Bagi para penggemar fotografi atau praktisi visi mesin, lensa ibarat mata manusia. Namun, angka dan istilah kompleks pada lensa - panjang fokus, apertur, MTF - seringkali membuat orang silau. Parameter ini bukan sekadar angka dingin, melainkan secara kolektif menentukan apa yang pada akhirnya Anda lihat dalam gambar. Artikel ini akan memandu Anda memahami parameter inti lensa optik dan mengungkap rahasia di balik kualitas pencitraan.

1, Tiga elemen dasar: panjang fokus, apertur, dan kedalaman bidang

1. Panjang Fokus
Panjang fokus, biasanya dilambangkan dengan f, adalah identifikasi paling mendasar dari sebuah lensa. Dari perspektif prinsip optik, ini mengacu pada jarak (dalam milimeter) dari pusat optik lensa ke bidang fokus. Namun dari perspektif praktis, panjang fokus menentukan dua efek utama: sudut pandang dan perbesaran.

Panjang fokus pendek (sudut lebar): Nilai numerik kecil (misalnya 16mm), sudut pandang besar, mampu mengakomodasi pemandangan yang lebih luas, tetapi objek yang jauh tampak lebih kecil. Cocok untuk memotret lanskap atau ruang dalam ruangan dengan ruang terbatas.

Panjang fokus panjang (telefoto): Dengan nilai besar (misalnya 200mm) dan sudut pandang sempit, ini seperti teleskop yang dapat memperbesar dan memperkecil objek yang jauh. Cocok untuk memotret acara olahraga atau satwa liar.

Perlu dicatat bahwa ukuran sensor akan memengaruhi sudut pandang sebenarnya. Misalnya, jika lensa yang sama dipasang pada kamera format APS-C, sudut pandang akan menyempit karena sensor hanya menangkap bagian tengah gambar, yang setara dengan mengalikan panjang fokus dengan 1,5 kali (panjang fokus setara).

2. Apertur
Apertur adalah lubang di dalam lensa yang digunakan untuk mengontrol jumlah cahaya yang masuk. Nilainya diwakili oleh nilai F, seperti F1.4, F2.8, F5.6. Ada aturan yang berlawanan dengan intuisi di sini: semakin kecil nilai F, semakin besar apertur.
Fluks cahaya: Semakin kecil nilai F, semakin banyak cahaya yang masuk, memberikan keuntungan dalam memotret di lingkungan minim cahaya dan memungkinkan kecepatan rana yang lebih tinggi untuk mencegah getaran tangan.
Urutan koefisien apertur: Urutan nilai F standar (misalnya 1,4, 2, 2,8, 4, 5,6...) memiliki perbedaan dua kali lipat jumlah cahaya yang masuk untuk setiap dua tingkat yang berdekatan. Karena jumlah cahaya yang melewati berbanding terbalik dengan kuadrat nilai F.

3. Kedalaman Bidang
Saat Anda memfokuskan pada subjek, rentang pencitraan yang jelas di depan dan di belakang objek adalah kedalaman bidang -1-3. Kedalaman bidang dipengaruhi oleh tiga faktor, yang juga merupakan alat ampuh bagi fotografer untuk menciptakan efek buram:
Apertur: Semakin besar apertur (semakin kecil nilai F), semakin dangkal kedalaman bidang (semakin jelas buram latar belakang); Semakin kecil apertur (nilai F lebih besar), semakin dalam kedalaman bidang (pemandangan depan dan belakang jelas).
Panjang fokus: Semakin panjang panjang fokus, semakin dangkal kedalaman bidang; Semakin pendek panjang fokus, semakin dalam kedalaman bidang.
Jarak pemotretan: Semakin dekat lensa ke subjek, semakin dangkal kedalaman bidang.

