¿Por qué los objetos lejanos están invertidos a través de una lente pero no a través del visor?

Es "bastante fácil" explicar la pregunta básica con un diagrama de rayos o un medio similar; consulte a continuación ,
PERO es importante darse cuenta de que la respuesta a por qué las imágenes del visor o del ojo humano no están invertidas es "por diseño" o "porque" ( elija uno, ambos esencialmente iguales). Es decir, el sistema requiere que el resultado sea de cierta manera, por lo que se proporcionan los pasos necesarios para implementar el resultado.

En el caso de un visor, se agregan lentes, espejos o prismas adicionales (o una combinación de estos) según sea necesario para lograr el resultado final. La verdadera pregunta no es "¿por qué esto está así arriba?", sino cómo se hace esto.

En el caso del ojo humano, la imagen en la Retina ESTÁ invertida y el cerebro la mira "hacia arriba" en lo que respecta al espectador.

La siguiente información de este excelente sitio muestra cómo funciona la inversión básica.

Ver también -> Más sobre diagramas de rayos

En el caso del ojo, la imagen está invertida: { Desde aquí: baja tecnología pero interesante }

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

IMPORTANTE:

Tenga en cuenta que si bien la imagen de arriba llama su atención ya que demuestra la inversión, en realidad hace un muy mal trabajo al mostrar cómo funciona la lente del ojo. A medida que el cristalino del ojo está cada vez más incrustado en la córnea, la interacción aire-córnea hace la mayor parte del "lente", mientras que la interfaz córnea-lente solo gestiona alrededor del 10% de la flexión total.

Una excelente discusión de esto está disponible aquí: vea En su ojo y a continuación se muestra una imagen razonablemente correcta de cómo el ojo desvía la luz.

Este enlace proporciona una buena (a veces compleja) respuesta a su pregunta.

En breve:

• Un elemento de lente normal amplía pero está limitado a un cierto factor de aumento
• Las combinaciones de lentes complejas pueden obtener más aumentos y pueden invertir la imagen debido a los diferentes atributos de las lentes y su uso en el objetivo. (Puede captar el haz de una lente detrás de su punto focal y volver a enfocarlo con otra lente -> invierte la imagen)
• Un pentaprisma invierte la imagen cuando se envía al visor, por lo que tiene el "aspecto" final de la imagen y puede trabajar con ella.

"Anti-enfoque" de objetos más cerca de 1 distancia focal a la lente:

• Esto aborda una de las preguntas que surgieron durante sus "Ediciones", pero no está implícito en su línea de asunto.

La pregunta: Este es un resumen de su pregunta: todo el texto es suyo.

• Olvidé mencionar en EDIT 2 que parece que los objetos cercanos ni siquiera deberían aparecer en la película según los diagramas.

• EDICIÓN 4: Entonces, los objetos muy cerca de la lente de la cámara no deberían aparecer en la película, ¿correcto?

• "Cualquier cosa lo suficientemente cerca como para formar una imagen virtual no se enfoca en la pantalla de enfoque"

• Entonces, digamos que coloco un bolígrafo justo en frente de la lente y miro a través de ella directamente. La imagen que veo está en posición vertical, lo que significa que es una imagen virtual. Ahora digamos que coloco la lente en la cámara y miro a través del visor. Todavía puedo ver el lápiz, pero está borroso (porque la distancia focal es más larga, ¿no?). La lente forma una imagen virtual del bolígrafo, pero aún puedo verla en el visor. ¿Por qué es esto? Si el visor me muestra exactamente lo que estaría en la película, no debería mostrar el lápiz en absoluto (según los diagramas de la imagen de arriba), ¿o sí?

• EDIT 6: Tal vez debería formar una imagen borrosa. Como una cámara estenopeica o algo así.

Lo que está describiendo es exactamente lo que sucede, pero debido a que el desenfoque de los objetos más cerca que una distancia focal de la lente es progresivo a medida que aumenta la distancia dentro del punto focal, tal como sugiere su diagrama, no simplemente "desaparecen" a medida que entran la distancia crítica, sino que se vuelven progresivamente más indistintos a medida que se acercan a la cara de la lente.

Las siguientes imágenes muestran ejemplos razonablemente extremos de esta 'función' que se usa con buenos resultados para eliminar casi por completo los elementos de primer plano de la foto; en este caso, las barras verticales y una malla bastante gruesa se "desvanecen" agradablemente al desenfocarse y extenderse tan ampliamente como no Ser notificado.

Los objetos en primer plano (en este caso, una malla pesada y barras de jaula) que están más cerca de la lente que su distancia focal están "antienfocados" hasta el punto de ser casi invisibles.

Su diagrama 3 con barras de jaula agregadas:

Este es uno de mis "trucos" estándar para fotografiar objetos en jaulas y entornos similares donde hay una capa de oscurecimiento incompleta contra la que puedes enfrentarte. Un "truco" extremadamente útil.

