Kann ich die Lichtsammelkraft einer Linse durch Messen der Größe der Eintrittspupille abschätzen?

Angenommen, ich habe ein unbekanntes Objektiv, von dem ich Blende und Brennweite nicht kenne. Ich möchte die Gesamtlichtmenge schätzen, die mein Objektiv sammeln kann, die meiner Meinung nach durch den Raumwinkel gegeben ist, den meine Blende mit der Objektebene einschließt. Ist es richtig, die Größe der Blende zu messen, indem man (mit einer Kamera mit einem Objektiv) die Größe der Eintrittspupille meines unbekannten Objektivs abbildet? Das könnte geschehen, indem man ein Lineal neben die unbekannte Linse legt und es so bewegt, dass es sich in derselben Brennebene wie die Eintrittspupille befindet. Kann ich aus der Größe der Eintrittspupille dann mit der üblichen Mathematik den Raumwinkel berechnen?

Ok, also versuche ich, unsere Trennung zu verstehen, und ich denke, vielleicht verstehe ich, was du jetzt denkst. Wollen Sie damit sagen, dass Sie ein Lineal vor die unbekannte Linse stellen und darauf fokussieren möchten, damit Sie durch die unbekannte Linse schauen und sehen können, wie viel des Lineals die Eintrittspupille kreuzt? Wenn ja, benötigen Sie auch den Abstand zum Lineal, obwohl ich nicht genau weiß, von wo aus Sie messen würden. Dies würde dann die Berechnung des Sichtfelds ermöglichen, obwohl Sie ein ziemlich großes Lineal benötigen würden, um es scharfstellen zu können, da es über die minimale Fokusentfernung hinausgehen müsste.
Sie müssten auch sehr vorsichtig sein, um es in einer Linie mit der Fokusebene zu halten, um zu vermeiden, dass Sie eine zu große Messung erhalten.

Antworten (3)

Wenn Sie die Brennweite oder die Blende nicht kennen, gibt es keine Möglichkeit, es herauszufinden. Die Lichtmenge, die ein Objektiv einlässt, hängt vom Sichtfeld des Objektivs sowie von der Größe des Eingangs ab. Sie wissen nicht genug für das Sichtfeld, also können Sie nicht wissen, wie viel Licht es sammelt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Eine alternative Methode, die funktionieren würde, wäre, eine Flächenlichtquelle bekannter Größe herzustellen und sie in einem bekannten Abstand von der Linse zu platzieren. Sie könnten dann die Größe des Kreisprojekts durch die Linse messen. Dies würde es Ihnen ermöglichen, die Brennweite und das Sichtfeld zu bestimmen, dann können Sie den Rest Ihrer Berechnung durchführen, um die Lichtstärke des Objektivs zu bestimmen.

