejos, y para tomas de busto, estábamos muy cerca. En otras palabras, la distancia de la imagen no siempre es fija, por lo que si desea obtener una imagen clara, debe cambiar la distancia desde la película al centro óptico de la lente a medida que varía la distancia del objeto. Este proceso de cambio es lo que solemos llamar "focusing".
Distancia focal aproximada:
Para una lente delgada en el aire, la distancia focal es la distancia desde el centro de la lente hasta el foco principal. Para una lente convergente (como una lente convexa), la distancia focal es positiva y un haz de luz paralelo convergerá en un punto. Para una lente divergente (como una lente cóncava), la distancia focal es negativa y los haces de luz paralelos se dispersarán después de pasar a través de la lente. La fórmula de cálculo se muestra a la derecha.
Distancia focal del sistema óptico:
Para lentes gruesas (lentes con espesor no despreciable) o sistemas con varias lentes o espejos (como fotografía, lentes o telescopios), la distancia focal La longitud generalmente se expresa como distancia focal efectiva (EFL), que es diferente de los parámetros comúnmente utilizados:
La distancia focal frontal (FFD) o la distancia focal frontal (FFL) es la distancia desde el punto focal. en la parte frontal del sistema hasta el vértice de la primera superficie óptica.
La distancia focal trasera (BFD) o distancia focal trasera (BFL) es la distancia desde el vértice de la última superficie óptica del sistema hasta el foco trasero.
En un sistema óptico en el aire, la distancia focal efectiva es la distancia desde los planos principales delantero y trasero hasta el foco correspondiente. Si el entorno circundante no es aire, la distancia se multiplica por el índice de refracción de la sustancia. Algunos autores se refieren a esta distancia como distancia focal frontal (posterior) para distinguirla de la distancia focal frontal (posterior) definida anteriormente.
Normalmente, la distancia focal o distancia focal efectiva es un valor que describe la capacidad de un sistema óptico para captar luz y se utiliza a menudo para calcular el aumento. Se utilizan otros parámetros para calcular dónde se formará la imagen de un objeto específico.
Para una lente con espesor d, radio de curvatura R1 y R2 en el aire, la distancia focal efectiva es:
1/f =(n-1)[1/r 1- 1/R2+(n-1)d/NR 1r 2]
Donde n es el índice de refracción del material de la lente, el valor 1/f es el aumento óptico de la lente y f es la distancia focal. Se puede ver que cuanto menor es el índice de refracción n del material de la lente, mayor es la distancia focal de la lente.
La distancia focal viene marcada por las convenciones más habituales. El valor de R1 es positivo si el primer lado de la lente es convexo y negativo si es cóncavo. El valor de R2 es positivo si la segunda superficie es una lente cóncava y negativo si es una lente convexa. Tenga en cuenta que, aun así, diferentes autores pueden tener diferentes hábitos de anotación.
Para un espejo con curvatura esférica, la distancia focal es igual a la mitad del radio de curvatura del espejo. La distancia focal de un espejo convexo es positiva y la distancia focal de un espejo cóncavo es negativa.
La distancia desde la distancia del objeto hasta el centro de la lente u El tamaño de las imágenes positivas y negativas de la imagen V La distancia desde la imagen virtual y la imagen real hasta el centro de la lente aplica la relación entre la distancia del objeto y la distancia de la imagen.
(u es la distancia al objeto v es la distancia a la imagen f es la distancia focal)
Distancia focal en fotografía:
El concepto de distancia focal
Distancia focal Está formada por la lente óptica del objetivo de la cámara. Un conjunto de lentes con curvatura (convexa o cóncava) en ambos lados o en un lado se instala en un tubo metálico de una cámara o proyector, formando una lente compuesta. La luz emitida desde diferentes partes del objeto, después de pasar a través de la lente, se enfoca en un punto de la película, dando a la imagen contornos claros y texturas realistas. Este punto se llama enfoque. La distancia focal es la distancia desde el punto medio de la lente de una lente hasta el punto en el que la luz se puede enfocar claramente.
Cuando la lente de la cámara se ajusta al infinito, en realidad es una distancia focal nominal. En el diseño, la distancia entre el plano principal de la lente y la película o el sensor de imágenes se ajusta a la longitud de la distancia focal, y luego la imagen alejada de la lente puede formar una imagen clara en la película o el sensor. Cuando la lente quiere capturar un objeto cercano, la distancia focal real de la lente cambia. La distancia focal generalmente se marca en milímetros (mm), pero aún se pueden ver algunos lentes más antiguos marcados en centímetros (cm) o pulgadas. El tamaño del campo de visión depende de la relación entre la distancia focal de la lente y el tamaño de la película. Debido a que la especificación más popular actualmente es la de 35 mm, el campo de visión de la lente suele estar marcado de acuerdo con esta especificación. Los campos de visión de la lente estándar (50 mm), la lente gran angular (24 mm) y el teleobjetivo (500 mm) son diferentes. Lo mismo ocurre con las cámaras digitales, que tienen fotorreceptores más pequeños que las películas tradicionales de 35 mm, por lo que se puede obtener la misma imagen con una distancia focal más corta.
