Questo è esattamente ciò che ci si aspetta da una lente a foro stenopeico.
Lenti normali
Una lente normale ha una grande apertura e piega tutti i raggi di luce provenienti da un oggetto a punta per attraversare in un punto dietro la lente. Spostando l'obiettivo avanti e indietro, è possibile determinare la posizione del punto dietro l'obiettivo e, quando si trova esattamente sul sensore, potrebbe colpire solo un singolo pixel. (In teoria.) Quindi, un oggetto simile a un punto verrebbe proiettato su un singolo pixel, che è la massima nitidezza che puoi ottenere.
Allo stesso tempo, i raggi di luce provenienti da altri oggetti puntiformi in altre distanze sono piegati in modo da attraversare in un punto davanti o dietro il sensore. Ciò fornisce cerchi di luce sul sensore, colpendo molti pixel. Quindi, quegli oggetti sono contrari.
Questo è illustrato nella seguente immagine che ho realizzato usando una simulazione. C'è un obiettivo da 50 mm e tre sorgenti luminose a tre punte poste 800, 1000 e 1200 davanti all'obiettivo. Uno schermo (= sensore) è posizionato 52,63 mm dietro lo schermo, dove i raggi luminosi del mezzo, la sorgente di luce rossa si incrociano.
(Clicca per ingrandire)
Questa immagine ingrandita mostra come i raggi blu e verde si incrociano davanti / dietro lo schermo e formano punti più grandi sullo schermo. (Il punto nero è il punto focale dell'obiettivo)
Lenti a foro stenopeico
Una lente a foro stenopeico ha solo quel foro, ma nessuna lente ottica. Ciò significa che i raggi che entrano attraverso il foro stenopeico non saranno piegati per attraversare in un punto. Viaggiano nella stessa direzione di prima e formano un punto di circa la dimensione e la forma del foro stenopeico sul sensore. Ciò significa che se il tuo foro stenopeico ha un diametro di 0,22 mm, otterrai un cerchio di 0,22 mm sul sensore. Ad esempio, la mia fotocamera ha un sensore largo 22 mm e le foto sono larghe 5200 pixel. I punti a forma di cerchio di 0,22 mm dall'obiettivo stenopeico comporterebbero cerchi con un diametro di 52 pixel sulle mie foto. Abbastanza sfocato!
Ora, mentre la lente ottica all'interno di una lente normale può spostarsi avanti e indietro per mettere a fuoco oggetti a diverse distanze, i raggi provenienti da oggetti a tutte le distanze che entrano in un foro stenopeico sono quasi paralleli. (Tranne gli oggetti molto vicini alla fotocamera) Quindi, tutti gli oggetti mostrano la stessa inespressione.
Ecco le immagini con l'obiettivo ottico sostituito da un foro stenopeico. Poiché un foro stenopeico da 0,22 mm non sarebbe pratico qui, lo esagero usando un foro stenopeico da 5 mm, ma il principio è chiaro:
A causa della forte sovrapposizione, non è stato possibile distinguere le tre sorgenti luminose.
Impostazione della lunghezza focale
Ho scritto che la lunghezza focale è un puro valore informativo nel tuo caso, ma come sottolineato da @junkyardsparkle e @mattdm, non è vero.
Oggi, le fotocamere hanno tecniche di stabilizzazione dell'immagine per ridurre la sfocatura a causa di piccoli movimenti brividi quando la fotocamera viene tenuta tra le mani. Alcune fotocamere come DSLR di Canon spostano gli obiettivi lateralmente, mentre altre come la tua possono spostare il sensore. La lunghezza focale è necessaria per calcolare la quantità di movimento del sensore per eliminare un brivido rilevato.
Diffrazione?
Un altro utente ha scritto nella sua risposta che la diffrazione è la causa della sfocatura dell'immagine. Bene, non è così facile qui.
In generale, esiste la diffrazione e vorrei collegarmi a Wikipedia sui dischi Airy per ulteriori dettagli.
La formula importante è
- λ è la lunghezza d'onda, per la luce visibile 400-670nm
- d è il diametro del foro stenopeico
- θ è l'angolo tra il centro del disco arioso e il primo anello di oscurità assoluta attorno ad esso (che può essere visto come il confine del disco), visto dal centro del foro stenopeico.
Ora, con i tuoi numeri, si ottiene θ = 0,001818rad per la luce viola a 400 nm e θ = 0,00302rad per la luce rossa. Questo moltiplicato per 48mm, la distanza tra il foro stenopeico e lo schermo, fornisce il raggio (!) Del disco arioso, quindi bisogna moltiplicare per 2 per ottenere il diametro. Quindi, il diametro è compreso tra 0,17 e 0,29 mm.
OK, quindi il punto sullo schermo è più grande per la luce rossa se si considera la diffrazione. Ma aspetta, è più piccolo per la luce blu?
Bene, quelle formule implicano che il diametro del punto è zero direttamente dietro il foro stenopeico, il che ovviamente non è il caso. Quelle formule sono corrette molto, molto lontano dal foro stenopeico, e il nostro schermo non è ancora così lontano.
Questa immagine lo dimostra. Circa 100 mm dietro il foro stenopeico, i punti sono molto più grandi a causa della diffrazione, ma a circa 50 mm, beh, un po '.
Nel caso di un obiettivo normale, la diffrazione gioca un ruolo più importante negli stop F alti. Una lente perfetta focalizzerebbe il raggio di luce su un singolo punto, ma la diffrazione lo rende un punto con un certo diametro, o anche un certo motivo.
Appunti
Si potrebbe scrivere un libro su tutto ciò che influisce sulla qualità dell'immagine. Ad esempio, gli obiettivi reali qui sono considerati ideali. Per l'obiettivo a foro stenopeico, la precisione del foro, ma anche lo spessore del materiale gioca un ruolo importante.
