a distância focal muda em uma imagem?

Se uma imagem é tirada de uma superfície plana paralela a uma lente (presumivelmente perfeita), a escala de objetos (e, portanto, a distância focal) é uniforme em toda a imagem? por exemplo. Um objeto no centro de uma imagem seria menor do que em uma borda?

Não existe realmente uma lente retilínea 'teoricamente perfeita' com um campo de foco perfeitamente plano e sem distorção geométrica. Mesmo uma lente que combina perfeitamente com sua planta não demonstraria tal perfeição. Uma lente fina teórica demonstra curvatura de campo, bem como várias outras aberrações . Vários elementos corretivos usados ​​para corrigir essas aberrações resultam em um campo de foco que tem a forma mais de um macarrão de lasanha do que de um plano. Em uma lente de campo plano de alta qualidade, o macarrão de lasanha é quase plano, mas ainda tem algumas ondas. As lentes compostas também apresentam distorção geométrica.

Em outras palavras, a distorção geométrica não é causada por nossa incapacidade de fabricar uma lente que combina perfeitamente com seu modelo. A distorção é inerente ao design da lente e às propriedades da óptica refrativa e da luz visível. Não existe uma maneira teórica de corrigir perfeitamente todas as distorções geométricas em todos os comprimentos de onda da luz visível simultaneamente. Isso ocorre porque as mesmas lentes de refração dobram diferentes comprimentos de onda da luz visível em quantidades ligeiramente diferentes. Se tornarmos uma lente perfeita para um comprimento de onda, comprimentos de onda maiores e menores que o comprimento de onda ideal ainda demonstrarão aberrações, como as aberrações cromáticas, que é uma diferença na ampliação devido às diferenças nos comprimentos de onda para o design dessa lente.

A distorção geométrica é corrigida em maior ou menor grau, dependendo do design específico da lente. A distorção da lente resulta na ampliação de itens em partes do campo de visão da lente mais ou menos do que em outras partes do campo de visão. Se o centro for ampliado mais do que as bordas e os cantos circundantes, chamamos isso de distorção do barril, porque parece o lado de um barril de madeira velho que se projeta no centro. Se o centro for ampliado menos que as bordas, chamamos isso de distorção da almofada de alfinetes, porque se assemelha a uma almofada de alfinetes usada pelas costureiras. Há casos em que há uma mistura dos dois tipos de distorção e geralmente chamamos isso de distorção no bigode .

Embora normalmente não nos referimos às várias ampliações em diferentes áreas do campo de visão de uma lente devido à distorção geométrica como tendo diferentes distâncias focais, é isso que está ocorrendo e pode ser medido.

A marca DxO demonstra isso com o gráfico "Perfil de distorção". O eixo vertical é 'distância focal real' em milímetros. O eixo horizontal está na posição do centro do campo de visão da lente, à esquerda, até a borda à direita. Essas três lentes demonstram distorção do barril quando as lentes são ampliadas até 24 mm. Observe que o centro de duas das três lentes tem uma ampliação à direita em 24 mm, mas a ampliação cai para cerca de 23 mm pelas bordas. A outra lente começa no meio a 24,5 mm e cai para cerca de 23,5 mm na borda.

No outro extremo da faixa de distância focal, essas três lentes mostram distorção de almofada, o que é bastante típico das lentes de zoom. Observe que a lente 24-70 só aumenta de cerca de 67 mm para cerca de 68,5 mm do centro para a borda. As duas lentes 24-105 aumentam um pouco mais, de cerca de 105 mm para 108 mm e de 103 mm para cerca de 107 mm.

Em geral, as lentes zoom retilíneas geralmente demonstram mais distorção geométrica do que as lentes retilíneas primárias, principalmente nos extremos de suas distâncias focais. Até as lentes de zoom mais caras demonstram mais distorção geométrica do que muitas lentes primárias bem projetadas e com preços mais modestos. Quanto maior a proporção entre a distância focal mais curta e mais longa da lente zoom, mais difícil é controlar a distorção em ambas as extremidades da faixa da distância focal. Corrigir mais em uma extremidade da faixa de distância focal tende a piorar na outra. Isso é particularmente verdadeiro no caso de lentes que possuem designs de retrofoco na parte ampla do alcance da distância focal e na transição para telefoto.desenhos por suas distâncias focais mais longas. Isso, junto com as aberturas máximas mais estreitas, é uma das maiores desvantagens das lentes zoom "tudo em um" de proporção muito grande, como uma lente de 18 a 300 mm.

Existem aberrações ópticas de distorção "barril" e "pincushion" que envolvem variação na ampliação da imagem - isso não é discutido em termos de alteração na distância focal.

Com a distorção do barril, os objetos mais próximos ao centro da imagem são ampliados mais do que os lados. Então, em vez de parecer um avião plano, você vê algo que se parece com o lado de um barril. Com a distorção de almofada, você obtém um efeito mais côncavo.

Para mais informações, consulte o artigo da Wikipedia sobre Aberração óptica

Uma lente retilínea é uma lente que mantém as linhas retas retas. É fácil ver que isso significa que objetos do mesmo tamanho permanecem, não importando onde estejam na imagem.

As lentes típicas que usamos são retilíneas (exceto erros ópticos, mas você supõe uma lente perfeita), mas as lentes de grande angular geralmente são lentes olho de peixe curvilíneas, que não mantêm as linhas retas e os tamanhos constantes.

Por definição, a distância focal é uma medida tomada quando a lente está visualizando um objeto distante (∞ infinito). Ao fotografar objetos próximos, a lente de distância da imagem é alongada. Agora estamos falando de "back focus".

Todas as lentes projetam uma imagem circular muito maior que o sensor ou filme digital. Esta imagem é mais brilhante e mais nítida na área central da imagem projetada. O brilho e a nitidez diminuem nas bordas do quadro. A parte da imagem que é pictoricamente útil é chamada de círculo da boa definição. As razões para a queda são muitas, no entanto, olhando de volta para a lente do centro, vemos um círculo, olhando para trás pelas bordas da armação, vemos um oval. Em outras palavras, a abertura circular é percebida como um oval quando vista das bordas do formato. Você precisa saber que a área da superfície da lente é abreviada, pois projeta uma imagem perto dos limites do círculo de boa definição. Aqui chega menos luz e os círculos de confusão também têm forma oval. É semelhante ao feixe circular de uma lanterna que brilha sobre as superfícies de um ângulo. Essa queda é chamada de erro de design e é responsável por menos energia luminosa que chega às bordas (vinheta). Devido a esses fatores e outros, a definição cai nas bordas.

Outro aspecto que entra em jogo é a profundidade de foco, uma contrapartida da profundidade de campo. Estamos falando da imagem da distância de tolerância à lente. Os raios convergentes vindos do centro ficam focados a uma distância diferente em comparação aos raios provenientes das margens da lente. Assim, a distância do foco traseiro varia ao longo da extensão da imagem.

A conclusão é que todas as lentes sofrem aberrações que devem ser mitigadas. Qual será o mais altamente corrigido é baseado na tarefa de design da lente. Variações na distância do foco traseiro do centro até a borda são uma das doenças com as quais somos forçados a lidar.