Conceptos ampliados
1. Zoom: ajusta el enfoque y la distancia focal al disparar.
2. Enfoque: ajusta el enfoque para enfocar el sujeto y aclarar la imagen.
3. Desenfocado: El sujeto está desenfocado y la imagen aparece borrosa.
4. Selección de enfoque: Seleccione un determinado nivel en la profundidad de campo para que quede claramente enfocado, mientras que otros niveles aparecen borrosos (fuera de foco).
5. Seguir el enfoque: Cambie el enfoque para que la persona en movimiento esté enfocada.
6. Rack focus o pull focus: El foco pasa de un foco a otro de forma bastante repentina.
Clasificación de la distancia focal de las lentes
Las más comunes son: 8 mm, 15 mm, 24 mm, 28 mm, 35 mm, 50 mm, 85 mm, 105 mm, 135 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mm, 1200 mm, etc. , la longitud es de 2500 mm.
Según la longitud de su distancia focal, es decir, el ángulo de visión al disparar, los objetivos se pueden dividir en objetivos estándar, objetivos gran angular y teleobjetivos.
El ángulo de visión de una lente estándar es de unos 50 grados, que es el ángulo de visión que una persona puede ver con un ojo sin girar la cabeza y los ojos. La sensación observada a través de una lente estándar es básicamente la misma que la del paisaje que vemos habitualmente. Las distancias focales de lentes estándar de las cámaras de 35 mm son en su mayoría de 40 mm, 50 mm o 55 mm. La distancia focal del objetivo estándar de una cámara de 120 mm es generalmente de 80 mm o 75 mm. Cuanto mayor sea el marco de la cámara, mayor será la distancia focal del objetivo estándar. Sin embargo, debido al tamaño del medio de imagen de la cámara digital (CCD o CMOS), la distancia focal de las lentes estándar también es inconsistente. Por comodidad e intuición, cuando se habla de objetivos DC se suele utilizar la denominada distancia focal equivalente a una cámara de 35 mm, y esta equivalencia se refiere al ángulo de visión equivalente. Solo me refiero a la lente de la cámara de 35 mm, se pueden comparar otras cámaras y cámaras digitales.
Lente gran angular
La lente gran angular, como su nombre indica, tiene un ángulo de disparo amplio y es adecuada para fotografiar escenas con distancias cortas y amplio alcance. A veces se utiliza para exagerar deliberadamente la interpretación del primer plano, creando una fuerte sensación de distancia y perspectiva. Un objetivo gran angular típico para una cámara de 135 mm, con una distancia focal de 28 mm y un ángulo de visión de 75 grados. Los más utilizados son los llamados pequeños gran angular de 35 mm y 38 mm, que son ligeramente más largos que los 28 mm (más comunes en cámaras tipo apuntar y disparar).
Las lentes súper gran angular (como una distancia focal de 24 mm y un ángulo de visión de 84 grados) y las llamadas lentes ojo de pez se comparan con las lentes gran angular comunes, con una distancia focal de 8 mm y un ángulo de visión que puede alcanzar los 180 grados.
Teleobjetivo
El teleobjetivo se conoce comúnmente como “teleobjetivo”. Los teleobjetivos son adecuados para fotografiar escenas a larga distancia. La profundidad de campo es pequeña y es fácil desenfocar el fondo y resaltar el sujeto.
Los lentes de distancia focal larga para cámaras de 35 mm generalmente se dividen en tres niveles. Los lentes por debajo de 135 mm se denominan distancias focales medias, como 85 mm, ángulo de visión de 28 grados, ángulo de visión de 105 mm, ángulo de visión de 23 grados y ángulo de visión de 135 mm. Las lentes de distancia focal media se utilizan a menudo para retratos y, a veces, se denominan lentes para retratos. 135-500 se llama distancia focal larga, como 200 mm, el ángulo de visión es de 12 grados, 400 mm, el ángulo de visión es de 6 grados. Una distancia focal de 500 mm o más se denomina distancia focal súper larga y el ángulo de visión es inferior a 5 grados, lo que es adecuado para fotografiar vistas lejanas. Por ejemplo, al tomar primeros planos en la cancha o fotografiar animales salvajes, debido a que no es posible acercarse al sujeto, los lentes de distancia focal ultralarga son muy útiles.
Entender la distancia focal de la lente
En términos generales, la distancia focal de la que hablamos es la distancia desde el centro de la lente hasta el enfoque. Pero este es sólo el caso de una única lente delgada. Debido a que la lente de la cámara se compone de muchas lentes, la situación no es nada sencilla.
