Por que os objetos distantes são invertidos através de uma lente, mas não através do visor?

9

Quando olho através de uma lente, a imagem de objetos distantes fica invertida, mas ao olhar o visor da minha câmera, eles não o são. Por que é isso?

Estou tendo dificuldade para entender por que objetos distantes são invertidos em primeiro lugar.

Alguém poderia fornecer uma explicação ou diagramas de raios (de preferência usando uma fonte pontual em um objeto e incluindo a lente no olho humano)?

EDIT: Obrigado a todos, agora entendo por que os objetos distantes de uma lente aparecem invertidos. Mas agora alguém pode explicar como os elementos da câmera fazem com que objetos invertidos distantes apareçam na vertical, sem que objetos normais próximos apareçam de cabeça para baixo?

EDIÇÃO 2: Não posso fornecer uma imagem agora porque estou na escola, mas você sabe como quando olha através de uma lupa e objetos distantes serão invertidos e embaçados, mas objetos próximos serão nítidos e eretos (normal)?

É o que está acontecendo quando olho através das lentes da minha câmera enquanto elas não estão conectadas à câmera, mas quando elas estão conectadas à câmera e olho através do visor (ou filme processado), todos os objetos na imagem produzida são a mesma orientação.

Isso significa que a lente não produz imagens como uma lupa, porque os objetos nas imagens produzidas no filme são todos da mesma orientação? Ou isso significa que uma lupa não produz objetos com orientações diferentes? Se uma lupa não funciona, por que parece e os diagramas de lentes convexos estão errados (eles mostram uma imagem virtual na vertical para objetos próximos e imagens reais de cabeça para baixo para objetos distantes)? Uma lupa não é apenas uma lente convexa?

Parece uma lupa quando olho através das lentes. Por isso pensei que a lente produzia objetos com orientações diferentes. Isso também se aplica aos diagramas de lentes convexas abaixo, que mostram objetos com orientações diferentes.

Então a lente produz objetos com orientações diferentes ou não ??? Se não, por que parece quando olho através das lentes, e também com base nos diagramas de lentes convexas, parece que deveria. Caso contrário, como as outras lentes no acessório de lente da câmera corrigem a lente convexa. E se sim, por que o filme e o visor mostram objetos com a mesma orientação?

Desculpe por pedir tanto. Isso é tão confuso!

EDIÇÃO 3: Foi assim que pensei que uma lente de câmera funcionaria: Lentes

Esqueci de mencionar na EDIT 2 que parece que objetos próximos nem deveriam aparecer no filme com base nos diagramas.

Eu ainda não entendo ... = (

EDIT 4: Portanto, objetos realmente próximos à lente da câmera não devem aparecer no filme, correto?

Então ... Por que todos os objetos no visor aparecem na posição vertical ??? Como meu olho está revivendo os raios de luz de objetos próximos (imagens verticais virtuais) e objetos distantes (imagens reais invertidas) não devem realmente fechar objetos e objetos mais distantes, com orientações diferentes? Assim como olhar diretamente pela lente? Como o visor muda alguma coisa?

Edição 5: Muito obrigado a todos. Obrigado pela ajuda.

"Qualquer coisa próxima o suficiente para formar uma imagem virtual não é focada na tela de foco"

Digamos que eu coloque uma caneta bem na frente da lente e olhe através dela diretamente. A imagem que eu vejo está na vertical, então isso significa que é uma imagem virtual. Agora, digamos que eu coloque a lente na câmera e olhe através do visor. Ainda consigo ver a caneta, mas está embaçada (porque a distância focal é maior, certo?). A lente forma uma imagem virtual da caneta, mas ainda posso vê-la no visor. Por que é isso? Se o visor me mostrar exatamente o que seria no filme, não deverá mostrar a caneta (com base nos diagramas da imagem acima)?

EDIT 6: Talvez deva formar uma imagem embaçada. Como uma câmera pin hole ou algo assim. Em qualquer caso, obrigado por toda a ajuda a todos. Eu sei que pode ser frustrante tentar me ensinar. Eu posso ser bem densa às vezes.

