Scheinbarer Widerspruch in Wikipedia über hintere Knotenpunkte und wie die Hauptebene mit der Brennweite zusammenhängt

„ Denn wenn der Brennpunkt, der Punkt, wie ich ihn verstehe, wo alles Licht zusammenläuft, auf der Filmebene wäre, würde ein Bild nicht gerendert werden, es wäre nur ein nicht unterscheidbarer Lichtpunkt.“

Dieses Verständnis ist falsch ... an allen Punkten einer Objektivlinse ist das gesamte Licht vorhanden, das zur Bildung eines Magiers erforderlich ist (ein Teil des Gesamtlichts). Aus diesem Grund können Sie ein 200-mm-f/4-Objektiv (50-mm-Objektivelement) und ein 200-mm-f/2-Objektiv (100-mm-Objektivelement) verwenden. Es ist genauer, den Bereich der Objektivlinse (Blende, f#) als „Stapeln von Bildern“ zu verstehen.

Der Punkt, an dem alles Licht konvergiert, ist dann dort, wo alle Quellpunkte aus allen Bereichen des Objektivelements als ein einziger Punkt in der Bildebene zusammenlaufen. dh eine Punktquelle in der Szene konvergiert als Punkt auf dem Sensor.

Dies ist ein verwandtes Diagramm, das ich in Bezug auf DoField/DoFocus erstellt habe, aber es zeigt das Konzept. Die Lichtwege/Lichtwege mit schmaler Apertur existieren auch in dem Bild mit breiter Apertur; Ich habe sie nur aus Gründen der Klarheit/Einfachheit nicht aufgenommen. Nur die blaue Quelle ist scharf fokussiert; und das Bild mit schmaler Apertur ist dunkler (grau), weil weniger Bilder (Lichtpfade) auf der Bildebene fokussiert/gestapelt/kombiniert sind.

Die Brennweite einer Linse ist eine Messung, die durchgeführt wird, wenn die Linse ein weit entferntes Objekt wie einen Stern abbildet. Wenn die Linsenstruktur einfach symmetrisch ist (konvex – konvex), dann wird diese Messung von der Mitte der Linse zum fokussierten Bild genommen. Ein entferntes Objekt ist unendlich weit entfernt, wenn seine Lichtstrahlen als Bündel paralleler Strahlen auf das Kameraobjektiv treffen.

Für alle praktischen mathematischen Zwecke befindet sich ein Objekt in einer unendlichen Entfernung von 1000 Metern (1000 Yards). Die Strahlspur beginnt an einem einzelnen Punkt auf dem Motiv und wird dann erweitert, um zu zeigen, wie sie die Linse durchquert. Die Strahlspur wird dann fortgesetzt und zeigt ihren Weg stromabwärts von der Linse. Bei richtiger Fokussierung zeigt die Spur in der Kamera ein Dreieck, dessen Spitze gerade die Oberfläche des digitalen Bildsensors oder Films berührt. Der entscheidende Punkt ist, dass die Strahlspur nur ein einzelner Punkt auf dem Motiv ist.

Tatsächlich könnte jeder Punkt zu diesem Thema strahlverfolgt werden. Eine solche Strahlenspur zeigt, dass jeder Punkt auf dem Objekt eine Strahlenspur hat, die einem Lichtkegel ähnelt. Sie sehen, das Objektiv funktioniert, indem es das Licht von einem Motiv (Vista) in einen Googolplex von Lichtkegeln bricht. Jeder hat eine Spitze. Da alle Linsen optische Defekte haben, die als Aberrationen bezeichnet werden, ist der Scheitelpunkt jeder Strahlenspur, wenn sie auf dem Sensor abprallen, niemals ein Punkt; Es ist eigentlich ein winziger Lichtkreis, der anderen gegenübersteht und gezackte Grenzen hat. Weil es als ein unvollkommener Kreis betrachtet wird, der mit anderen durcheinander gebracht wird, wird es als ein Kreis der Verwirrung bezeichnet. Das von der Linse abgeleitete Bild besteht somit aus unzähligen Lichtkegeln mit jeweils einer Spitze, die auf den Sensor trifft. In der Regel ist eine Strahlspur zur Darstellung der Brennweite nur eine Spur eines Strahls, der durch die Mitte (Achse) der Linse geht.

