¿Cómo afecta el tamaño del sensor al brillo de una imagen dado el mismo campo de visión y apertura?

Digamos que tenemos dos sensores de imagen, cada uno con una resolución de 1 megapíxel pero de diferente tamaño. El primer sensor tiene el tamaño de 1/3", el otro de 1". Cada sensor está equipado con una lente adecuada (para el formato del sensor de imagen, por lo que no se producen viñetas ni recortes). Ambos lentes tienen las mismas características: F-stop f/2.0 y ángulo de visión Ultrawide de alrededor de 100°. Ambos sensores funcionan a 100 fps, por lo que la imagen que muestra el sensor de 1/3" es bastante oscura con la iluminación normal de una casa.

Ahora, ¿cuánto difiere la imagen mostrada por el sensor de 1" (con la misma iluminación) en términos de brillo? Supongo que la imagen de 1" sería mucho más brillante debido a la pupila de entrada más grande, ¿es correcto? y en caso afirmativo, ¿cómo puedo calcular qué f-stop necesita la lente más grande (que se encuentra en el sensor de 1 ") para parecerse al brillo de la imagen del sensor pequeño?

Respuestas (2)

El brillo de la imagen será el mismo. El tamaño de la pupila de entrada no importa para el brillo de la imagen; lo que importa es solo el número F (o, más exactamente, el número T, que es igual al verdadero número f dividido por la raíz cuadrada de la transmisión).

Con un poco más de detalle:

Si fija su campo de visión a 100 grados y varía el tamaño del sensor, la distancia focal se escala entre diferentes tamaños de imagen, al igual que el diámetro de la pupila de entrada. Dado que la distancia focal afecta directamente a la ampliación y las distancias focales más cortas proporcionan una mayor ampliación en el espacio de la imagen (es decir, detrás de la lente), el sensor ve una pupila mucho más grande para una lente de 10 mm f/2,8 que para una lente de 20 mm f/2,8.

¿Quizás el OP hizo una afirmación innecesaria y tiene sus suposiciones al revés? Presumiblemente, dado el mismo tamaño de lente objetivo y manteniendo constante el campo de visión, un sensor más pequeño obtendrá una imagen más brillante porque la pupila de salida puede ser más pequeña. Es decir, la luz incidente es la misma pero se puede concentrar más en un área de sensor más pequeña, ¿no? (Esto supone que la transmisión es la misma a través de ambos lentes).
No exactamente. Imagina un objetivo ultra gran angular y un supertele. El supertele se extiende tal vez 4 grados a través de 12 mm, ¿verdad? Un ultra ancho se extiende 40 grados o más a lo largo de esos mismos 12 mm. Por lo tanto, el aumento en el sensor es muy, muy alto. Si usó una lente positiva detrás del mismo objetivo base para concentrar el tamaño de imagen anterior en un área más pequeña, obtendrá un número f más rápido y una imagen más brillante. Si no lo hace y deja que el exceso sea excesivo, es idéntico a recortar de la imagen más grande.
OK: Parece que su afirmación mantiene constante la lente . Pero si asumimos como en el OP que la lente fue diseñada para el sensor en cada caso (por lo que la lente para el sensor de 30 mm tiene una extensión de 30 mm mientras que la lente para el sensor de 12 mm tiene una extensión de 12 mm), entonces estamos hablando de diferentes números f? (Nuevamente, suponga el mismo campo de visión, tamaño del objetivo y transmisión general de la lente). ¿O tenemos el mismo número f pero más iluminación por mm ^ 2 en el sensor más pequeño?
Si una lente es f/2.8, proporciona la misma luz por área independientemente de la distancia focal y el tamaño de la imagen. Es decir, proporcionará la misma cantidad de luz al área central de 1 mm x 1 mm que a un área de esquina de 1 mm x 1 mm, ignorando el viñeteado y la caída de luz natural cos^4.

En relación con su pregunta sobre el tamaño del sensor, el tamaño del sensor no importa. La iluminancia es la luz por unidad de área. Por ejemplo, un medidor de luz portátil solo ve un área muy pequeña, pero esa lectura es buena para sensores muy pequeños o sensores mucho más grandes, como una película de 8x10 pulgadas.

¿Cómo afecta el tamaño del sensor al brillo de una imagen dado el mismo campo de visión y apertura?
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