mmm. Wenn ich eine ideale isotrope Punktquelle habe, die Photonen emittiert, warum müsste ich dann die Brennweite der Linse kennen? Reicht die Größe der Blende nicht aus, um den Raumwinkel S zu bestimmen? Das gesammelte Licht wäre dann S/4Pi, wobei 4Pi der Raumwinkel einer Kugel ist. Übersehe ich etwas?
@maupertius - vielleicht habe ich deine Frage falsch verstanden, aber es klang so, als wäre die einzige Messung, die du hattest, die Größe der Eintrittspupille (des vorderen Elements), der Abstand vom vorderen Element zum Sensor spielt keine Rolle, da ein Objektiv ein Komplex ist optisches System, kein einfaches Einzellinsensystem. Die tatsächliche Brennweite muss nicht mit der Länge des Objektivs übereinstimmen, daher kann das Gesichtsfeld nicht aus der Messung der Länge des Objektivs oder der Messung des Frontelements bestimmt werden.
Entschuldigung, ich glaube, ich habe die Begriffe "Blende" und "Eintrittspupille" verwechselt, von denen ich glaube, dass sie verwandt sind. Was ich meinte, ist, dass ich die Größe der Öffnung schätze, indem ich die Größe der Eintrittspupille messe. Von dort berechne ich dann die gesammelte Lichtmenge.
@maupertius - es gibt Ihnen immer noch nichts über das Sichtfeld des Objektivs. Ohne Sichtfeld haben Sie keine Ahnung, wie viel Licht in einem Winkel in die Linse eintritt, der durch die Linse hindurchtreten kann.
Ich werde auch hinzufügen, dass ich mich in Optik selbst nicht so gut auskenne, also könnten meine Bedingungen auch falsch sein. Aber ich bin mir immer noch ziemlich sicher, dass Sie nicht genügend Informationen haben, um das Sichtfeld zu bestimmen, und ich weiß, dass Sie das Sichtfeld und die Größe der Öffnung benötigen, durch die das Licht passieren muss, um die Gesamtlichtmenge zu bestimmen, die möglicherweise einfallen kann durch.
Aber wenn mein Objekt eine echte Punktquelle ist, wird es unabhängig von der Brennweite immer noch auf 1 Pixel abgebildet. Tut mir leid, aber ich verstehe wirklich nicht, warum die Brennweite in diesem Fall eine Rolle spielen sollte.
Ja, ich sehe, das ist nicht wirklich eine Sache der Fotografie
@maupertius - siehe das Bild, das ich hinzugefügt habe. Aus diesem Grund ist es auch viel schwieriger, ein lichtstarkes Teleobjektiv zu bauen, als ein lichtstarkes Weitwinkelobjektiv. Je größer der Bereich ist, aus dem Sie Licht ziehen, desto kleiner muss Ihre Eintrittspupille sein. Aus diesem Grund sind f-Zahlen auch ein Verhältnis von Brennweite zu Eintrittspupille, weil die Brennweite (Sichtfeld) wichtig ist.
@maupertius - Entschuldigung, das Bild wurde beim ersten Mal nicht richtig gepostet. Es sollte jetzt da sein.
@maupertius - und der Grund, warum Ihre Punktlichtquelle ausfällt, liegt darin, dass das Pixel mehr als einen einfachen Punkt erfasst. Es erfasst einen Bereich und das Sichtfeld definiert diesen Bereich. Wenn Sie ein festes Lichtfeld haben, dann gelangt umso mehr Licht zu diesem Pixel, je größer der Bereich ist, von dem das Pixel Licht erhält.
Wenn ich von GESAMTEM Licht spreche, das gesammelt wird, dann sollte nur die Größe der Pupille eine Rolle spielen. Nehmen wir zum Beispiel ein 50 mm 1: 2 und ein 100 mm 1: 4, die dasselbe Objekt aus derselben Entfernung betrachten. Die Pixelanzahl sollte beim f/2-Objektiv 4x höher sein. Das Sichtfeld des 50 mm ist jedoch 2x größer (4x die Fläche), sodass die Gesamtlichtmenge (oder wenn Sie die Summe aller Pixelzahlen möchten) gleich sein sollte. Und das liegt daran, dass die Öffnung in beiden Fällen gleich ist (50/2 = 100/4 = 25 mm). Ich vermute also, dass unabhängig von Ihrer Brennweite die Gesamtpixelzahl gleich ist.
Es scheint hilfreich zu sein, darauf hinzuweisen, dass die Eintrittspupille nicht das vordere Element ist, sondern das Bild der Öffnung, wie sie durch das vordere Element gesehen wird. Trotzdem hat AJHenderson Recht damit, dass Sie mehr als nur den Durchmesser der Eintrittspupille benötigen, um das gesammelte Licht zu bestimmen – Sie brauchen auch die Brennweite. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass Ihre Punktlichtquelle weit von der Seite entfernt ist; Licht von dieser Quelle tritt in ein Fischaugenobjektiv ein, jedoch nicht in ein Teleobjektiv.
@Caleb - danke, ich wusste, dass ich wahrscheinlich die genaue Terminologie falsch hatte, weil ich kein großer Optiker bin, danke für die Korrektur des Begriffs.
@maupertius - Sie vermissen die Tatsache, dass das 50-mm-Objektiv nicht nur Licht für das Objekt, das Ihnen wichtig ist, einlässt, sondern auch einen viel größeren Bereich und damit wesentlich mehr Licht. Die Lichtmenge, die es vom Zielbereich sammelt, ist die gleiche, da wir 3/4 des Lichts verwerfen, das das Objektiv aufnimmt, wenn wir nur 1/4 des Rahmens betrachten. Und dies erfordert immer noch die Brennweite, um diese Berechnung durchzuführen. (Beachten Sie, wovon Sie sprechen, ist effektiv ein Telekonverter, weshalb ein 2x-Telekonverter die Blendenzahl um 2 Stufen senkt.)

