Wie steuern Objektive die „Projektion“?

Wie unterscheidet sich eine Fischaugenlinse von einer normalen ortholinearen Projektionslinse? Wie verhalten sich echte Objektive anders als die ideale "dünne Linse" oder Lochblende, wenn es darum geht, wie die 3D-Szene vor ihnen auf die Brennebene projiziert wird?

Wie ist eine Linse anders geformt als herkömmliche Grundlinsen, um dies zu wiederholen ? "Sie tun" ist keine Antwort!

Wie sieht das Profil einer solchen Linse aus und wie fokussieren Probenstrahlen auf eine Ebene, verzerren aber das Bild? Auf welchem ​​mathematischen Konzept basiert es?

Die Annahme, dass asphärische Linsen "abnormale" Projektionen erzeugen, ist falsch.

Es gibt nichts "Normales" in normalen sphärischen Linsen , außer dass wir sie billig herstellen können. Sie erhalten keine geradlinige Projektion, nur weil Sie sphärische Linsen verwendet haben. Sie müssen um eine genaue geradlinige Projektion kämpfen (wenn dies Ihr Ziel ist). Lochblende ist automatisch geradlinig, das ist einfach Geometrie, aber sobald wir von dünnen Linsen abweichen, gibt es viele sich gegenseitig beeinflussende und nichtlineare Parameter und viele Freiheitsgrade. Ändern Sie die Linsenkrümmung, den Abstand und den Brechungsindex - und Sie erhalten verschiedene Aberrationen, Projektionen, Verzerrungen, alles. Apsherical Linsen sind nur einen Schritt weiter, nicht etwas grundlegend anderes.

Dies ist übrigens das Nikon-US-Patent 3,737,214 - Fischaugenlinse, die nur aus sphärischen Linsen besteht.

Wie kann man so etwas entwerfen? Die Grundideen stammen von großartigen Vorgängern, und heutzutage verwenden Sie eine Computeranwendung, die alles berechnet und bestimmte Parameter automatisch nach den angegebenen Kriterien optimieren kann. Dies ist beispielsweise von OSLO (kommerzielle, kostenlose Testversion verfügbar):

Das Spielen mit einer solchen Software ist eine großartige Möglichkeit, um zu spüren, wie das Objektivdesign wirklich funktioniert (selbst wenn Sie es nur verwenden, um vorhandene Beispiele zu "brechen" und zu beobachten, wie sich die Leistung verschlechtert).

Durch die Form, Dichte und den Brechungsindex jedes Linsenelements sowie die physikalische Beziehung zwischen jedem Element und den anderen in der Linse. Kurz gesagt, es hängt vom Design des Objektivs ab.

Hier ist ein Canon EF 15 mm 1: 2,8 Fisheye (links), ein EF 14 mm 1: 2,8 L (rechts) und ein EF 14 mm 1: 2,8 L II (unten) Blockdiagramm: Beachten Sie den Unterschied in der Form der Vorderseite des Fisheye Element im Vergleich zur ähnlichen Form der beiden geradlinigen Linsen? Das macht die Projektion der Linse eher zu einer Fischaugenform als zu einer geradlinigen Form.

Die Fischaugenlinse hatte eine flachere Oberfläche auf der Vorderseite des vorderen Elements, aber eine viel engere Radiuskurve auf der Rückseite. Dies führt zu einem Linsenelement, das an den Rändern viel dicker als in der Mitte ist und es ermöglicht, die Projektion so zu formen, wie sie ist. Die geradlinigen Linsen (mit der gleichen Brennweite wie das Fischauge) haben vordere Elemente, die auf der Vorderseite stärker gekrümmt sind, aber die Krümmung der Rückseite der Linse hat einen Radius, der viel näher am Radius der Krümmung der Vorderseite der Linse liegt und sind an den Rändern gegenüber der Mitte der Linse im Vergleich zum Fischauge nur mäßig dicker. Alles hinter den ersten beiden Elementen der Fischaugenlinse und hinter den ersten vier Elementen der anderen beiden Linsen sind so ziemlich entweder Fokussierungselemente oder Korrekturelemente, die nicht funktionieren.