Aparente contradicción en wikipedia sobre los puntos nodales traseros y cómo el plano principal está relacionado con la distancia focal

" Porque si el punto focal, el punto que entiendo que es donde converge toda la luz, estuviera en el plano de la película, no se representaría una imagen, sería solo un punto de luz indistinguible".

Este entendimiento es incorrecto... en todos los puntos de una lente objetivo existe toda la luz necesaria para formar un mago (una parte del total). Es por eso que puede tener una lente de 200 mm f/4 (elemento objetivo de 50 mm) y una lente de 200 mm f/2 (elemento objetivo de 100 mm). Es más exacto entender el área de la lente del objetivo (apertura, f#) como "imágenes apiladas".

El punto en el que converge toda la luz es donde todos los puntos fuente de todas las áreas del elemento objetivo convergen como un solo punto en el plano de la imagen. es decir, una fuente puntual en la escena converge como un punto en el sensor.

Este es un diagrama relacionado que hice con respecto a DoField/DoFocus, pero muestra el concepto. Los caminos/luz de apertura estrecha también existen en la imagen de apertura amplia; Simplemente no los incluí por claridad/simplicidad. Solo la fuente azul está realmente enfocada; y la imagen de apertura estrecha es más oscura (gris) porque hay menos imágenes (trayectorias de luz) enfocadas/apiladas/combinadas en el plano de la imagen.

La distancia focal de una lente es una medida que se toma cuando la lente está formando una imagen de un objeto lejano como una estrella. Si la estructura de la lente es simétrica simple (convexa – convexa), entonces esta medida se toma desde el centro de la lente hasta la imagen enfocada. Un objeto distante está a una distancia infinita cuando sus rayos de luz llegan a la lente de la cámara como un haz de rayos paralelos.

Para todos los propósitos matemáticos prácticos, un objeto está a una distancia infinita de 1000 metros (1000 yardas) de distancia. El trazado de rayos comienza desde un solo punto en el sujeto y luego se extiende para mostrar cómo atraviesa la lente. A continuación, se continúa el trazado del rayo mostrando su trayectoria aguas abajo de la lente. Si se enfoca correctamente, el trazo dentro de la cámara representará un triángulo con su vértice justo sobre la superficie del sensor de imagen digital o la película. El punto clave es que el trazado de rayos es solo un punto en el sujeto.

En realidad, todos los puntos del sujeto podrían trazarse con rayos. Tal trazo de rayo revela que cada punto del sujeto tiene un trazo de rayo que se asemeja a un cono de luz. Verá, la lente funciona al fracturar la luz de un sujeto (vista) en un googolplex de conos de luz. Cada uno tiene un vértice. Dado que todas las lentes tienen defectos ópticos llamados aberraciones, el vértice de cada trazo de rayo a medida que se besan en el sensor nunca es un punto; en realidad es un diminuto círculo de luz yuxtapuesto a otros y tiene límites festoneados. Debido a que se ve como un círculo imperfecto mezclado con otros, se le llama círculo de confusión. La imagen derivada de la lente es, por lo tanto, innumerables conos de luz, cada uno con un vértice que se besa en el sensor. Como regla general, un trazo de rayo para mostrar la distancia focal es solo un trazo de un rayo que pasa por el centro (eje) de la lente.

Los ópticos no pueden eliminar estas aberraciones. Lo mejor que se puede hacer es mitigar cada uno. Esto se logra diseñando la lente de manera que se componga de varios elementos de vidrio. Algunos son de vidrio denso, algunos son menos densos, algunos son convexos con potencia positiva y algunos son cóncavos con potencia negativa. Algunos están cementados juntos, algunos están separados por aire. El espacio de aire tiene una figura (forma) formada por las superficies de la lente que lo intercalan. Este espacio de aire en forma de lente también actúa como una lente débil. Hay siete tipos principales de aberraciones. Para mitigar se necesitan siete o más lentes de vidrio de diferentes potencias. Debido a que la lente de la cámara es una matriz compleja de vidrio, los puntos de medición utilizados para encontrar la distancia del objeto y la distancia de la imagen son dos puntos cardinales o nodales. Es probable que su ubicación no caiga en el centro del cilindro de la lente. El nodo delantero es el punto de medición de la distancia del objeto. El nodo posterior es el punto de medición de la distancia de la imagen.

El óptico probablemente usa lentes de diferentes potencias y esto hace que los puntos nodales se desplacen. Un verdadero teleobjetivo, en comparación con un objetivo largo de la misma distancia focal, tiene su nodo trasero movido hacia adelante. Incluso puede caer en el aire delante de la lente. Esto acorta el cilindro de la lente, lo que la hace menos incómoda que su contraparte de lente larga. A menudo, una lente gran angular tiene una distancia focal demasiado corta para alcanzar el sensor de imagen/película. El óptico desplaza el nodal trasero para alargar el foco posterior (distancia de la última lente a la película/sensor).