Augenoptiker sind nicht in der Lage, diese Abbildungsfehler zu beseitigen. Das Beste, was getan werden kann, ist, jeden zu mildern. Dies geschieht, indem die Linse so konstruiert wird, dass sie aus mehreren Glaselementen besteht. Einige sind dichtes Glas, einige sind weniger dicht, einige sind konvex mit positiver Stärke und einige sind konkav mit negativer Stärke. Einige sind zusammenzementiert, andere sind luftbeabstandet. Der Luftraum hat eine Figur (Form), die durch die Linsenoberflächen gebildet wird, die ihn einschließen. Dieser linsenförmige Luftraum wirkt auch wie eine schwache Linse. Es gibt sieben Haupttypen von Aberrationen. Zur Abschwächung sind sieben oder mehr Glaslinsen unterschiedlicher Stärke erforderlich. Da das Kameraobjektiv ein komplexes Glasarray ist, sind die Messpunkte, die zum Ermitteln der Objektentfernung und der Bildentfernung verwendet werden, zwei Himmelsrichtungen oder Knoten. Ihre Platzierung fällt wahrscheinlich nicht in die Mitte des Objektivtubus. Der vordere Knoten ist der Messpunkt für die Objektentfernung. Der hintere Knoten ist der Messpunkt für die Bildentfernung.

Der Optiker verwendet wahrscheinlich Linsen mit unterschiedlichen Stärken, was dazu führt, dass die Knotenpunkte verschoben werden. Bei einem echten Teleobjektiv ist der hintere Knoten im Vergleich zu einem langen Objektiv mit derselben Brennweite nach vorne verschoben. Es kann sogar vor dem Objektiv in die Luft fallen. Dadurch wird der Objektivtubus verkürzt, was ihn weniger umständlich macht als sein Gegenstück mit langem Objektiv. Oft hat ein Weitwinkelobjektiv eine zu kurze Brennweite, um den Bildsensor / Film zu erreichen. Der Optiker verschiebt den hinteren Knoten, um den Backfokus zu verlängern (Abstand letzte Linse zu Film/Sensor).

Die Brennweite wird vom hinteren Knoten bis zur Spitze des Kegels der bilderzeugenden Strahlen gemessen. Wenn wir auf ein Objekt fokussieren, das näher als unendlich ist, wird der Kegel der bildgebenden Strahlen aufgrund der Tatsache verlängert, dass er dann eine begrenzte Brechkraft hat. Brechen ist lateinisch für nach hinten oder innen biegen.

Der entscheidende Punkt für Sie: Strahlenspuren zur Darstellung der Brennweite sind vereinfachte Zeichnungen, wahrscheinlich sind nur die axialen Strahlen dargestellt. Die Funktionsweise eines Objektivs besteht darin, das Motiv in unzählige Punkte zu zerlegen. Jeder sendet Lichtstrahlen aus, die das Kameraobjektiv durchqueren. Jeder zeichnet einen Lichtkegel nach. Es wird einen Googolplex aus Lichtkegeln und somit einen Googolplex aus Verwirrungskreisen geben. Beim Fokussieren auf Objekte, die näher als unendlich sind, fokussieren wir, indem wir das Objektiv weiter vom Film / Sensor wegbewegen. Niemand hat gesagt, dass dieses Zeug einfach ist!

Ich glaube, ich sehe jetzt die Verwirrung (sorry, langsam bei der Aufnahme) .

Die meisten Linsen- und Abbildungsdiagramme erwecken tatsächlich den Eindruck, dass das gesamte Licht im Fokuspunkt auf einen Punkt trifft, das steckt sogar im Namen. Das ist jedoch nicht das, was tatsächlich passiert. Der kleinste Lichtpunkt ist eigentlich ein Bild , kein Punkt .

Die Brennweite eines Objektivs bezeichnet den festen Bildabstand der Fokussierung bei unendlicher Gegenstandsweite. Dieser Brennpunkt ist eigentlich ein Brennbild .

Dieses Diagramm aus einem alten Physikbuch zeigt dies besser als die meisten anderen:

Beachten Sie, dass letztes (f) At infinity . Der Fokuspunkt F' ist dort, wo sich das Bild bildet, es ist nicht wirklich ein Punkt .

