Brennweitenmessung und Definition in DSLR-Kameras [Duplikat]

Der Bildschirm, auf den das Sucherbild projiziert wird, hat (hoffentlich) genau den gleichen optischen Abstand vom Objektiv wie der Sensor. Der Spiegel, der das Licht auf den Bildschirm reflektiert, hat einige sehr präzise Einstellungen, die die erforderliche Präzision ermöglichen. Wenn der Spiegel hochgeklappt wird, um das Bild aufzunehmen, ist die Strecke, die das Licht in einer geraden Linie zurücklegt, die gleiche wie die Strecke, die es zurücklegt, wenn es vom Spiegel zur Mattscheibe reflektiert wird.

Die Aufgabe des Kameraobjektivs besteht darin, ein Bild der Außenwelt auf die Oberfläche eines Films oder digitalen Sensors zu projizieren. Dies wird erreicht, indem die Richtung der einfallenden Lichtstrahlen geändert wird. Diese Aktion wird als Refektion (lat. nach innen biegen) bezeichnet. Mit anderen Worten, Licht vom Motiv tritt in das Objektiv ein. Es kommt zu einer Reflexion und die Lichtstrahlen biegen sich nach innen, der überarbeitete Lichtweg zeichnet die Form eines Kegels nach. Die Brennweite ist eine Messung von der Mitte der Linse bis zur Spitze dieses Kegels, wenn die Linse ein weit entferntes Objekt abbildet. Wenn die Linse ein nahes Objekt abbildet, wird der Abstand zwischen Linse und Kegelspitze verlängert. Dieser verlängerte Abstand wird jetzt als „Back Focus“ bezeichnet. Auch hier ist die Brennweite die Messung, die durchgeführt wird, wenn das Objektiv ein Objekt im Unendlichen abbildet (so weit das Auge reicht).

Die Tatsache, dass die Brennweite ein Maß von der Mitte der Linse bis zur Spitze des Kegels der bilderzeugenden Strahlen ist, gilt nur für eine einfache Linse. Kameraobjektive sind nicht einfach. Sie sind komplexe Arrays von Linsen. Einige werden positive Kraft haben, einige negative Kraft. Einige werden zusammenzementiert; einige werden luftbeabstandet sein. Solch ein komplexes Array ist notwendig, um Linsenfehler, die als Aberrationen bezeichnet werden, abzumildern.

Die Tatsache, dass das Kameraobjektiv komplex ist, verschiebt das optische Zentrum. Mit anderen Worten, der Punkt, der dem Objektiv zugeordnet ist, von dem aus wir messen, ist wahrscheinlich nicht die Mitte des Objektivtubus. Eigentlich gibt es zwei Kardinalmesspunkte. Der vordere Nodalpunkt wird verwendet, um die Objektentfernung vom Objektiv zu messen. Der hintere Knotenpunkt wird verwendet, um die Brennweite zu messen. Diese sind schwer zu lokalisieren; Wir verwenden einen optischen Bankaufbau.

Ein Schlüsselpunkt, wir messen vom hinteren Knoten bis zur Spitze des Lichtkegels, um die Brennweite zu finden, und dies wird durchgeführt, wenn das Objektiv ein Objekt abbildet, das sich im Unendlichen befindet. Wenn das Objekt näher als unendlich ist, ist die Schnittweite länger als die Brennweite. Aus diesem Grund müssen wir das Objektiv vom Film oder Sensor wegbewegen, um scharf zu stellen, wenn wir ein Objekt nicht im Unendlichen abbilden. Dieser Vorgang wird Fokussieren genannt.

Wenn wir fokussieren, wird ein scharfes Bild erhalten, wenn die Spitze dieses Kegels aus bilderzeugenden Strahlen gerade die Oberfläche des Films oder digitalen Bildsensors berührt. Ein solcher Kuss stellt den Kegel als einen winzigen Lichtkreis dar. Wenn der Abstand zwischen Objektiv und Sensor (oder Film) falsch ist, wird dieser Kreis größer. Schärfe wird nur erreicht, wenn dieser Kreis so klein ist, dass er als Lichtpunkt wahrgenommen wird, ein Punkt hat keine wünschenswerte Dimension. Beispielsweise erscheinen Zeitungsfotos unscharf, weil die Tintenpunkte, aus denen das Bild besteht, zu groß sind, sie sind erwünscht.