La distancia focal se mide desde el nodo posterior hasta el vértice del cono de la imagen formando rayos. Cuando enfocamos un objeto más cercano al infinito, el cono de la imagen que forma los rayos se alarga debido al hecho de que entonces tiene poderes refractivos limitados. Refractar es latín para doblar hacia atrás o hacia adentro.

El punto clave para usted: los trazos de rayos para mostrar la distancia focal son dibujos simplificados, probablemente solo se muestren los rayos axiales. La forma en que funciona una lente es fracturar al sujeto en innumerables puntos. Cada uno envía rayos de luz que atraviesan la lente de la cámara. Cada uno traza un cono de luz. Habrá un googolplex de conos de luz y por lo tanto un googolplex de círculos de confusión. Cuando enfocamos objetos más cercanos al infinito, enfocamos alejando la lente de la película/sensor. ¡Nadie dijo que esto es fácil!

Creo que ahora veo la confusión (lo siento, lento en la comprensión) .

La mayoría de los diagramas de lentes y de imágenes dan la impresión de que toda la luz llega a un punto en el punto de enfoque, incluso está en el nombre. Sin embargo, eso no es lo que realmente está sucediendo. El punto de luz más pequeño es en realidad una imagen , no un punto .

La distancia focal de una lente se refiere a la distancia de enfoque de la imagen fija para una distancia infinita del objeto. Este punto focal es en realidad una imagen focal .

Este diagrama de un viejo libro de física muestra esto mejor que la mayoría:

Tenga en cuenta que el último (f) en el infinito . El punto de enfoque F' es donde se forma la imagen , en realidad no es un punto .

(c) y (d) explican la fotografía macro.

Cuando hablamos de luz que converge en el plano de la imagen en fotografía , nos referimos a la luz de un punto particular en el campo de visión de la cámara que converge en el plano que contiene la película o el sensor de imágenes digitales. En fotografía, este plano se denomina plano focal o plano de la imagen . En el campo científico de la física óptica, los términos plano focal y punto focal se definen de manera bastante diferente. Cuando uno lee tales términos, es importante comprender qué uso se está empleando para ellos.

La luz de un punto singular dentro del campo de visión de la cámara cae sobre toda la superficie del frente de la lente. Si la lente está correctamente enfocada a la distancia que la fuente puntual de luz está de la cámara, entonces la luz de ese punto singular que cae sobre toda la superficie del frente de la lente converge en el mismo punto en el plano de la imagen. La luz de otros puntos en el campo de visión de la cámara que están a la misma distancia también converge en puntos en el plano de la imagen, pero los puntos en los que la luz de diferentes fuentes convergen en el plano de la imagen no son el mismo punto. La luz que está en un ángulo tal que está en la esquina superior izquierda del campo de visión de la cámara convergerá en la esquina inferior derecha del plano de la imagen. Luz que está en un ángulo para que esté en el centro superior de la cámara' El campo de visión convergerá en el centro inferior del plano de imagen de la cámara. La luz que está en el centro a la derecha del campo de visión de la cámara convergerá en el centro a la izquierda del plano de la imagen de la cámara, y así sucesivamente.Solo la luz que se encuentra en el eje óptico de la lente convergerá en el centro del plano de imagen de la cámara.

Cuando una lente se enfoca en el infinito, entonces la fuente puntual de luz en cuestión está lo suficientemente lejos para que la luz de ese punto que llega al frente de la lente esté lo suficientemente colimada para ser indistinguible de una fuente de luz que es infinitamente lejos. Considere una estrella. Pensamos en él como una fuente puntual de luz. ¡Pero las estrellas son enormes! ¡Son mucho más grandes en diámetro que el elemento frontal de cualquier lente que haya visto! Por lo tanto, los rayos de luz de una estrella (excepto nuestro propio sol, que tiene aproximadamente medio grado de arco de diámetro observado desde la superficie de la Tierra) que alcanzan una lente aquí en la Tierra son casi perfectamente paralelos. Esto es a lo que nos referimos como luz colimada .

No estamos hablando de que toda la luz caiga sobre el frente de la lente desde todos los ángulos imaginables y converja en el mismo punto en el plano de la imagen. Estamos hablando de la luz de un punto específico dentro del campo de visión de la cámara que cae sobre un punto específico de la película o sensor de la cámara.

Parece que te estás haciendo tropezar con los dos tipos diferentes de diagramas de rayos que son comunes. Se ven similares, pero representan dos cosas muy diferentes. Uno rastrea múltiples rayos de luz colimada desde una sola fuente puntual en el infinito. El otro traza rayos individuales que golpean el frente de la lente desde cada uno de los múltiples puntos dentro del campo de visión de la lente. En el primer caso, los rayos convergen en el sensor/película/plano focal. En el segundo caso, los rayos de lados opuestos de la lente se cruzan a mitad de camino entre la lente y el sensor/película/plano focal. Estos dos tipos de diagramas no muestran lo mismo.