Rau.
Funktioniert als 1. Schätzung (Stichprobe von 1).

  • Objektiv auf maximale Blende stellen.

  • Fokussieren Sie ein Objekt im Unendlichen auf ein Blatt Papier.

  • Messen Sie vom fokussierten Bild bis zur Referenzebene auf dem Objektiv - sagen wir, die Sitzebene auf dem Kameragehäuse.
    Verwenden Sie die Referenzebene, die nach den besten Ratschlägen die effektive Linsenmitte ist.
    Siehe Beispiel unten

  • Schauen Sie durch das Objektiv und messen Sie die maximale Blende ODER den Durchmesser, der nach bestem Rat verwendet werden sollte.

Versuch: Nikkor 50 mm, f/1.8

Gemessener Durchmesser des optischen Pfades beim Blick in das Objektiv ~ = 28 mm
Unter Verwendung von f = Brennweite / Blende

f Bezugsebene

1,78 Linsen-zu-Körper-Auflageebene 2,5 vordere Elementoberfläche 1,5 hintere Elementoberfläche.

Der Versuch, dies mit einer Reihe von Objektiven bekannter Blendenöffnung zu versuchen, kann Aufschluss darüber geben, wie genau diese Methode ist und welche Messebenen und Durchmesser verwendet werden sollten. Und vielleicht auch nicht :-).

Die Blendenöffnung wird normalerweise als Blendenzahl angegeben, das Verhältnis von Brennweite zu effektivem Blendendurchmesser.

Ein 50-mm-Objektiv mit einer effektiven Blende von 50 mm hat eine Blendenzahl von 1,0

Wenn Ihr Objektiv ein 100-mm-Objektiv ist und das vordere Element (die Eintrittspupille, effektive Blende des Objektivs) 35 mm misst, beträgt die maximale Blende 1: 2,8

Theoretisch reduzieren die Blendenlamellen, die nicht perfekt abgerundet sind, die Lichtmenge, die durch das Objektiv fällt, leicht und führen zu einem winzigen Fehler in der Berechnung. Ich bin kein Mathematiker, aber ich denke, der Fehler ist mikroskopisch genug, um ignoriert zu werden.

Ja. In meinem Fall kenne ich jedoch weder die Brennweite noch die Blendenzahl, also frage ich mich wirklich, ob es möglich ist, die Lichtstärke zu berechnen, indem man die Größe der Eintrittspupille misst. Die Fehlerursache durch die Messer kann ich vernachlässigen.
Wie wäre es, wenn Sie Ihre Kamera auf einem Stativ montieren und ein Zoomobjektiv verwenden und die Brennweite der beiden Objektive vergleichen, um zu versuchen, die Brennweite Ihres unbekannten Objektivs zu erraten? Es sollte funktionieren und Sie sollten eine einigermaßen genaue Berechnung erhalten.
Das ist eine gute Idee, aber ich würde es gerne als eine Art Validierungsschritt belassen. Was ich beweisen möchte, ist, ob durch die ausschließliche Kenntnis der Größe der Eintrittspupille Informationen über die gesammelte Lichtmenge gewonnen werden können.
Kann ich die Lichtsammelkraft einer Linse durch Messen der Größe der Eintrittspupille abschätzen?
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