دوربین دوچشمی چگونه کار می کند

پس دوربین دوچشمی چگونه کار می کند؟

در این راهنمای جامع، من به علم پشت سر این می پردازم که چگونه اپتیک در یک جفت دوربین دوچشمی قادر به جمع آوری نور است و سپس تصویر بزرگنمایی شده ای از منظره روبروی شما ارائه می دهد. در مقالات آینده، من همچنین قصد دارم به مکانیک اصلی در مورد نحوه عملکرد مکانیسم های تمرکز و چشم و طیف وسیعی از گزینه های موجود بپردازم.

به این ترتیب، من مطمئن هستم که در پایان آن متوجه خواهید شد که دوربین دوچشمی چگونه کار می کند و بنابراین هنگام انتخاب ابزار مناسب برای نیازهای خود بسیار بهتر آماده خواهید شد و پس از رسیدن، بتوانید آن را به درستی تنظیم کنید و از آن استفاده کنید. که از استفاده از آن بهترین بهره را ببرید. اجازه دهید ما شروع:

دو تلسکوپ

در ساده ترین حالت، مجموعه ای از دوربین های دوچشمی اساساً از دو تلسکوپ تشکیل شده است که در کنار هم قرار گرفته اند. بنابراین برای شروع و برای ساده‌تر کردن کار، اجازه دهید دوربین دوچشمی خود را از وسط نصف کنیم و ابتدا یاد بگیریم که چگونه یک تلسکوپ کار می‌کند و سپس در پایان آن‌ها را دوباره کنار هم قرار می‌دهیم:

لنزها، نور و انکسار

اساساً نحوه عملکرد دوربین دوچشمی و بزرگنمایی منظره با استفاده از لنزهایی است که باعث می شود نور کاری به نام انکسار انجام دهد:

از خلاء فضا، نور در یک خط مستقیم حرکت می کند، اما با عبور از مواد مختلف سرعت آن تغییر می کند.

بنابراین همانطور که نور از یک محیط ضخیم مانند شیشه یا آب عبور می کند، سرعت آن کاهش می یابد. این به طور کلی باعث خم شدن امواج نور می شود و این خمش نور است که انکسار نامیده می شود. شکست نور چیزی است که باعث می شود نی در یک لیوان آب خمیده به نظر برسد. همچنین اهداف مفید زیادی دارد و کلید بزرگنمایی چیزی است که به آن نگاه می کنید.

لنزها

ابزارهایی مانند تلسکوپ، دوربین دوچشمی و حتی عینک مطالعه به جای استفاده از یک ورقه صاف ساده یا بلوک شیشه ای، از عدسی های شیشه ای با شکل خاصی استفاده می کنند که اغلب از تعدادی عنصر عدسی تشکیل شده اند که بهتر می توانند خمش امواج نور را کنترل کنند. .

عدسی شیئی

(نزدیک ترین به جسمی که به آن نگاه می کنید) روی دوچشمی محدب شکل است، به این معنی که مرکز آن ضخیم تر از بیرون است. این عدسی که به عنوان عدسی همگرا شناخته می شود، نور را از یک جسم دور می گیرد و سپس از طریق انکسار، باعث می شود نور در هنگام عبور از شیشه خم شود و به هم نزدیک شود (همگرا شود). سپس امواج نور در نقطه ای در پشت لنز متمرکز می شوند.

عدسی چشمی

سپس این نور متمرکز را می گیرد و آن را بزرگ می کند و سپس به چشم شما می رسد.

بزرگنمایی

ابتدا نور از سوژه و یک تصویر واقعی عبور می کندAتوسط عدسی شیئی تولید می شود. سپس این تصویر توسط یک عدسی چشمی بزرگ‌نمایی می‌شود و به‌عنوان یک تصویر مجازی مشاهده می‌شودB. نتیجه این است که اجسام بزرگ‌نمایی شده به نظر می‌رسند که در مقابل شما و نزدیک‌تر از سوژه هستند.

6x، 7x، 8، 10x یا بیشتر.

میزان بزرگنمایی تصویر با نسبت فاصله کانونی عدسی شیئی تقسیم بر فاصله کانونی عدسی چشمی تعیین می شود.

بنابراین، برای مثال، ضریب بزرگنمایی 8، یک تصویر مجازی تولید می کند که 8 برابر بزرگتر از سوژه به نظر می رسد.

اینکه چقدر به بزرگنمایی نیاز دارید بستگی به استفاده مورد نظر دارد و اغلب اشتباه است که فرض کنیم هرچه قدرت بیشتر باشد دوربین دوچشمی بهتر است زیرا بزرگنمایی های بالاتر نیز معایب زیادی را به همراه دارد. برای اطلاعات بیشتر به این مقاله نگاهی بیندازید: بزرگنمایی، پایداری، میدان دید و روشنایی

همانطور که در نمودار بالا نیز مشاهده می کنید، تصویر مجازی معکوس است. در زیر نگاهی خواهیم داشت به اینکه چرا این اتفاق می افتد و چگونه آن را اصلاح می کند:

تصویر وارونه

این عالی است و اگر به سادگی یک تلسکوپ برای استفاده هایی مانند نجوم بسازید، داستان می تواند به اینجا ختم شود.

در واقع، با گرفتن دو عدسی و جدا کردن آنها با یک لوله بسته، به راحتی می توانید یک تلسکوپ ساده بسازید. در واقع این تقریباً چگونه اولین تلسکوپ ایجاد شد.

با این حال، چیزی که هنگام نگاه کردن به آن متوجه خواهید شد این است که تصویری که می بینید وارونه شده و منعکس می شود. این به این دلیل است که یک عدسی محدب باعث می شود نور در هنگام همگرا شدن از روی آن عبور کند.