„Deshalb meine erste Frage. Wenn die Brennweite der Abstand vom Konvergenzpunkt zu Ihrem Kamerasensor ist und das Bild dort am schärfsten ist, wo sich die gebrochenen Lichtstrahlen treffen, wie ist das Bild nicht verschwommen, da sich die Position der "Kreuzung" von der Position der unterscheidet Sensor."

Antwort: Wir fokussieren, indem wir das Objektiv vorwärts und rückwärts bewegen. Dieser Vorgang passt die Position des Scheitels (Schnittpunkt) so an, dass er gerade die Oberfläche des Sensors berührt. Dieser Vorgang führt dazu, dass ein winziger Beleuchtungskreis aufgezeichnet wird. Dieser Kreis wird „Kreis der Verwirrung“ genannt, weil er unter dem Mikroskop mit gezackten Rändern zu sehen ist und allen anderen Verwirrungskreisen gegenüberliegt, aus denen das Bild besteht. Um scharf zu erscheinen, muss dieser Kreis, der kleinste Teil eines Bildes, einen Durchmesser von 0,5 mm oder weniger haben, wenn er aus der Standard-Leseentfernung betrachtet wird.

Beim SLR-Design werden die bilderzeugenden Strahlen zum Betrachten und Zusammensetzen über einen Spiegel und ein Pentaprisma umgelenkt. Der fällt auf eine aufgerauhte Glasscheibe (Mattglas-Sichtscheibe). Der Abstand hinterer Knoten zum Sensor und hinterer Knoten zum Betrachtungsschirm werden sorgfältig eingehalten, damit sie identisch sind.

„Zweitens, wie wird technisch und in der Kamera der Brechungsbetrag durch das Objektiv auf ein Weitwinkel- oder Teleobjektiv übertragen.“

Antwort: Wenn wir Objektive mit einer Brennweite anbringen, die ungefähr der Messung von Ecke zu Ecke des Sensors entspricht, wird der Blickwinkel als „normal“ eingestuft. Dieser beträgt etwa 45°, wenn die Kamera horizontal gehalten wird (Querformat). Wenn die Brennweite kürzer ist, sagen wir 70 % dieses Werts, oder kürzer, wird der Bildwinkel als Weitwinkel klassifiziert. Wenn die Brennweite das Doppelte dieses Werts oder länger ist, wird das Objektiv als Teleobjektiv klassifiziert.

Bisher beschreiben wir, wie Lichtstrahlen von einem Objekt auf das optische Zentrum vorformen. Der Film/Sensor wird von Milliarden und Abermilliarden von Strahlen von allem in seinem Sichtfeld bombardiert. Punkte, die von all diesen Objekten ausgehen, zeichnen jeweils einen Bildkegel aus Licht nach. Jedes hat eine andere Länge, abhängig von der Objektentfernung. Wir blenden das Objektiv mit einer Einschränkung ab, die als Blende bezeichnet wird. Dadurch verringert sich der Arbeitsdurchmesser der Linse.

Eine solche Beschränkung reduziert den Durchmesser der Basis des Bildkegels. Dieser Vorgang des Abblendens ergibt einen dünnen, bildbildenden Lichtkegel. Stellen Sie sich zwei gespitzte Bleistifte vor, Spitze an Spitze. Je schmaler die Bleistifte, desto mehr Toleranz vor und hinter der Spitze und wir erhalten immer noch einen winzigen Kreis. Wir brauchen nur 0,5 mm.

Das Problem ist, dass die heutigen Miniaturkameras ein Bild liefern, das zu klein ist, um nützlich zu sein. Wir müssen sie vielleicht 8x oder sogar 12x vergrößern, um ein Bild von 8x10 Zoll zu erhalten. Daher muss die Kreisgröße am Sensor sehr klein sein, um dieses Aufblasen zu unterstützen. Industriestandpunkt für guten Fokus ist ein Kreis 1/1000 der Brennweite. Für ein 50-mm-Objektiv beträgt die Kreisgröße in der Bildebene also 50 mm ÷ 1000 = 0,05 mm. Für Präzisionsarbeiten verwenden wir oft 1/1500 der Brennweite, das sind 0,033 mm. Haben Sie jemals von einer solchen Genauigkeit geträumt?