Hoe werken fisheye lenzen?
Dit onderdeel sluit aan bij de analyse van de hittegolf in 2020. Het dient als uitbreiding om de werking van fisheye lenzen beter te begrijpen bij het bepalen van de Sky View Factor.
Werking fisheye lens
Je herinnert je vast nog wel de lessen over bolle en holle lenzen. De fisheye lens kan je beschouwen als een holle lens.
Ga op onderzoek met de onderstaande simulatie. Zet de lens op 'Diverging'. Pas de brandpuntsafstand aan en kijk of je hiermee een grotere of een kleinere hoek aan lichtstralen kan opvangen. Kijk naar de constructiestralen. Stralen die door een brandpunt zouden gaan, worden zo gebroken dat ze na de lens evenwijdig met de normaal (loodrecht op de lens) lopen. Dit geldt zowel voor het brandpunt voor als het brandpunt na de lens.
De stralen die invallen op de lens en door het brandpunt F achter de lens zouden gaan, breken dus zodat ze evenwijdig met elkaar verder lopen na de lens. Zo wordt een nieuw beeld gevormd.
Die evenwijdige stralen (en dus het nieuwe beeld) komen dan terecht op de camera van je smartphone. Je smartphone ziet dus dat die stralen van recht voor hem komen en dus kan de camera van je smartphone deze waarnemen, zelfs al komen de stralen onder een hele grote hoek met de normaal binnen.
Opdracht: Maak voor jezelf 2 tekeningen. Op 1 tekening maak je de brandpuntsafstand f groot, op de tweede tekening maak je de brandpuntsafstand heel klein. Teken enkele invallende stralen die door je brandpunt zouden gaan, zoals op de tekening hier naast. Zoals je ziet treedt er twee keer breking op door de dikte van de lens.
Bekijk de hoek die je kan waarnemen bij beide tekeningen. Welke tekening komt het meest in de buurt van de hoek 180°? Als dit bij de kleinste brandpuntsafstand is dan heb je dit goed gedaan! De brandpuntafstand van een fisheye lens is heel klein, tot enkele micrometers. Om je een beeld te geven: bij een telescoop kan de brandpuntsafstand al snel een meter zijn, net omdat je daar een heel klein gezichtsveld wilt bereiken.
Om een fisheye foto te nemen zet je dus een divergerende lens voor de lens zoals in onderstaande afbeelding.
Kijk nu eens naar je eigen fisheye lens op je smartphone. Deze is helemaal niet zo groot en ziet er zelfs niet echt divergerend uit. Als je goed kijkt bestaat deze lens uit 2 bolle (convergerende) lenzen. Dit is nodig om het formaat van de fisheye lens kleiner te kunnen maken. Dit noemt men een lenzensysteem. De 2 lenzen werken samen om hetzelfde effect te krijgen.
Opdracht: Ga in onderstaande simulatie aan de slag om met 2 bolle lenzen een rechtopstaand beeld te creëren dat kan worden waargenomen door de camera van de smartphone. Plaats hiervoor het voorwerp voldoende ver van de eerste lens. Maak de lenzen klein om een realistisch beeld te krijgen van de werkelijkheid. Ook bij de bolle lenzen moet de brandpuntsafstand klein zijn om een groot gezichtsveld te hebben.
Nu je de fisheye lens beter begrijpt, kan je deze gebruiken om de omgeving in kaart te brengen. Ga terug naar het onderdeel 'Hittegolf 2020' om de analyse goed af te werken.