Brandon K
fonte
11
Os visores invertem a imagem para você, nas SLRs, aquele pequeno bloco de aparência de pirâmide na parte superior da câmera é um pentaprisma (prisma de 5 lados) que faz a mágica óptica e nas câmeras eletrônicas é apenas assim. Nas câmeras TLR e de visualização antigas, a imagem é, de fato, invertida e invertida na "tela". Alguém vai ter de lidar com os diagramas ópticos para você =)
Patrick Hughes
Eu não sei muito sobre óptica (talvez você possa fazer essa pergunta sobre a física SE ou algo assim), mas o conceito é semelhante a quando você segura uma lupa no comprimento do braço e olha através dela.
J. Walker
2
Objetos distantes e próximos terão a mesma orientação com a mesma lente. Caso contrário, imagens com objetos próximos e distantes pareceriam muito estranhas!
Por favor, leia o meu perfil
11
Na edição: eles não . Você pode postar uma imagem ilustrando o que está vendo?
Por favor, leia o meu perfil
11
Em relação à Edição 4: quando você olha pelo visor da câmera, não está olhando diretamente pela lente. Além do prisma invertido e da ótica do visor, você está vendo uma tela de foco ou vidro fosco que mostra a imagem formada pela lente. Está à mesma distância da lente que o filme ou sensor. Qualquer coisa próxima o suficiente para formar uma imagem virtual não é focada na tela de foco, para que você não a veja como imagem ampliada no visor. Você não tem o caminho claro para a lente que faz quando remove a lente da câmera e a segura no olho.
coneslayer

Respostas:

9

É "fácil o suficiente" explicar a pergunta básica com um diagrama de raios ou meios semelhantes - veja abaixo,
mas é importante perceber que a resposta para por que as imagens do visor ou do olho humano não são invertidas é "por design" ou "porque" ( escolha um, ambos iguais). Ou seja, o sistema exige que o resultado seja de uma certa maneira; portanto, quaisquer etapas necessárias para implementar o resultado são fornecidas.

No caso de um visor, lentes extras, espelhos ou prismas (ou uma combinação destes) são adicionados conforme necessário para alcançar o resultado final. A verdadeira questão não se torna "por que isso acontece", mas como isso é feito.

No caso do olho humano, a imagem na Retina ESTÁ invertida e o cérebro olha para ela da "maneira correta", no que diz respeito ao espectador.

As informações abaixo deste excelente site mostram como funciona a inversão básica.

insira a descrição da imagem aqui

Veja também -> Mais sobre diagramas de raios


No caso dos olhos, a imagem é invertida: { A partir daqui - baixa tecnologia, mas interessante }

insira a descrição da imagem aqui

http://www.quantumtheatre.co.uk/Lights%20&%20Sounds%20notes%20Key%20Stage%202_files/image022.jpg


IMPORTANTE:

Observe que, embora a imagem acima prenda sua atenção, pois demonstra inversão, ela realmente faz um trabalho muito ruim ao mostrar como a lente ocular funciona. À medida que as lentes oculares são cada vez mais incorporadas na córnea, a interação ar-córnea faz a maior parte das 'lentes', enquanto a interface córnea-lente gerencia apenas cerca de 10% da curvatura total.

Uma excelente discussão sobre isso está disponível aqui - veja abaixo Em seu olho e uma imagem razoavelmente correta de como a luz é realmente dobrada pelo olho.

insira a descrição da imagem aqui

Russell McMahon
fonte
2
As pessoas podem parar de dizer que o cérebro muda a imagem! A imagem projetada é tão "revertida" pelo cérebro quanto pelo software de uma câmera - não há nada que exija que o sensor (nos olhos ou digitalmente) seja orientado da mesma maneira que o sujeito é ...
SoftMemes
Hmm, nunca pensei nisso dessa maneira.
Brandon K
@ Freed - se você tentou se olhar no espelho para controlar seu mundo, pode reconsiderar :-). Eu sei o que você quer dizer, mas a necessidade é que o que está à sua direita fisicamente seja percebido como seu direito e onde, por exemplo, está sua mão direita. Para você interagir com a realidade de forma consistente, ajuda (mas não é essencial) se todos os sensores tiverem um conjunto de regras consistente. Por exemplo, os dentistas se tornam especialistas em trabalhar invertidos ou não, conforme a situação exige. O "cérebro inverte a imagem" é uma abreviação útil, pois significa que apresenta as informações de uma maneira que se integra ao sistema geral do sensor.
Russell McMahon
11
@ Russel, é exatamente pelas razões pelas quais você descreve que eu não concordo em dizer que o cérebro inverte a imagem. Dá a impressão de haver um esforço mental extra envolvido na visão, porque o que está acontecendo no mundo exterior está embaixo na imagem projetada no olho.
SoftMemes 22/03
@Freed - semelhante aos brinquedos infantis com lentes multifacetadas que pretendem simular a visão dos insetos. Não! Se os insetos tivessem essa percepção do mundo, eles não poderiam funcionar.
Por favor, leia meu perfil
1

Este link fornece uma boa resposta (um pouco complexa) para sua pergunta.