La distancia focal de la lente se divide en distancia focal de la imagen y distancia focal del objeto. La distancia focal de una imagen es la distancia desde la superficie principal de la imagen hasta el punto focal de la imagen, y la distancia focal de un objeto es la distancia desde la superficie principal del objeto hasta el punto focal del objeto. Cabe señalar que la distancia focal del objeto y la distancia focal de la imagen no son necesariamente iguales, ya que la construcción de telescopios se usa ampliamente en el diseño de lentes de cámaras, especialmente lentes con zoom. Lo que habitualmente llamamos distancia focal del objetivo de una cámara se refiere a la distancia focal de la imagen.
Cómo determinar el plano principal y la distancia focal
Cuando el rayo paralelo incidente (o su extensión) intersecta al rayo convergente saliente (o su extensión), se puede determinar la refracción principal La intersección de este plano virtual y el eje óptico de la lente es el punto principal. La distancia entre el punto principal de la imagen y el plano focal (foco) formado por la luz infinita se llama distancia focal de la lente compuesta (estrictamente es la distancia focal efectiva). Se puede utilizar el mismo principio para determinar la superficie principal y la distancia focal de un objeto.
Dependiendo del diseño, la ubicación de la superficie primaria puede aparecer fuera de la lente. Esto es importante en muchas ocasiones.
Ejemplos de uso de distancia focal de lentes
Por ejemplo, para una lente ojo de pez de 8 mm, el plano principal de la imagen debe ubicarse 8 mm delante del plano focal, pero el reflector, ventana de exposición y obturador de plano focal. El grosor no se puede acomodar dentro de los 8 mm, por lo que la lente ojo de pez de 8 mm en realidad adopta un diseño con un sistema óptico negativo en el frente (también llamado estructura de teleobjetivo invertido), para que la lente se pueda instalar. donde la distancia de posicionamiento del plano de la imagen es mucho mayor que 8 mm en el fuselaje.
Del mismo modo, si se trata de un superteleobjetivo de 500 mm, si no utiliza una estructura telescópica, la longitud del objetivo superará los 500 mm, lo que sin duda será muy incómodo de usar. El diseño de la estructura del telescopio permite que la superficie principal esté muy por delante de la lente, acortando en gran medida la longitud de la lente.
Distancia focal equivalente
Las cámaras digitales tienen diferentes tamaños de elementos fotosensibles (CCD o CMOS) (como 1/2,5 pulgadas, 1/1,8 pulgadas, etc.), por lo que lentes de Con la misma distancia focal, los ángulos de imagen también son diferentes en cámaras digitales con diferentes tamaños de sensor (consulte la figura para obtener más detalles). Por ejemplo, cuando se usa una lente con una distancia focal de 50 mm en una cámara de película 135, el ángulo de visión es de aproximadamente 46 grados, pero cuando se usa en una DSLR APS-c (como la D90, D300, etc. de Nikon), una Una película con una longitud diagonal de 135 tiene un ángulo de visión de aproximadamente 46 grados, aproximadamente 30 grados. El ángulo de disparo de este objetivo de 50 mm en una cámara APS-c es similar al ángulo de disparo de un objetivo de distancia focal de 75 mm en una cámara de película 135, ambos de alrededor de 30 grados.
Por lo tanto, es imposible comparar el rango de disparo (ángulo de imagen) de diferentes cámaras basándose únicamente en la distancia focal real de la lente. Pero para los usuarios lo que realmente importa es el rango de disparo de la cámara (ángulo de visión). Debido a que la gente siempre usa la distancia focal de la lente de una cámara de película de 135 para definir el ángulo de disparo (la superficie fotosensible de una cámara de película de 135 es fija), la gente también está acostumbrada a convertir los ángulos de imagen en elementos fotosensibles de diferentes tamaños a la El mismo ángulo de imagen de una cámara de 135. La distancia focal de la lente, esta distancia focal convertida es la distancia focal equivalente a 135.
Coeficiente de conversión de distancia focal
Por ejemplo, la distancia focal equivalente de la lente de 50 mm utilizada en la DSLR APS-c mencionada anteriormente es 75 mm. Debido a que 75 mm = 50 mm* 1,5, la distancia focal equivalente. 1,5 aquí está el llamado "coeficiente de conversión de distancia focal".
Todas las cámaras de película 135 utilizan la película de 35 mm que se muestra arriba, mientras que el tamaño CCD/CMOS de las cámaras digitales suele ser más pequeño. Para el mismo objetivo, el ángulo de visión de una cámara digital es menor que el de una cámara de 135 mm. La disminución del ángulo de visión puede equivaler a un aumento de la distancia focal (el ángulo de visión es inversamente proporcional a la focal). longitud).
Existe una forma muy sencilla de calcular el factor de zoom de una cámara digital. Por ejemplo, el tamaño del CCD de la Nikon D80 es de aproximadamente 24 mm x 16 mm. Dividimos el ancho del plano de imagen de la película de 36 mm por el ancho del CCD de la Nikon D40 (Nikon D40) para obtener un factor de zoom de 1,5. Cuando agregamos una lente ojo de pez de 18 mm a la Nikon D40, la distancia focal equivalente de esta lente ojo de pez es 18*1,5 = 27 mm.