(c) & (d) erklären die Makrofotografie.

Wenn wir in der Fotografie von Licht sprechen, das auf der Bildebene konvergiert , sprechen wir von Licht von einem bestimmten Punkt im Sichtfeld der Kamera, das auf der Ebene konvergiert, die den Film oder den digitalen Bildsensor enthält. In der Fotografie wird diese Ebene als Fokusebene oder Bildebene bezeichnet . Im Wissenschaftsbereich der optischen Physik werden die Begriffe Brennebene und Brennpunkt ganz anders definiert. Wenn man solche Begriffe liest, ist es wichtig zu verstehen, welche Verwendung für sie verwendet wird.

Licht von einem einzelnen Punkt im Sichtfeld der Kamera fällt auf die gesamte Oberfläche der Vorderseite des Objektivs. Wenn das Objektiv in der Entfernung, in der sich diese Punktlichtquelle von der Kamera befindet, richtig fokussiert ist, konvergiert das Licht von diesem einzelnen Punkt, das auf die gesamte Oberfläche der Vorderseite des Objektivs fällt, auf denselben Punkt in der Bildebene. Licht von anderen Punkten im Sichtfeld der Kamera, die denselben Abstand haben, konvergiert ebenfalls auf Punkte auf der Bildebene, aber die Punkte, an denen das Licht von verschiedenen Punktquellen auf der Bildebene konvergiert, sind nicht derselbe Punkt. Licht, das in einem Winkel ist, sodass es sich in der oberen linken Ecke des Sichtfelds der Kamera befindet, wird in der unteren rechten Ecke der Bildebene konvergieren. Licht, das in einem Winkel ist, sodass es sich in der oberen Mitte der Kamera befindet. s Sichtfeld konvergiert in der unteren Mitte der Bildebene der Kamera. Licht, das sich in der Mitte rechts des Sichtfelds der Kamera befindet, konvergiert in der Mitte links der Bildebene der Kamera und so weiter.Nur Licht, das sich auf der optischen Achse des Objektivs befindet, wird in der Mitte der Bildebene der Kamera gebündelt.

Wenn eine Linse auf unendlich fokussiert ist, ist die betreffende Punktlichtquelle weit genug entfernt, so dass das Licht von diesem Punkt, das die Vorderseite der Linse erreicht, ausreichend kollimiert ist, um von einer unendlichen Lichtquelle nicht zu unterscheiden weit weg. Betrachten Sie einen Stern. Wir betrachten es als eine Punktlichtquelle. Aber Sterne sind riesig! Sie haben einen viel größeren Durchmesser als das vordere Element aller Objektive, die ich je gesehen habe! Daher sind die Lichtstrahlen eines Sterns (mit Ausnahme unserer eigenen Sonne, die von der Erdoberfläche aus gesehen einen Durchmesser von etwa einem halben Bogengrad hat), die eine Linse hier auf der Erde erreichen, fast perfekt parallel. Dies bezeichnen wir als kollimiertes Licht.

Wir sprechen nicht davon, dass alles Licht, das aus jedem denkbaren Winkel auf die Vorderseite des Objektivs fällt, auf denselben Punkt in der Abbildungsebene konvergiert. Wir sprechen über Licht von einem bestimmten Punkt im Sichtfeld der Kamera, das auf einen bestimmten Punkt des Films oder Sensors der Kamera fällt.

Es scheint, als würden Sie durch die zwei verschiedenen Arten von Strahlendiagrammen, die häufig vorkommen, ins Stolpern geraten. Sie sehen ähnlich aus, zeigen aber zwei sehr unterschiedliche Dinge. Man verfolgt mehrere Strahlen kollimierten Lichts von einer einzigen Punktquelle im Unendlichen. Der andere verfolgt einzelne Strahlen, die von jedem der mehreren Punkte innerhalb des Sichtfelds der Linse auf die Vorderseite der Linse treffen. Im ersten Fall konvergieren die Strahlen auf der Sensor/Film/Brennebene. Im zweiten Fall kreuzen sich die Strahlen von gegenüberliegenden Seiten des Objektivs auf halbem Weg zwischen dem Objektiv und dem Sensor/Film/der Brennebene. Diese beiden Arten von Diagrammen zeigen nicht dasselbe.