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Phasen-Autofokus und Triangulation
- Ersteller Hans-Peter R.
- Erstellt am
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Doch! Es ist das Bild, das vom Objektiv auf den AF-Sensor projiziert wird. Genau das war nachzuweisen. Und daß die Blende NICHT die Ausleuchtung des AF-Sensors beschneidet, wenn sie kleiner wird, sondern insgesamt dunkler. Genau darum ging es. Aber ich habe nichts anderes erwartet, als daß das Ergebnis nun angezweifelt wird. :up:
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Im von mir verlinkten Thread aus dem DSLR-Forum (darauf nimmst Du doch Bezug?), wurde dort keine Kamera eingebaut, sondern ein CCD-Chip (ohne eigene Optik).
Und was immer Du da für eine Bildebene gefunden hast, das ist keinesfalls das Bild, welches die AF-Sensoren sehen, denn dabei müsste es sich um mehrfache Abbilder handeln, es fehlen also zumindest die Separatorlinsen.
MfG Jürgen
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Nein, es geht darum was der AF-Sensor sieht. Wie willst Du das untersuchen, wenn Du ihn entfernst
Du musst von hinten durch die Optik des AF-Sensors gucken, wie bspw. nightshot, oder als einfachere Variante, einen Schnittbildindikator benutzen.
Was Du gemacht hast, ist immer noch das gleiche wie in #9. Du untersuchst das Objektiv, nicht den AF-Sensor.
Ich vermute, Du kannst Dir einfach nicht vorstellen und es erscheint Dir unlogisch, dass es überhaupt möglich ist, das der AF-Sensor etwas anderes sieht, als das Objektiv anscheinend liefert.
Das Objektiv liefert aber kein fix und fertiges, unveränderliches Bild in seiner Gesamtheit, es sortiert Lichtstrahlen, und die lassen sich eben auch wieder umsortieren, so dass der AF-Sensor, der seine eigene Optik besitzt, eben doch etwas, in Deinen Augen unmögliches, sieht.
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Ich habe nachgewiesen, dass das Licht, welches auf den AF-Sensor fällt, weder durch das Schließen der Blende seitlich begrenzt wird, noch daß es beim Schließen der Blende in seiner Helligkeit unbeeinflußt bleibt. Nur darum ging es und das ist nun bewiesen. Die Linse vor dem AF ist eine einfache Sammellinse, die ändert an diesen beiden Fakten nichts.
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Um dieses geht es nicht. Der AF-Sensor guckt nicht auf das vom Objektiv projizierte Bild, was Du hier die ganze Zeit zeigst. Er guckt nach vorne raus, durch das Objektiv, auf das Motiv. Du schaust die ganze Zeit in die falsche Richtung. Wenn Du sehen willst, was der AF-Sensor sieht, musst Du durch auch diesen schauen.
Als vereinfachte Übung: Nimm das Objektiv von der Kamera und schaue von hinten hindurch. Spiele dabei ein wenig am Blendenhebel.
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Nein, das ist genau Dein Irrtum. Der AF schaut nicht! Der AF ist, wie der Bildsensor, ein Modul aus vielen einzelnen Fotozellen. Manche von denen werden hell erleuchtet, manche eher dunkel. Und sie werden, wie der Bildsensor, vom Objetiv beleuchtet. Der Bildkreis des Objektivs, der IMMER den gleichen Durchmesser beibehält (FX oder DX Bildkreis), wird auf diese Sensoren projiziert. Der Bildsensor durch den großen Hauptspiegel, der AF-Sensor durch den kleineren Hilfsspiegel. Die kleine Linse vor jedem AF fokussiert und verkleinert nur noch, weil die Sensoren eben recht kleine Striche sind. Und weil beide Sensoren auf genau die gleiche Art das Licht detektieren, wirkt auch die geschlossene Blende auf genau die gleiche Weise.
Die Projektionsfläche (im Sucher die Mattscheibe, in meinem Versuch das Backpapier) ist nur ein Hilfsmittel zur Sichtbarmachung der Auswirkung und der Bildfeldabdeckung. Der große Bildsensor benötigt eben so wenig eine Mattscheibe, wie die AF-Sensorfläche. Unser Auge (und jede statt des AF-Moduls eingebaute Kamera) kann ohne Mattscheibe nicht das detektieren, was der AF mit seinen vielen Augen gleichzeitig sieht. Dein Auge ist nur einer von verglichen mit einem Bildsensor Millionen Augen. Daher kannst Du eben nicht einfach durch das Objektiv gucken. Du müßtest Dein Auge wie an einem Raster das Bild des Objektivs abscannen, zeilenweise, wie der Elektronenstrahl einer Fernsehröhre, weil Du eben nicht millionen Augen hast. Und bei jedem Blick durch das Objektiv würde das Bild ein klein wenig anders aussehen.
