Как линзы контролируют «проекцию»?

Question

Чем объектив «рыбий глаз» отличается от обычного ортолинарного объектива? Как реальные линзы действуют иначе, чем идеальная «тонкая линза» или точечная дыра, с точки зрения того, как трехмерная сцена спереди проецируется на фокальную плоскость?

Повторим еще раз: как отличается тем, что линза имеет форму, отличную от традиционных заземляющих линз? «Они делают» - это не ответ!

Как выглядит профиль такой линзы и как образцовые лучи фокусируются на плоскости, но искажают изображение? На чем основана математическая концепция?

Answer 1

Предположение, что асферические линзы создают "ненормальные" проекции, неверно.

В обычных сферических линзах нет ничего "нормального" , за исключением того, что мы можем производить их дешево. Вы не получаете прямолинейную проекцию только потому, что использовали сферические линзы, вам приходится бороться за точную прямолинейную проекцию (если это ваша цель). Пинхол автоматически становится прямолинейным, это просто геометрия, но как только мы отходим от тонких линз, появляется много взаимно влияющих и нелинейных параметров и много степеней свободы. Измените кривизну линзы, расстояние, показатель преломления - и вы получите различные аберрации, проекции, искажения, все, что угодно. Апферические линзы - это только один шаг вперед, а не нечто принципиально иное.

Кстати, это Патент США №3737214 компании Nikon - объектив «рыбий глаз», состоящий только из сферических линз.

Как вы можете создать такую ​​вещь? Основные идеи исходят от великих предшественников, и теперь вы используете компьютерное приложение, которое рассчитывает все и может автоматически оптимизировать определенные параметры в соответствии с заданными критериями. Например, это из OSLO (коммерческий, доступна бесплатная пробная версия):

Игра с таким программным обеспечением - отличный способ почувствовать, как на самом деле работает конструкция объектива (даже если вы используете его только для «разбивания» существующих примеров и наблюдения за ухудшением производительности)

Answer 2

По форме, плотности и показателю преломления каждого элемента линзы, а также по физическим отношениям между каждым элементом в линзе. Короче говоря, это зависит от конструкции объектива.

Вот блок-схема Canon EF 15 мм f / 2,8 рыбий глаз (слева), EF 14 мм f / 2,8 л (справа) и блок-схема EF 14 мм f / 2,8 л II (внизу):

Обратите внимание на разницу в форме переднего элемента «рыбий глаз» по сравнению с аналогичной формой двух прямолинейных линз? Вот почему проекция объектива имеет форму «рыбий глаз», а не прямолинейную форму.

Линза «рыбий глаз» имела более плоскую поверхность на передней стороне переднего элемента, но гораздо более узкую кривую радиуса на задней стороне. Это приводит к тому, что линзовый элемент по краям намного толще, чем посередине, и это позволяет форме проекции быть такой, какой она есть. Прямолинейные линзы (с таким же фокусным расстоянием, как у рыбьего глаза) имеют передние элементы, которые более изогнуты спереди, но кривая задней части линзы имеет радиус, намного более близкий к радиусу кривой передней части линзы и только умеренно толще по краям по сравнению с центром линзы по сравнению с рыбьим глазом. Все, что находится за первыми двумя элементами объектива «рыбий глаз», и за первыми четырьмя элементами двух других объективов, в значительной степени либо являются фокусирующими элементами, либо корректирующими элементами, которые не оказывают большого влияния на форму проекции объектива. были определены на переднем конце.