2, Bidang pandang dan distorsi: sudut bidang pandang dan distorsi

4. Sudut Bidang Pandang
Sudut bidang pandang mengacu pada sudut rentang pemandangan yang dapat dicakup oleh lensa -6 derajat. Ini berbanding terbalik dengan panjang fokus dan berbanding lurus dengan ukuran sensor.
Dalam visi mesin, sudut bidang pandang horizontal (ω H) dapat dihitung menggunakan ukuran sensor (h) dan panjang fokus (f): ω H=2 tan ¹ (h/2f) -6. Sederhananya, jika Anda ingin melihat rentang yang lebih besar pada jarak yang sama, Anda memerlukan panjang fokus yang lebih pendek atau sensor yang lebih besar.
5. Distorsi
Distorsi mengacu pada tingkat distorsi gambar, yang tidak memengaruhi kejernihan, tetapi hanya memengaruhi bentuk.
Distorsi barrel: Gambar menyerupai bola yang mengembang keluar dan garis lurus melengkung keluar. Umum terlihat pada lensa sudut lebar.
Distorsi bantal: Gambar menyerupai empat sudut bantal yang menyusut ke dalam dan garis lurus melengkung ke dalam. Umum terlihat pada lensa telefoto.
Sistem pengukuran presisi tinggi harus menggunakan lensa distorsi rendah, jika tidak, kalibrasi perangkat lunak diperlukan.

3, Indikator inti kualitas pencitraan: resolusi dan MTF

6. Resolusi
Dalam bidang lensa, resolusi mengacu pada kemampuan lensa untuk membedakan detail objek, diukur dalam "pasangan garis per milimeter" (lp/mm), yang berarti berapa banyak garis hitam putih yang dapat dibedakan per jarak milimeter.
Resolusi lensa perlu disesuaikan dengan ukuran piksel kamera. Jika resolusi lensa terlalu rendah, bahkan jika piksel kamera tinggi, detail tidak dapat disajikan. Menurut teorema sampling Nyquist, ukuran garis lensa harus kira-kira 2 kali ukuran piksel.

7. Kurva MTF
MTF (Modulation Transfer Function) adalah alat paling ilmiah dan komprehensif untuk mengevaluasi kualitas pencitraan lensa. Ini tidak seperti nilai resolusi tunggal yang hanya menggambarkan resolusi akhir, tetapi mencerminkan kemampuan lensa untuk mentransmisikan kontras.
Sumbu horizontal: jarak dari pusat gambar (tinggi gambar).
Sumbu vertikal: Kemampuan pemulihan kontras (1 untuk pemulihan sempurna, 0 untuk kehilangan total).
Teknik interpretasi: Semakin tinggi kurva, semakin baik kontras dan resolusi lensa; Semakin datar kurva, semakin baik konsistensi antara pusat dan tepi layar.

4, Istilah lanjutan: Bukan hanya tentang mengambil foto

Dalam bidang fotografi profesional atau visi mesin, ada juga beberapa parameter yang sangat penting:
8. Panjang fokus belakang dan jarak flensa
Panjang fokus belakang mengacu pada jarak dari permukaan lensa terakhir lensa ke titik fokus, yaitu -1. Saat mengganti lensa atau menggunakan cincin adaptor, penting untuk memperhatikan apakah jarak flensa (jarak dari bidang dudukan ke titik fokus) cocok. Misalnya, saat memasang lensa antarmuka C (dengan jarak flensa 17,526mm) ke kamera antarmuka CS, perlu dipasang tier.

9. Sudut sinar utama
Sudut Sinar Utama (CRA) mengacu pada sudut antara sinar utama yang dipancarkan oleh lensa dan sumbu optik, yaitu. Untuk memastikan cahaya dapat diterima dengan lancar oleh "sumur" piksel sensor, CRA lensa harus kurang dari atau sama dengan CRA kamera, jika tidak akan ada pergeseran warna atau penggelapan di tepi gambar (yaitu fenomena Pergeseran Warna).

10. Lensa teleskopik
Pada lensa biasa, semakin dekat objek ke lensa, semakin besar gambarnya. Namun dalam pengukuran presisi, kesalahan perspektif ini tidak diperbolehkan. Lensa telecentrik dirancang dengan jalur optik khusus untuk memastikan bahwa perbesaran pencitraan tetap konstan dalam rentang jarak objek tertentu, sehingga menghilangkan paralaks dan menjadikannya pilihan utama untuk pengukuran presisi tinggi.