fov.lisp

   1 ;;;; -*- Mode: LISP; Syntax: ANSI-Common-Lisp; Base: 10; Package: photo -*-
   2 ;;;; *************************************************************************
   3 ;;;; FILE IDENTIFICATION
   4 ;;;;
   5 ;;;; Name:          fov.lisp
   6 ;;;; Purpose:       Field of view functions for cl-photo
   7 ;;;; Programmer:    Kevin M. Rosenberg
   8 ;;;; Date Started:  April 2005
   9 ;;;;
  10 ;;;; $Id$
  11 ;;;;
  12 ;;;; This file, part of cl-photo, is Copyright (c) 2005 by Kevin M. Rosenberg
  13 ;;;;
  14 ;;;; cl-photo users are granted the rights to distribute and use this software
  15 ;;;; as governed by the terms of the GNU General Public License v2
  16 ;;;; (http://www.gnu.org/licenses/gpl.html)
  17 ;;;;
  18 ;;;; *************************************************************************
  19
  20 (in-package #:photo)
  21
  22 (defun aov-one-dim (focal-length frame-size
  23                                  &key (projection :rectilinear)
  24                                  (magnification 0))
  25   "Returns the angle of view in one dimension. Default is infinity which
  26 has an magnification of 0."
  27   (ecase projection
  28     (:rectilinear
  29      (radians->degrees (* 2 (atan (/ frame-size 2 focal-length
  30                                      (1+ magnification))))))
  31     (:equisolid
  32      (radians->degrees (* 4 (asin (/ frame-size 4 focal-length)))))
  33     (:equidistance
  34      (radians->degrees (/ (* 2 frame-size) focal-length)))
  35     (:orthogonal
  36      (radians->degrees (* 2 (asin (/ frame-size 2 focal-length)))))
  37     (:stereographic
  38      (radians->degrees (* 4 (atan (/ frame-size 4 focal-length)))))
  39     ))
  40
  41
  42 (defun aov (focal-length frame-width frame-height
  43                          &key (projection :rectilinear)
  44                          (magnification 0))
  45   "Returns the angle of field of view for a focal length and frame size.
  46 Default is infinity (magnification 0)"
  47   (values
  48    (aov-one-dim focal-length frame-width :projection projection :magnification magnification)
  49    (aov-one-dim focal-length frame-height :projection projection :magnification magnification)
  50    (aov-one-dim focal-length (diagonal frame-width frame-height)
  51                 :projection projection :magnification magnification)))
  52
  53 (defun image-distance (focal-length object-distance)
  54   "Returns the image distance for a focused object at distance using the Gaussian
  55 Lens Equation."
  56   (if (= focal-length object-distance)
  57       0
  58     (float (/ 1 (- (/ 1 focal-length) (/ 1 object-distance))))))
  59
  60 (defun fov (focal-length frame-width frame-height object-distance
  61                          &key (projection :rectilinear))
  62   "Returns the field of view and image magnificaion ratio at a given distance."
  63   (let* ((image-distance (image-distance focal-length object-distance))
  64          (magnification (/ image-distance object-distance)))
  65     (multiple-value-bind (aov-width aov-height aov-diagonal)
  66         (aov focal-length frame-width frame-height :projection projection
  67              :magnification magnification)
  68       (let* ((d-width (* 2 object-distance (tan (degrees->radians (/ aov-width 2)))))
  69              (d-height (* 2 object-distance (tan (degrees->radians (/ aov-height 2)))))
  70              (d-diagonal (* 2 object-distance (tan (degrees->radians (/ aov-diagonal 2))))))
  71         (values d-width d-height d-diagonal magnification)))))
  72
  73 (defun aov-format (focal-length format &key (projection :rectilinear))
  74   "Returns the angle of field of view for a focal length and frame size at infinity"
  75   (let ((dim (imager-dimensions format)))
  76     (aov focal-length (car dim) (cdr dim) :projection projection)))
  77
  78 (defun magnification (focal-length distance)
  79   "Returns the image magnification: the ratio of image size to objecct size."
  80   (float (/ focal-length (- distance focal-length))))
  81
  82 (defun bellows-factor (focal-length distance)
  83   "Returns the bellows factor, the ratio of effective aperature to actual aperture."
  84   (1+ (magnification focal-length distance)))
  85