Poner un sensor en la longitud focal de, detrás de, o en la frente?

Question

Mi intuición me dicen que en la longitud focal de una lente convexa que la luz que converge a un punto. Siguiendo esa lógica, tendría sentido para mí que una cámara chip debe ir ligeramente en la frente o ligeramente detrás del punto focal con el fin de exponer todo el chip de la luz entrante. Esto produciría una normal o invertida de la imagen, respectivamente.

Al investigar esta pregunta, he leído a través de estos artículos:
1) Wikipedia - Longitud Focal
2) Paragon Prensa - Longitud Focal
3) El Foro De Fotos

Que todos están de acuerdo en que el sensor DEBE ser colocado EN la longitud focal, no delante ni detrás.

¿Cómo funciona un chip colocado en la longitud focal no sólo producen una mancha blanca de la luz en el centro?

Answer 1

Cuando las lentes son modelados (con la óptica geométrica aproximaciones) de lo que normalmente se muestra es una sola, matemática, punto de origen del emisor igualmente en todas las direcciones (o en todos las direcciones), y la lente, a continuación, transforma ese punto de origen a otro punto detrás de la lente.

Cuando los rayos llegan en paralelo, como se muestra arriba (cortesía de Wikipedia), usted puede pensar que se como poner el punto de origen antes de la lente, esencialmente, a una distancia lo suficientemente lejos como parece ser a $\infty$, como una estrella.

Pero, los rayos no tienen que venir de $\infty$, la mayoría de las cámaras tienen un rango focal que puede cambiar para hacer lo que se llama imagen de un número finito de conjugado se muestra a continuación (cortesía de Wikipedia) por un solo punto de origen:

Esto es lo que la formación de la imagen es, la transformación de algunos emisores de punto de origen en el frente de la lente a otro punto en el plano focal. Si el detector se desplaza desde el plano focal, se puede ver en los rayos en las fotos y ver que no se cruzan. En la práctica, esto se traduce en desenfoque desenfoque, donde un punto es fotografiada a algunas de las grandes "blob." Es esencialmente porqué de enfocar los objetos se ven borrosos.

En la práctica, un objetivo no sólo la imagen de un punto, como generalmente se ve en los ejemplos, es la imagen de toda una escena. Esa escena puede ser pensado como un tridimensionales del volumen de los muchos, muchos apuntan fuentes de todos los emisores al mismo tiempo! Entonces, dependiendo de la distancia a la lente del detector, existe un plano para que todos apuntan fuentes de la mentira en que plano se tomarán imágenes de los puntos en el detector, y que será el "foco" de la parte de la imagen, y todos los otros puntos será "borrosa." En la imagen de arriba, la línea verde con la etiqueta "objeto" sería un avión. La mayoría de las cámaras tienen el detector paralelo a la lente, que crea planos de enfoque esencialmente perpendicular a cualquier dirección que apunta la cámara. Tilt-Shift lentes de conseguir alrededor de esto, esencialmente por la "inclinación" el detector plano, y por lo tanto el "en el plano de enfoque" en la escena.

Creo que este punto es donde la confusión radica, los ejemplos son sólo muestra de cómo un lente funciona con una fuente en un punto (como un pequeño LED), pero las escenas son colecciones de básicamente un número infinito de fuentes puntuales.

Answer 2

Más detalladas diagramas pueden ayudar.

Es sólo que los rayos de "infinito" que llega a un enfoque en un punto en la "distancia focal" de la distancia de la lente. Estos son los rayos paralelos, o muy cerca del paralelo, procedente de algún punto de los objetos lejanos. La dirección de la que provienen determina el lugar en el plano focal en el que confluyen. Algunas de las ilustraciones que pretenden explicar la óptica show de rayos como los rosas, en el eje óptico, pero no muestran nada como el verde de los rayos, de modo que los no expertos en óptica no podría asimilar lo que está pasando.

Una fuente de luz no tan lejos emite (o refleja) los rayos que divergen. La lente no está lo suficientemente lejos que podemos pretender que los rayos son paralelos. Los rayos convergen en algún lugar más lejos que el estándar de plano focal. Hay una ecuación que relaciona las distancias:

1/D1 + 1/D2 = 1/F

Tenga en cuenta que los rayos de luz desde cualquier punto de cualquier objeto que va a salir en todas las direcciones, sólo nos ilustran y hablar de los que se producen al golpear la lente de la cámara y, por lo tanto, se centró (esperamos) en la película o CCD.

Cuando fotografiamos algo lejos, como un amanecer y los árboles, los rayos son casi paralelos, por lo que se centrará en F. El paisaje es D1=infinito. La ecuación se simplifica a D2=F. por Lo tanto queremos que la película o CCD en el plano focal.

Siendo este el internet, debo mostrar un gato de la foto. Los gatos están cerca de la cámara (D1 = 3 pies) y así los rayos de luz convergen más allá de un plano a F, en D2 de la fórmula. Esta es la razón por la que hemos de "enfoque" de la cámara.

En cualquier caso, vemos una imagen completa, no una sola gota de luz en el centro, debido a los diferentes puntos de la escena de enviar la luz de diferentes direcciones hacia la cámara (y hacia todo lo demás, pero caso omiso de esas) y por lo tanto de la tierra en diferentes puntos de la película o CCD.

Answer 3

Sí - es un enfoque parralel haz de luz de un objeto en el infinito hasta un punto (en un mundo ideal). Así que realmente parralel de la viga (de, por ejemplo, una estrella) debería ir a un punto, como en el primer ejemplo en la imagen.

Ahora imaginemos un parralel par de rayos que vienen desde un ángulo ligeramente diferente (diferente de la estrella), que también llegaría a un punto ligeramente por encima o por debajo de la primera serie en el F, pero todavía en el mismo plano focal (la línea vertical).

Esto es lo que hace que una imagen