¿'Distancia focal' significa algo diferente con lentes y cámaras estenopeicas?

A veces, cosas diferentes pero relacionadas tienen el mismo nombre por alguna tradición o accidente, causando muchos dolores de cabeza a los recién llegados a un campo.

Me gustaría llegar a términos claros con esto: ¿la expresión 'distancia focal' significa algo distinto cuando se aplica a cámaras estenopeicas frente a cámaras con lentes?

Ilustración de distancia focal

Con las cámaras estenopeicas, es la distancia desde el orificio hasta el plano de la imagen. Con lentes, es la distancia desde la lente hasta el punto donde se encuentran los rayos entrantes paralelos. ¿Por qué estas cosas se llaman igual? ¿Tengo razón en que esto es solo una nomenclatura torpe o están relacionados en el límite de algunos infinitos?

EDITAR: Aparentemente, algunos otros diagramas etiquetan el plano de la lente a la imagen como "distancia focal". ¿Es la "distancia focal" algo más que la "distancia focal"? ¿O la gente está usando definiciones inconsistentes? Hay algo sospechoso aquí.

Creo que la gente simplemente usa "distancia focal" en diferentes sentidos. La "distancia focal" de una lente se define básicamente en la forma en que la ilustraste en tu segunda imagen. En cuanto a la "distancia focal" de una cámara estenopeica, diría que, estrictamente hablando, no existe una verdadera "distancia focal" ya que no tiene lentes que enfocan la luz en ninguna parte. Sin embargo, también puedo ver cómo uno podría usar naturalmente el término "longitud focal" para describir la distancia del agujero de alfiler a la imagen en una cámara estenopeica.

Respuestas (3)

La distancia focal en física es una propiedad de una lente generalmente etiquetada F . No depende de las distancias al objeto o la imagen en cuestión (aunque puede determinarlo a partir de esa información).

La distancia de la lente a la imagen es la distancia de la imagen, a menudo etiquetada q o d i . Si es positivo, hay una imagen real y ahí es donde debe estar la película o el sensor.

Una cámara estenopeica no tiene lente. Tiene una distancia focal de ∞ . Esto conduce a una imagen virtual (negativo q ), pero el agujero de alfiler le da una profundidad de campo tan grande que llamarías a colocar la película en cualquier lugar y enfocarla como si tuvieras una imagen real.

Solo por diversión: Canaletto usa una cámara estenopeica para hacer bocetos.
Como regla general, la distancia focal de un agujero de alfiler (para luz visible) es (diámetro del agujero^2 * 550) en mm

Si bien su boceto es correcto, sus escalas pueden confundirlo en este caso. Recuerde eso, denotando las distancias desde la lente hasta el objeto y el plano de la imagen por z o y z i , respectivamente, tenemos

1 F = 1 z o + 1 z i .

Ahora, en las escenas del mundo real, por lo general las dimensiones de la cámara son muy pequeñas, por lo que

z o ≫ z i ⇒ F ≈ z i .
Esto significa que una cámara con lente con "punto focal" a distancia F de la lente se puede considerar geométricamente como una cámara estenopeica con "distancia focal" F . Por supuesto, la principal diferencia es que, dado que la lente de hecho enfoca muchos rayos desde el objeto al mismo punto en el plano de la imagen, la intensidad resultante será mucho mayor. Esta aproximación es muy útil, sin embargo, cuando intenta calcular las distancias de las direcciones hacia los objetos fotografiados.

El boceto no es correcto. La parte inferior no es correcta porque no muestra cómo la lente enfoca la luz. Si mostrara cómo la lente enfocó la luz, entonces sería obvio que el plano focal que se muestra en el boceto está completamente en el lugar equivocado. El plano focal es donde se encuentra la película, y la distancia focal es la distancia desde la lente a la película. La parte superior del boceto es incorrecta porque un agujero de alfiler no enfoca la luz en absoluto y, por lo tanto, no tiene "distancia focal".
@SolomonSlow El boceto es correcto. Es posible que esté mezclando dos cosas verdaderas: 1) los rayos entrantes paralelos se encuentran en el punto focal (no en la película) y 2) los rayos entrantes no paralelos que comienzan en un punto de objeto particular en foco, en el otro lado de la lente , reunirse en la película. Además, es una terminología común en la visión por computadora decir que las cámaras estenopeicas tienen "distancia focal", pero de hecho es algo descuidado. Una cámara estenopeica que tiene una distancia focal f solo significa que una cámara con lente necesitaría usar una distancia focal f para enfocar un objeto en el infinito en el mismo plano de imagen que tiene esta cámara estenopeica.

Echa un vistazo al comienzo de este video https://www.youtube.com/watch?v=ecuDGXZjyl0 El presentador está tratando de establecer vínculos entre las personas que provienen de la visión artificial y la óptica y discutir esto explícitamente.

¿'Distancia focal' significa algo diferente con lentes y cámaras estenopeicas?
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