Em resumo:

  • Um elemento normal da lente amplia, mas está limitado a um determinado fator de ampliação
  • Combinações complexas de lentes podem obter mais ampliação e inverter a imagem devido aos diferentes atributos das lentes e seu uso na objetiva. (Você pode capturar o feixe de uma lente atrás do ponto focal e reorientá-lo com outra lente-> inverte a imagem)
  • Um pentaprisma inverte a imagem quando é enviada para o visor, para que você tenha a "aparência" final da imagem e possa trabalhar com ela.
mmlac
fonte
1

"Anti-foco" de objetos a menos de 1 comprimento focal da lente:

  • Isso aborda uma das perguntas que surgiram durante suas "Edições", mas não está implícita na sua linha de assunto.

A pergunta: este é um resumo da sua pergunta - todo o texto é seu.

  • Esqueci de mencionar na EDIT 2 que parece que objetos próximos nem deveriam aparecer no filme com base nos diagramas.

  • EDIT 4: Portanto, objetos realmente próximos à lente da câmera não devem aparecer no filme, correto?

  • "Qualquer coisa próxima o suficiente para formar uma imagem virtual não é focada na tela de foco"

  • Digamos que eu coloque uma caneta bem na frente da lente e olhe através dela diretamente. A imagem que eu vejo está na vertical, então isso significa que é uma imagem virtual. Agora, digamos que eu coloque a lente na câmera e olhe através do visor. Ainda consigo ver a caneta, mas está embaçada (porque a distância focal é maior, certo?). A lente forma uma imagem virtual da caneta, mas ainda posso vê-la no visor. Por que é isso? Se o visor me mostrar exatamente o que seria no filme, não deverá mostrar a caneta (com base nos diagramas da imagem acima)?

  • EDIT 6: Talvez deva formar uma imagem embaçada. Como uma câmera pin hole ou algo assim.


O que você está descrevendo é exatamente o que acontece, mas como a desfocagem de objetos mais próximos do que a distância focal da lente é progressiva à medida que a distância dentro do ponto focal aumenta - exatamente como o diagrama sugere - eles não "desaparecem" quando entram. a distância crítica - em vez disso, tornam-se progressivamente mais indistintos quanto mais se aproximam da face da lente.

As figuras abaixo mostram exemplos razoavelmente extremos desse 'recurso' sendo usado com bom efeito para remover quase completamente itens de fundo da foto - nesse caso, as barras verticais e uma malha razoavelmente pesada desaparecem muito por serem desfocadas e espalhadas tão amplamente para ser notado.


Objetos em primeiro plano (neste caso, uma malha pesada e barras de gaiola) que estão mais próximos da lente do que sua distância focal são "anti-focados" ao ponto de quase invisibilidade.

Seu diagrama 3 com barras de gaiola acrescentou:

insira a descrição da imagem aqui

Esse é um dos meus "truques" padrão para fotografar objetos em gaiolas e ambientes semelhantes, onde há uma camada obscurecida incompleta contra a qual você pode se deparar. Um "truque" extremamente útil.

Nesta foto, existem barras de gaiola muito próximas ao elemento frontal da lente - o mais próximo que pude. Eu uso esse método para "retirar" com sucesso até mesmo barras bastante sólidas. Nesse caso, são barras de gaiola de espessura normal. A distância do elemento frontal é inferior a 50 mm e é uma lente de 50 mm f1.8. Existem alguns efeitos ópticos presentes, mas eles normalmente não são percebidos pela maioria dos espectadores. A versão mais alta está aqui e clique no ícone de download 2º da parte superior direita da foto. Isso dá uma visão muito melhor do que você NÃO consegue ver.

