Оптическая насадка для телефона. Ищется консультация "матерого" оптика.

[Dmitry777]

На днях разбирал свои запасы и нашёл объективную трубку с объективом от подзорной трубки Турист.
Пристроил на синей изоленте адаптер на 1,25" и поставил зум окуляр 7-21 мм. У меня получился мини телескопчик)
Вспомнив эту тему решил попробовать сфокусироваться на объекте находящемся на расстоянии 40 см. Направил трубку на лежащий рядом пульт ТВ и начал ловить фокус вытаскивая окуляр. В итоге удалось сфокусироваться отведя окуляр от адаптера на несколько сантиметров.
Получается что если сделать эту трубку длиннее чтобы окуляр стоял полностью в адаптере, использовать зум окуляр, использовать адаптер для установки смартфона на окуляр, мы получим требуемый ТС девайс для съёмки объекта на расстоянии 30-40 см и с зумированием. Да и наверное ещё геликоидный фокусер пристроить нужно.

[Дружин Владислав]

Добрый день!
Несколько вопросов.
1. Уточните модель смартфона и ттх обьектива (в смартфоне их сейчас более одного), для которого планируете делать насадку.
2. Дистанция 300-400  мм, а какой линейный размер наблюдаемой области?
3. Какая должна быть глубина резко изображаемого пространства (ГРИП)?

[Дружин Владислав]

Интересная статья про разработку насадки для смартфона...
https://habr.com/ru/post/514492/

[AP]

Что-то там не сказано ничего про качество изображения с этой насадкой.

[Дружин Владислав]

Что-то там не сказано ничего про качество изображения с этой насадкой.

Согласен.
Ну это пример подхода, как можно решить поставленную в теме задачу.
Габаритный параксиальный расчёт-> оптимизация, перебор из готовых компонентов -> анализ качества.
А как вы оцениваете, какое качество изображения для насадки + обьектив смартфона требуется?

[Guy Fawkes II]

Там в статье идет речь про анаморфотную насадку - которая намеренно искажает перспективу с помощью цилиндрических линз, и основные проблемы по созданию связаны с их подбором. Причем объект находится в бесконечности или около неё. ТС, я так понимаю, нужна картинка без искажения и с конечного расстояния 300 - 400 мм.

[Дружин Владислав]

Там в статье идет речь про анаморфотную насадку - которая намеренно искажает перспективу с помощью цилиндрических линз, и основные проблемы по созданию связаны с их подбором. Причем объект находится в бесконечности или около неё. ТС, я так понимаю, нужна картинка без искажения и с конечного расстояния 300 - 400 мм.

А можно конкретнее? Что значит без искажений?
Размер изображения точки на оси, на зоне и на краю изображения?
ЧКХ?
Хроматические аберрации?
Дисторсия?

Дискуссия о качестве имеет смысл, когда понятно назначение системы объектив+насадка? Для чего это нужно?
+ так и нет ответа на вопрос про модель смартфона, ттх обьектива, размер матрицы и размер пиксела?
++ линейное поле зрения на дистанции 400 мм?

[Дружин Владислав]

В идеале - это подбор линз от известных окуляров, дабы получить доступные компоненты.

А вот то, что вы собираетесь собрать все из подручных элементов - действительно проблема. Так не получится.
Для решения задачи нужно провести оптический расчет для к-го, кроме всего прочего, очень желательно иметь оптический расчет объектива телефона.
Так вот оптической схемы вы с вероятностью 99.99% не найдете.
А если случится чудо, и схему найдете, то проведя оптический расчет схемы в целом вы с вероятностью 99.999% не найдете готовых нужных компонентов.

ну почему же? с большой вероятностью можно найти патент на оптическую систему объектива камеры смартфона
например для Apple iPhone X, https://patents.google.com/patent/US20160341934A1/en
плюс немного ее "дооптимизировать", если в патенте есть ошибки или если в итоге изменена матрица (размер пиксела, или габарит).
ну и есть интересные китайские разборы

+ см. например статьи по дизайну камер объективов смартфона https://support.zemax.com/hc/en-us/articles/7686411841043-Designing-Cell-phone-Camera-Lenses-Part-1-Optics

[Дружин Владислав]

Для подбора оптической системы из готовых компонентов у Zemax есть интересная опция Stock Lens Matching Tool
http://www.youtube.com/watch?v=3fYtwFUPNVY#
Но для работы с такой оптимизацией нужно во-первых сделать параксиальный дизайн, т.е.
1. задать фокусное расстояние, поле зрения и относительное отверстие объектива камеры смартфона
2. определить структуру (двухкомпонентную ?), определить фокусные расстояния элементов насадки, диаметры воздушные промежутки для построения изображения на матрице предмета на заданном расстоянии 300-400 мм с заданным увеличением.

