Cómo ampliar un objeto x veces con un zoom óptico

Mi cámara emplea un zoom óptico de 30x, con distancia focal ('f' de ahora en adelante): f = 4,3 mm a 129 mm.

Si estoy en 1x y veo un objeto de 100 píxeles, para ampliarlo a 150 píxeles, ¿puedo configurar el zoom a 1,5x? Esta es la pregunta principal.

Luego, hago otras preguntas de intereses académicos:

Entiendo que un zoom de 1,5x cambia la distancia focal a 1,5*4,3 = 6,45. En "¿Cómo se relacionan el zoom, la ampliación y la distancia focal?" , se dice que la relación entre la distancia focal y el zoom-in es:

...bastante lineal. Doble distancia focal, la mitad del ancho y la altura del objetivo frente a ti.

Entonces debería ser correcto proceder como dije inicialmente. Sin embargo, me gustaría más información. ¿Es exacto? ¿Cuál es la matemática detrás de esto?

Siguiendo otras respuestas, obtengo que al variar la distancia focal varía el ángulo de visión y, por lo tanto, el tamaño de los objetos. En Wikipedia Angle of View hay una derivación para el ángulo de visión. Hay dos preguntas: Primero, la fórmula es 2*atan(d/(2*f)). Entonces, ¿Wikipedia muestra que la relación no es lineal...? Segundo, la derivación asume un foco en el infinito. ¡Con un enfoque que no está en el infinito, el ángulo de visión también depende de la distancia del objeto! Pero probablemente para objetos mayores o iguales a 1 metro, ¿no hay una diferencia notable?

"Veo un objeto como 100 píxeles" ¿qué significa eso? ¿Cómo sabe la cantidad de píxeles de un objeto que está mirando a través de su cámara/lente?
@AlaskaMan Veo la imagen en la computadora.
¿Hay alguna razón en particular por la que te importe? Me pregunto si esa no es una pregunta XY meta.stackexchange.com/questions/66377/what-is-the-xy-problem
@aaaaaa La pregunta está en el título y en la primera línea del cuerpo de la pregunta.
@GibezynuNu, lea el enlace que adjunto. Está bien si pregunta por interés académico, pero si hay una pregunta subyacente, debe mencionarla.
La relación entre FL y el ángulo de visión no es lineal. Pero tampoco lo es la relación entre el ángulo de visión y el tamaño de la vista; de hecho, se anulan entre sí.

Respuestas (1)

La distancia focal de una lente es una medida tomada cuando la lente está formando una imagen de un objeto en el infinito. Los rayos de luz de tal objeto llegan paralelos. Luego, la lente enfoca esta imagen y tomamos una medida desde un punto llamado nodal posterior hasta el plano de la imagen. Esta distancia se inscribe como la distancia focal.

Ahora la lente tiene una capacidad limitada para refractar (doblar hacia adentro) los rayos de luz. Si el objeto está más cerca que el infinito, la distancia aguas abajo de la lente se alarga. Por lo tanto, debemos inclinar la lente hacia adelante para obtener el enfoque. Podemos calcular aproximadamente el foco posterior si se conoce la distancia focal y la distancia entre la lente y el objeto.

Asumir 30 mm montado y un objeto de 250 mm por delante de la lente. Calculamos aproximadamente la distancia de enfoque posterior convirtiendo tanto la distancia focal como la distancia a unidades de dioptrías.

Para los 30mm = 1/30 X 1000 = 33.333d

Para los 250mm = 1/250 X 1000 = 4d

Cambiamos el signo de la potencia de dioptrías de distancia del objeto y sumamos.

33.333 + -4 = 29.33d

Volvemos a convertir a milímetros.

1/29,33 X 1000 = distancia de enfoque posterior de 34,09 mm

Un enfoque fácil: dibuje líneas imaginarias desde la parte superior e inferior del objeto hasta el centro de la lente. Esto traza un triángulo. Digamos que el objeto está 250 mm por delante de la lente y el objeto tiene 10 mm de altura. La relación entre la altura y la distancia es 10/250 = 0,04.

Dentro de la cámara, los rayos que forman la imagen trazan un triángulo similar, el triángulo de la imagen tiene los mismos ángulos que el triángulo del objeto, sin embargo, los lados y la altura son diferentes pero proporcionales.

La distancia de enfoque posterior del triángulo de la imagen es la altura del triángulo de la imagen. La altura del triángulo de la imagen es de 34,09 mm. Un objeto de 10 mm de altura generará una imagen de 34,09 X 0,04 = 0,96 mm de altura.

El aumento es 0,96/10 = 0,96X

En cuanto al ángulo de visión:

En cuanto al ángulo de visión: suponga un tamaño de formato digital compacto de 16 mm de altura por 24 mm de longitud. La diagonal de este rectángulo es 28.8444. Supongamos una lente de 30 mm

Ángulo de visión de altura = 29,9°

Ángulo de visión de longitud = 43,6°

Ángulo de visión diagonal = 51,4°

Con el objeto a una distancia de 250 mm, el enfoque posterior de la lente de 30 mm es de 34,09 mm

Ángulo de visión de altura = 26,4°

Ángulo de visión de longitud = 38,8°

Ángulo de visión diagonal = 45,9°