¿Por qué el cuerpo de mi cámara personalizada no puede enfocar a largas distancias?

He construido un dispositivo óptico personalizado que utiliza una lente con montura C estándar como la que se encuentra en las cámaras de CCTV.

Wikipedia afirma que la distancia de la brida a la película de una lente con montura C es de 17,526 milímetros.

He construido mi dispositivo con aproximadamente la misma distancia (alrededor de 18 milímetros) entre la brida y el plano óptico.

Cuando juego con el enfoque, puedo enfocar objetos a una distancia de hasta 30 centímetros, pero no más de 2 metros, lo que hace que el dispositivo sea efectivamente miope.

Mi pregunta es triple:

  1. Si construí mi dispositivo con la distancia correcta entre la brida y el plano óptico, ¿significa esto que la lente (económica) que estoy usando es mala?
  2. Si no, ¿hay alguna manera de determinar la distancia correcta que debo usar?
  3. Si no, ¿alejo o acerco la lente al plano óptico para solucionar el problema?
La distancia de brida a película/sensor generalmente debe implementarse con un poco más de precisión que "aproximadamente la misma distancia"... Hay una razón por la que se cita con una precisión de micrometros.
Una bolsa de lentes con montura c es una bolsa de sorpresas en cuanto a tolerancias....
@twalberg Eso tiene sentido. Intentaré hacer una montura más precisa, recuerdo redondear a 18mm. No sabía que era importante ser tan preciso.
@rackandboneman No me sorprendería. Pero no necesito una calidad óptica superior, solo necesito la mayor cantidad de luz posible, por lo que a f/1.4 la lente con montura C que compré es la mejor relación calidad-precio.
Sí, pero 0,1 mm de tolerancia de registro hará que ese objetivo no tenga ningún valor excepto macro, especialmente en f/1,4, en una cámara no compatible :)

Respuestas (5)

Si construí mi dispositivo con la distancia correcta entre la brida y el plano óptico, ¿significa esto que la lente (económica) que estoy usando es mala?

Si hubiera construido su dispositivo utilizando la distancia de brida especificada adecuada de 17,526 mm en lugar de redondearlo a 18 mm, probablemente no estaría haciendo esta pregunta. 0,474 mm no parece mucho, pero es enorme cuando la lente está demasiado lejos del sensor. Hasta que coloque el reborde de la lente a la distancia adecuada del sensor de imágenes, no hay forma de saber si la lente puede enfocar al infinito como debería o no.

Si no, ¿hay alguna manera de determinar la distancia correcta que debo usar?

La distancia de registro especificada para la montura C es de 17,526 mm. Hay una razón por la cual el estándar se explica con tres dígitos significativos después del decimal. Algo más de 17,526 mm no permitirá que su lente enfoque en el infinito a menos que la lente se mueva más allá del punto de enfoque infinito cuando se encuentra a la distancia de registro adecuada de 17,526 mm.

Si no, ¿alejo o acerco la lente al plano óptico para solucionar el problema?

Debe mover la brida más cerca, de 18 mm frente al sensor a 17,526 mm frente al sensor. No te dolerá mucho si fallas por ser un poco corto (digamos 0,1 mm), solo perderás un poco de distancia mínima de enfoque. Pero estar 0,1 mm demasiado lejos casi seguramente no permitirá que su lente se enfoque en el infinito.

Gracias por esta respuesta completa.
Sería útil que explicara cómo los 0,47 mm pueden marcar una diferencia tan grande. Podrías notar que una sola lente enfocaría 2 ma 18 mm si su distancia focal es 1/(1/2000 + 1/18) = 17.839 mm. Esencialmente, el problema es que esos recíprocos se vuelven extremadamente sensibles a las pequeñas diferencias de longitud en las proximidades de la distancia focal.
17,526 mm son exactamente 0,69 pulgadas. No "alrededor de 0,7 pulgadas", sino exactamente 0,69. ¡Ese 0.01 de pulgada es importante! La razón por la que el estándar se fijó en 0,69 y no en 0,70 es otra cuestión, pero es lo que es y hay que seguirlo exactamente.
Si solo presiona ligeramente el globo ocular, su visión puede volverse bastante borrosa.
@Kaz ¿Probablemente tenga más que ver con la distorsión del cristalino y la córnea?
@MichaelC Todavía sirve para resaltar cómo cambios menores en el sistema óptico pueden producir fallas grandes.
Es bastante común que los fotógrafos macro utilicen un "tubo de extensión" para aumentar la distancia desde la lente hasta el plano óptico para permitir que las lentes normales enfoquen más de cerca, a costa del enfoque de larga distancia. Esto suena exactamente como lo que has hecho.
  1. Si no, ¿alejo o acerco la lente al plano óptico para solucionar el problema?

Si la lente se enfoca en sujetos cercanos, pero no en un sujeto en "infinito", eso significa que la lente está demasiado lejos del sensor. Necesitas moverlo más cerca.

Esto, en combinación con el comentario de @twalberg, me ayudó a identificar que el redondeo a 18 mm (un poco demasiado) podría haber sido el problema. Esta respuesta solo responde la pregunta 3, por lo que todavía dudo un poco en aceptarla. +1 sin embargo.
Si lo acerca demasiado, podrá enfocar 'más allá del infinito', lo cual es inútil, y perderá un poco en la distancia macro, por lo que hay muy poco riesgo.
  1. Potencialmente. También podría ser que sus medidas estén ligeramente desviadas.
  2. Para encontrar la distancia perfecta, puede enfocar en el infinito y luego acercar lentamente la lente hasta que la imagen sea nítida. Esa es la distancia correcta; sin embargo, debe darle una o dos décimas de milímetro adicionales, para evitar problemas con los cambios de temperatura o el ligero movimiento al apretar los tornillos, etc. Lo único que está perdiendo son algunos milímetros de distancia mínima en el extremo macro.
  3. Como se dijo, debe moverlo más cerca del sensor, hasta que se vuelva nítido cuando se establece en infinito. Al alejarlo, obtendrá cada vez menos rango en el extremo con hipermetropía (pero una distancia mínima cada vez más pequeña en el extremo macro)

Si una lente simple ideal con distancia focal f se apunta a un sujeto a una distancia s, producirá una imagen enfocada a una distancia 1/(1/f-1/s). Para un sujeto en el infinito, 1/s será cero, por lo que la distancia será 1/(1/f), es decir, la distancia f. Para un sujeto que está a una distancia de 2f, 1/s será 1/2f, por lo que la distancia será 1/(1/f-1/2f), es decir, 1/(1/2f), o 2f.

Para enfocar objetos distantes se requiere la capacidad de reducir la distancia de enfoque a f. Enfocar objetos a una distancia entre 2f y f requiere la capacidad de extender la distancia de enfoque más allá de 2f. No es posible enfocar objetos más cerca que la distancia focal de una lente.

Calculé algunos valores para una lente con una distancia focal de 25 mm.

Para enfocar al infinito, el sensor debe estar a 25 mm del plano de referencia de la lente.

Un error de montaje de + 0,001 mm desplaza el punto infinito a 625 m. Un error de 0,01 mm a 62,5 m, 0,1 mm a 6,27 m y 1 mm a solo 0,65 m. Un error de + 0,5 mm desplaza el punto infinito a 1,27 m.

Usé la fórmula 1/f = 1/a + 1/b. f es la distancia focal, a la distancia del objeto a la lente y b la distancia del sensor a la lente.