а во-вторых, нужно составить каталог готовых линз, содержащий информацию о радиусах, толщинах и марках стёкол каждой линзы..
а для этого нужно провести достаточно подробный обратный инжиниринг (на оптической скамье) окуляров, объективов  и других систем, которые у вас лежат на полке.

[Дружин Владислав]

+ интересная статья Smartphone Magnification Attachment: Microscope or Magnifying Glass
https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.4999732
привожу ее здесь, т.к. автор в начале темы пишет

Приветствую коллеги!.
Нужно просчитать оптическую схему, подобрать оптические компоненты для реализации "телескопической" или "макроприставки" для телефона.

[Guy Fawkes II]

А можно конкретнее? Что значит без искажений?

Можно. Только нужно ли?

[ysdanko]

Дискуссия о качестве имеет смысл, когда понятно назначение системы объектив+насадка? Для чего это нужно?

Вот именно. И пока ТС  не определится с конкретикой, эта тема не имеет смысла. 

[ROVIAN]

Тут даже не конкретика. Просто оптическая приставка на смарт.....  ну не более, чем компромис. Для белок в парке нормально, для астрофото...... поиграться и понять.  Ну или купить нормальную аппаратуру , либо лодку и спиннинг. Тут уж каждый решает сам. 

[Dmitry777]

Да тут смотрю теоретики налетели...
Не зная броду, лезут в воду...

[Дружин Владислав]

Для примера возьмём камеру Iphone F1. 8 с матрицей SONY IMX258 (13MP, Pixel Size: 1.12 um).
Фокусное расстояние объектива равно f_iphone=4.1 мм
Диагональный угол поля зрения 2w=71.1 градуса.
Предмет находится на расстоянии d = 400 мм.
Пусть насадка будет состоять из двух компонентов и представлять расфокусированную систему Кеплера, состоящую из объектива с фокусным расстоянием f1 и окуляра с фокусным расстоянием f2. Расстояние между объективом и окуляром обозначим за d12.
Пусть видимое увеличение системы будет равно Г=5x
(http://aco.ifmo.ru/el_books/introduction_into_specialization/glava-6/glava-6-1.html)
Для обеспечения 5-кратного увеличения фокусное расстояние насадки должно быть f12 = 250мм/Г= 250/5=50 мм.
Пусть фокусное расстояние окуляра f2=10 мм,
тогда фокусное расстояние объектива f1=66.7 мм, а расстояние между объективом и окуляром будет равно d12= 90 мм.
В итоге линейное поле зрения у системы насадка+объектив получается 71.4 мм при 100% заполнении кадра.
Если допустить виньетирование, то объектив должен быть очень светосильным примерно 1:1.2.  Или хуже, но тогда изображение не будет покрывать всю матрицу.
Как-то так….

[ysdanko]

Да тут смотрю теоретики налетели...
Не зная броду, лезут в воду...

А при такой постановке задачи, как у ТС  и теоретиков не надо. Ставь линзу перед камерой и снимай. Никаких требований к  изображению ТС не озвучил. Кроме одного. Дистанции до объекта съемки. Поэтому тема и не имеет смысла.  Читаем, так называемое ТЗ      

Предстоит проектирование и реализация некоего прибора, который будет позволять работать (снимать фото/видео) и проводить визуальный контроль в зоне резания на обрабатывающем центре.
Дистанция (рабочее расстояние) от камеры до объекта съемки 300-400мм.

И это все.  Любой смартфон решает такую задачу, как ее озвучил ТС на автомате. А народ уже начал домысливать, а чего же ТС все таки хочет. 

[Dmitry777]

А при такой постановке задачи, как у ТС  и теоретиков не надо. Ставь линзу перед камерой и снимай. Никаких требований к  изображению ТС не озвучил.

так вот я о чём... Конкретики ни какой нет а народ тут налетел со своими заумными постами)
Даже размер пикселя матрицы им подавай.

[ysdanko]

Вот именно. Задачи то нет.

[ysdanko]

А вы думаете, что им занятся больше нечем, как решать потусторонние задачки?

[Dmitry777]

А вы думаете, что им занятся больше нечем,

видимо нечем раз тут в теме прозябают..