En esta foto hay barras de jaula muy cerca del elemento frontal de la lente, tan cerca como pude. Utilizo este método para "abandonar" con éxito incluso barras bastante sólidas. En este caso se trata de barras de jaula de grosor normal. La distancia al elemento frontal es inferior a 50 mm y es una lente de 50 mm f1.8. Hay algunos efectos ópticos presentes, pero normalmente la mayoría de los espectadores no los notan. La versión de mayor resolución de esto está aquí y haga clic en el icono de descarga segundo desde la derecha en la parte superior de la foto. Esto le da una visión mucho mejor de lo que NO PUEDE ver.

BARRAS DE JAULA ENTRE BIRD & VIEWER

Este es un ejemplo aún mejor, ya que hay una malla cuadrada muy gruesa de paso pequeño entre la cámara y el sujeto (creo que no más de 20 mm cuadrados; puedo verificar otras fotos). Esto estaba usando una lente 18-250 a 18 mm, f6.3 * Vea las fotos que muestran la malla que estaba presente en la segunda foto a continuación. Visualmente, la malla arruina la presentación del ave y la cámara "ve" al ave mucho mejor que el ojo.
Misma foto en facebook aquí

MALLA CUADRADA MUY GRUESA Y FEA ENTRE EL PÁJARO Y EL VISOR

(*) Originalmente dije que esto fue tomado con una lente de 50 mm f1.8 pero después de verificar el original, cambié los detalles, como se indica arriba.

Si una lente convergente tiene una distancia focal f, un sujeto que está en la posición p con respecto a la lente generará una imagen en la ubicación q=f/(f/p-1) [la ecuación fundamental es f/p+f/q=- 1]; la proporción de tamaños de imagen será p:q. Cuando p y q tienen el mismo signo, la imagen estará en el mismo lado de la lente que el objeto, y la relación de tamaño será positiva. Cuando p y q tienen signos opuestos, la imagen estará en el lado opuesto de la lente, la relación de tamaño será negativa (lo que implica una imagen invertida).

Tenga en cuenta también que si una imagen formada por una lente se usa como "sujeto" por un segundo, a esa segunda lente no le "importará" de qué lado de la primera lente aparece la imagen, ni siquiera de qué lado de la segunda lente aparece la imagen; se aplicará la misma fórmula de posición y tamaño. La distinción entre imágenes virtuales y reales solo es relevante cuando se trata de colocar un objetivo (como una hoja de película) en el plano focal, y se puede expresar de la manera más simple al observar que las lentes no pueden hacer nada si no están ubicadas entre el sujeto real y el objetivo focal previsto; si la lente final presentara una imagen virtual, eso implicaría que el objetivo tendría que estar entre el sujeto real y la lente final, lo que haría que la lente final fuera irrelevante.

Un telescopio u otro instrumento similar usará una lente o secuencia de lentes para enfocar una imagen, luego usará otra lente o secuencia de lentes que "mirará" esa imagen para enfocar otra imagen, etc. La primera lente producirá una imagen que está al menos a una distancia focal de él. En un telescopio, la segunda lente se coloca de tal manera que la imagen siempre estará del mismo lado que el observador. En tal situación, la segunda lente enfocará una imagen a menos de una distancia focal. Los sujetos que estaban infinitesimalmente lejos de la primera lente se enfocarán casi infinitamente detrás de la segunda, lo que hace que el término f/p se acerque a cero, lo que produce una imagen una distancia focal detrás de la segunda. Los sujetos que están infinitamente lejos de la primera lente se enfocarán a una distancia discreta detrás de la segunda, y producirá una imagen cuya distancia desde la lente es aún más corta. El efecto neto es que, independientemente de la ubicación de la imagen original, la segunda lente producirá una imagen que está entre cero y una distancia focal. Dado que la primera lente produjo una imagen en el lado opuesto al sujeto original, invertirá la imagen; dado que la segunda lente produjo una imagen en el mismo lado que su "sujeto" [el sujeto era una imagen ubicada en el mismo lado que el espectador], no invertirá la imagen.

Muchos tipos de aparatos telescópicos destinados a la visualización ocular agregan una tercera lente que se ubica de tal manera que la imagen de la segunda lente siempre será significativamente mayor que una distancia focal frente a ella. Esta lente reenfocará así la imagen formada por las dos primeras lentes para formar una segunda imagen que está en el lado opuesto de la tercera lente de la segunda. Debido a que esa imagen y su sujeto estarán en lados opuestos de la tercera lente, la tercera lente provocará una segunda inversión, volteando así la imagen hacia arriba.

Con respecto a la pregunta original, la razón por la que un visor telescópico siempre muestra los objetos en posición vertical es que, si bien los sujetos excesivamente cercanos pueden hacer que la lente principal genere una imagen que está casi infinitamente más allá de la segunda lente, la segunda lente siempre produce una imagen que está entre cero y una distancia focal más allá de él, de modo que la lente de visualización final nunca verá un objeto tan cerca como para cambiar su comportamiento de inversión.