BARRAS DE GAIOLA ENTRE PÁSSARO E VISUALIZADOR

insira a descrição da imagem aqui

Este é um exemplo ainda melhor, pois há uma pequena malha quadrada muito grossa entre a câmera e o objeto (acho que não mais do que quadrados de 20 mm - posso ver outras fotos). Este estava usando uma lente 18-250 de 18 mm, f6.3 * Veja as fotos mostrando a malha que estava presente na segunda foto abaixo. Visualmente, a malha estraga a apresentação do pássaro e a câmera "vê" o pássaro muito melhor do que o olho pode.
Mesma foto no facebook aqui

MALHA QUADRADA MUITO GRANDE E FEIA ENTRE PÁSSARO E VISUALIZADOR

insira a descrição da imagem aqui

insira a descrição da imagem aqui


(*) Eu disse originalmente que isso foi tirada com uma lente 50mm f1.8, mas depois de verificar o original eu mudei os detalhes, como acima.

Russell McMahon
fonte
0

Se uma lente convergente tem distância focal f, um sujeito na posição p em relação à lente gera uma imagem no local q = f / (f / p-1) [a equação fundamental é f / p + f / q = - 1]; a proporção de tamanhos de imagem será p: q. Quando p e q tiverem o mesmo sinal, a imagem estará no mesmo lado da lente que o objeto e a proporção de tamanho será positiva. Quando p e q tiverem sinal oposto, a imagem estará no lado oposto da lente, a proporção de tamanho será negativa (implicando uma imagem invertida).

Observe também que, se uma imagem formada por uma lente for usada como "sujeito" por um segundo, essa segunda lente não se importará com o lado da primeira lente em que a imagem aparece, nem mesmo com o lado da lente. segunda lente a imagem aparece; a mesma fórmula de posição e tamanho será aplicada. A distinção entre imagens virtuais e reais só é relevante quando se tenta colocar um alvo (como uma folha de filme) no plano focal e pode ser expressa simplesmente observando que as lentes não podem fazer nada se não estiverem localizadas entre elas. o sujeito real e o alvo focal pretendido; se a lente final apresentasse uma imagem virtual, isso implicaria que o alvo teria que estar entre o sujeito real e a lente final, tornando a lente final irrelevante.

Os telescópios ou outros instrumentos semelhantes usarão uma lente ou sequência de lentes para focalizar uma imagem e, em seguida, usar outra lente ou sequência de lentes que esteja "olhando" para a imagem para focalizar outra imagem, etc. A primeira lente produzirá uma imagem que está a pelo menos uma distância focal dele. Em um telescópio, a segunda lente é colocada de modo que a imagem fique sempre do mesmo lado que o visualizador. Em tal situação, a segunda lente focalizará uma imagem a menos de uma distância focal. Os assuntos que estavam infinitesimamente distantes da primeira lente serão focados quase infinitamente atrás da segunda, o que faz com que o termo f / p se aproxime de zero, produzindo assim uma imagem com uma distância focal atrás da segunda. Os assuntos que estão infinitamente longe da primeira lente serão focados a uma distância discreta atrás da segunda, e produzirá uma imagem cuja distância da lente é ainda menor. O efeito líquido é que, independentemente da localização da imagem original, a segunda lente produzirá uma imagem que está entre zero e uma distância focal. Como a primeira lente produziu uma imagem no lado oposto ao assunto original, ela inverte a imagem; uma vez que a segunda lente produziu uma imagem no mesmo lado que seu "assunto" [o assunto era uma imagem localizada no mesmo lado que o visualizador), não inverte a imagem.

Muitos tipos de aparelhos telescópicos destinados à visão ocular adicionam uma terceira lente, localizada de tal forma que a imagem da segunda lente sempre será significativamente mais do que uma distância focal à sua frente. Assim, esta lente irá focar novamente a imagem formada pelas duas primeiras lentes para formar uma segunda imagem que está do lado oposto da terceira lente da segunda. Como essa imagem e seu objeto estarão em lados opostos da terceira lente, a terceira lente causará uma segunda inversão, virando a imagem na vertical.

Com relação à pergunta original, a razão pela qual um visor telescópico sempre mostra objetos na posição vertical é que, enquanto objetos excessivamente próximos podem fazer com que a lente primária gere uma imagem quase infinitamente distante da segunda lente, a segunda lente sempre produz uma imagem que está entre zero e uma distância focal além dela, de modo que a lente de visualização final nunca verá um objeto tão próximo que mude seu comportamento de inversão.

supercat
fonte