در واقع، اگر ذره بین را با فاصله تقریباً یک بازو بیرون بیاورید و از طریق آن به برخی از اجسام دور نگاه کنید، می توانید این را به راحتی نشان دهید. خواهید دید که تصویر وارونه خواهد بود و به صورت معکوس آینه می شود.

برای نگاه کردن به ستارگان دور، این واقعاً یک مشکل نیست و در واقع بسیاری از تلسکوپ‌های نجومی تصویری غیر اصلاح‌شده تولید می‌کنند، اما برای استفاده‌های زمینی، این یک مشکل است. خوشبختانه چند راه حل وجود دارد:

تصحیح تصویر

برای دوربین‌های دوچشمی و بیشتر تلسکوپ‌های زمینی (محدوده‌های نقطه‌ای) دو راه اصلی برای انجام این کار وجود دارد، با استفاده از یک عدسی مقعر برای چشمی یا یک منشور برپاکننده تصویر:

اپتیک گالیله

اپتیک گالیله که در تلسکوپ‌هایی که گالیله گالیله در قرن هفدهم اختراع شد، به‌طور معمول از عدسی محدب استفاده می‌کند، اما آن را به سیستم عدسی مقعر برای چشمی تغییر می‌دهد.

عدسی مقعر که به عنوان عدسی واگرا نیز شناخته می شود، پرتوهای نور را از هم جدا می کند (واگرا). بنابراین اگر در فاصله صحیح از عدسی شیئی محدب قرار گیرد، می تواند از عبور نور جلوگیری کند و در نتیجه از وارونه شدن تصویر جلوگیری کند.

هزینه کم و ساخت آسان، این سیستم هنوز هم در دوربین های دوچشمی اپرا و تئاتر تا به امروز استفاده می شود.

با این حال نقاط ضعف این است که به سختی می توان به بزرگنمایی بالا دست یافت، میدان دید نسبتاً باریکی دریافت می کنید و سطح بالایی از تار شدن تصویر را در لبه های تصویر دریافت می کنید.

به دلایل زیر است که برای بیشتر کاربردها یک سیستم منشوری به عنوان جایگزین بهتری دیده می شود:

اپتیک کپلر با منشور

برخلاف Galilean Optics که از عدسی مقعر در چشمی استفاده می‌کند، سیستم نوری کپلرین از عدسی‌های محدب برای اهداف و همچنین عدسی‌های چشمی استفاده می‌کند و به طور کلی پیشرفتی در طراحی گالیله محسوب می‌شود.

با این حال تصویر هنوز باید اصلاح شود و این با استفاده از یک منشور به دست می آید:

تصحیح عکس معکوس
بیشتر دوربین‌های دوچشمی مدرن که مانند آینه کار می‌کنند، از منشورهایی استفاده می‌کنند که نور را منعکس می‌کنند و در نتیجه جهت را تغییر می‌دهند و تصویر را اصلاح می‌کنند.

در حالی که یک آینه استاندارد برای تماشای خود در صبح ایده آل است، اما با دوربین دوچشمی اگر نور به سادگی 180 درجه منعکس شود و به جایی که از آن آمده بازگردد، خوب نخواهد بود، زیرا هرگز نمی توانید تصویر را ببینید.

منشورهای پوررو

این مشکل ابتدا با استفاده از یک جفت منشور Porro حل شد. یک منشور پوررو که به نام مخترع ایتالیایی ایگنازیو پوررو نامگذاری شده است، مانند یک آینه نیز نور را 180 درجه و در جهتی که از آن آمده است منعکس می کند، اما این کار را به موازات نور فرودی انجام می دهد و مستقیماً در همان مسیر نیست.

بنابراین این واقعا کمک می کند زیرا به شما امکان می دهد دو تا از این منشورهای Porro را در زوایای قائم با یکدیگر قرار دهید، که به نوبه خود به این معنی است که می توانید نور را منعکس کنید تا نه تنها تصویر معکوس را دوباره جهت دهی کند، بلکه به طور موثر به آن اجازه ادامه دهد. در همان جهت و به سمت چشمی ها.

در واقع این دو منشور پوررو هستند که در زوایای قائم قرار گرفته‌اند که به دوربین‌های دوچشمی شکل سنتی و نمادین آن را می‌دهند و به همین دلیل است که چشمی‌های آن‌ها نسبت به عدسی‌های شیئی به هم نزدیک‌تر هستند.

منشورهای سقف

علاوه بر منشور Porro، تعدادی طرح دیگر نیز وجود دارد که هر کدام مزایای منحصر به فرد خود را دارند.

دو مورد از آنها، منشور آبه کونیگ و منشور اشمیت پچان از انواع منشورهای سقفی هستند که امروزه معمولاً در دوربین دوچشمی استفاده می شوند.

از این میان، منشور اشمیت-پچان رایج‌ترین است زیرا به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد دوچشمی فشرده‌تر و باریک‌تر با چشمی‌ها در راستای اهداف تولید کنند. نکته منفی این است که برای دستیابی به بازتاب داخلی کامل و حذف پدیده ای به نام تغییر فاز، به تعدادی پوشش ویژه نیاز دارند.

چرا دوربین های دوچشمی کوتاه تر از تلسکوپ ها هستند؟

دومین مزیت استفاده از منشورها این است که چون نور با عبور از منشور دو بار معکوس می شود و به خود برمی گردد، مسافتی که در آن فضا طی می کند افزایش می یابد.

بنابراین، طول کلی دوچشمی را می توان کوتاه کرد زیرا فاصله مورد نیاز بین عدسی های شیئی و چشمی نیز کاهش می یابد و به همین دلیل است که دوربین های دوچشمی کوتاه تر از تلسکوپ های شکستی با همان بزرگنمایی هستند زیرا فاقد منشور هستند.