Как системы катадиоптрических камер показывают весь кадр, несмотря на то, что зеркало закрывает центр?

Question

Я новичок, и недавно я начал читать о катадиоптрических системах. Хотя я понимаю, как их можно использовать для имитации более длинных фокусных расстояний, я все еще не понимаю, как захватывается весь кадр, поскольку зеркало заслоняет центр. Вопрос, вероятно, тривиален, но я не смог найти ответ в Интернете.

Answer 1

На изображении не будет черного пятна и (очень узкой) области изображения, на которую в фокусе это не повлияет. Но центральное зеркало воздействует на не в фокусе области.

Не сфокусированные точки света, которые при съемке с обычным объективом образуют «шарики боке», становятся кольцами. Некоторые фотографы, такие как Шихья Коватари из Японии, используйте это для художественного эффекта.

Многие обычные стрелки находят области вне фокуса как интерпретируемые катадиоптрическими линзами, отвлекающими (они могут быть немного дикими).

Answer 2

Краткий ответ:

Каждая точка на пропускающей поверхности (часть, которая пропускает свет в объектив) передней части любого объектива освещается каждой точкой света в поле зрения. Затем объектив (более или менее успешно) фокусирует все эти точки света в виртуальное изображение на сенсоре или пленке, воссоздающей сцену в поле зрения.

---

Свет от объекта, который появляется в верхней части сцены, если смотреть через объектив, не просто проходит через верх объектива. Свет от этого пятна попадает на всю переднюю поверхность линзы под разными углами. То же самое верно для любой другой точки в поле зрения - свет от всех этих точек попадает в каждую точку на передней части объектива. От того, насколько хорошо объектив фокусирует весь свет, падающий на всю его переднюю поверхность, на датчик изображения или кусок пленки, определяется оптическое качество объектива.

Если центральная часть передней части объектива закрыта, как в случае катадиоптрических линз, свет от предметов в центре поля зрения все еще попадает в объектив, поскольку часть света от этих предметов попадает края линзы, а затем фокусируется линзой на центр датчика или пленки.

Из-за этих предметов в центре поля зрения объектива пропадает свет. Это свет, который попал бы в линзу под самым прямым углом (то есть параллельно оптической оси линзы), и эта потеря отражается в свойствах изображений, созданных с использованием катадиоптрических конструкций. Мы называем свет, параллельный коллимированному свету оптической оси объектива. Существует также свет, который теряется от предметов, которые не находятся в центре поля зрения объектива, но в этом случае потерянный свет исходит от большего угла относительно оптической оси объектива. Чем больше угол, под которым луч света находится к оптической оси линзы, тем «меньше коллимируется» этот свет.

Эффект коллимированного света, исходящего от предметов вблизи центра поля зрения объектива, и менее коллимированный свет от предметов, находящихся не вблизи центра поля зрения объектива, придают катадиоптрическим линзам уникальные оптические свойства. , Одним из наиболее заметных из этих уникальных свойств является «бубликовая» форма боке, получаемого при использовании такого объектива. Потеря наиболее коллимированного света из центра поля зрения объектива также влияет на разрешение объектов в центре поля зрения объектива. Чем больше разница между расстоянием до источника света и расстоянием, на котором сфокусирован объектив, тем больше потеря коллимированного света влияет на разрешение и яркость этой части изображения.

Answer 3

Думайте о том, что изображение представляется полностью покрытым крошечными прозрачными точками. Отраженный свет от каждой точки излучается. Некоторые лучи, исходящие из каждой точки, попадают в объектив. Более того, с этого момента некоторые лучи будут попадать в центр линзы, некоторые - в левый край, а некоторые - в правый центр линзы. Другими словами, некоторые световые лучи из каждой точки попадают повсюду на поверхность линзы. У каждого будет свой путь перемещения, измененный кривой линзы. Все световые лучи из данной точки будут следовать новому пути. Трассировка лучей показывает, что они будут сходиться и изображать как одну точку. Это точка изображения, которую мы можем сфотографировать или увеличить с помощью линзы окуляра. Не все эти лучи попадут в плоскость изображения. Некоторым будет мешать грязь на линзе. Некоторым будет препятствовать препятствие, подобное второму зеркалу. Изображение формируется независимо от отсутствующих лучей. Главный эффект пропущенных лучей состоит в том, что изображение будет более тусклым, потому что некоторые лучи не были доступны для передачи своей световой энергии.

Вы можете проверить это, установив центральную блокировку на объектив камеры. Вы можете наклеить на объектив камеры круглый лист бумаги и сделать снимок. Вы обнаружите, что камера будет по-прежнему изображение. Обычной практикой является нанесение на объектив линз краской для точной регулировки яркости изображения. Принтеры увеличенного размера, использующие кластерные линзы, проецируют несколько негативных изображений одновременно для высокоскоростной печати школьных изображений. Вы знаете, пакеты с маленькими и большими фотографиями сделаны для продажи в школе. Объективы кластера должны быть скорректированы по скорости, в противном случае некоторые изображения будут слишком темными, а некоторые - светлыми. Мы бы украсили те, которые пропускают слишком много света, черной краской. Звучит глупо - но это работает без значительного ухудшения изображения.

Answer 4

Конус световых лучей, собранных по бокам переднего линзового элемента, отражается от центрального зеркала, которое отражает лучи дальше к заднему линзовому элементу. Кривизна зеркал позволяет проецируемому изображению несколько раз изменять свой размер, а также исключает отражение центрального зеркала из самого отражения.

Вот хороший пример того, как свет распространяется внутри, взятый из этой статьи в Википедии .