Schließlich akzeptierst Du die Mattscheibe im Sucher ja auch als das richtige Hilfsmittel für Dein einzelnes Auge. Oder schaust Du ohne Mattscheibe durch Deinen Sucher und durch das Objektiv? Der Bildsensor braucht eben so wenig eine Mattscheibe, wie die AF Sensoren. Jede dieser Fotozellen erkennt nur Helligkeitswerte und in Summe sehen sie ein Bild (Bildsensor) oder Linien mit wechselnden Helligkeiten.
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Falls es jemand noch interessiert, hier noch die Auflösung zu den Fragen von gestern aus http://www.nikon-fotografie.de/vbulletin/2329666-post48.html. Die Skizzen bitte als Skizzen verstehen, das sind keine Konstruktionszeichnungen
a) Zeichne alle von EINEM EINZELNEN Objektpunkt ausgehenden Strahlen, die das Objektiv einfängt und auf den Sensor abbildet. Kreuzen sich diese Strahlen irgendwo?
Nein, die Strahlen kreuzen sich nicht (war ja schon oben beantwortet).
b) Zeichne alle von ZWEI BENACHBARTEN Objektpunkten ausgehende Strahlen, die das Objektiv einfängt und auf den Sensor abbildet. Kreuzen sich diese Strahlen irgendwo?
Ja, diese Strahlen kreuzen sich (war ja schon oben beantwortet).
c) Wo sollte die Blende in diesem Objektiv sinnvollerweise sitzen?
Nahe des Kreuzungspunktes aus b, z.B. so
d) Welche Strahlen blockiert die Blende? Wird dadurch der Bildkreis eingeschränkt? Wie verändert sich beim Schließen der Blende um den Faktor 2 die Helligkeit? Bitte jeweils anhand der Skizze begründen.
Die Blende blockiert die Randstrahlen, also die Strahlen, die am Rand des optischen Systems laufen. Da es sich aber nicht um eine Bildebene handelt, ist damit keine Einschränkung des Bildkreises verbunden! In der Ebene, in der die Blende sitzt, könnte man kein Bild aufnehmen. Denn hier ist die Information der einzelnen Bildpunkte nicht über die räumliche Koordinate kodiert, sondern über die Winkel (die "Phase"), in dem die Strahlen laufen. Auch bei stark geschlossener Blende wird weiterhin der komplette Sensor ausgeleuchtet.
Beim Schließen der Blende um den Faktor zwei verringert sich die Fläche des noch offenen Lochs um 2 hoch 2 = 4, man benötigt also die vierfache Belichtungszeit. Entsprechend unterscheiden sich Nachbarblenden in der Blendenreihe jeweils (näherungsweise) um Wurzel 2 = 1,4.
1,0 - 1,4 - 2,0 - 2,8...
Gibt es Gegenmeinungen?
Grüße
Oliver
a) Zeichne alle von EINEM EINZELNEN Objektpunkt ausgehenden Strahlen, die das Objektiv einfängt und auf den Sensor abbildet. Kreuzen sich diese Strahlen irgendwo?
Nein, die Strahlen kreuzen sich nicht (war ja schon oben beantwortet).
b) Zeichne alle von ZWEI BENACHBARTEN Objektpunkten ausgehende Strahlen, die das Objektiv einfängt und auf den Sensor abbildet. Kreuzen sich diese Strahlen irgendwo?
Ja, diese Strahlen kreuzen sich (war ja schon oben beantwortet).
c) Wo sollte die Blende in diesem Objektiv sinnvollerweise sitzen?
Nahe des Kreuzungspunktes aus b, z.B. so
d) Welche Strahlen blockiert die Blende? Wird dadurch der Bildkreis eingeschränkt? Wie verändert sich beim Schließen der Blende um den Faktor 2 die Helligkeit? Bitte jeweils anhand der Skizze begründen.
Die Blende blockiert die Randstrahlen, also die Strahlen, die am Rand des optischen Systems laufen. Da es sich aber nicht um eine Bildebene handelt, ist damit keine Einschränkung des Bildkreises verbunden! In der Ebene, in der die Blende sitzt, könnte man kein Bild aufnehmen. Denn hier ist die Information der einzelnen Bildpunkte nicht über die räumliche Koordinate kodiert, sondern über die Winkel (die "Phase"), in dem die Strahlen laufen. Auch bei stark geschlossener Blende wird weiterhin der komplette Sensor ausgeleuchtet.
Beim Schließen der Blende um den Faktor zwei verringert sich die Fläche des noch offenen Lochs um 2 hoch 2 = 4, man benötigt also die vierfache Belichtungszeit. Entsprechend unterscheiden sich Nachbarblenden in der Blendenreihe jeweils (näherungsweise) um Wurzel 2 = 1,4.
1,0 - 1,4 - 2,0 - 2,8...
Gibt es Gegenmeinungen?
Grüße
Oliver
Kommentar
Wow, Respekt für die Mühe die Du Dir da machst :up:.
Widerspruch! Du hast nachgewiesen, dass das vom Objektiv kommende Bild komplett ist, nachdem es den Hauptspiegel transmittiert hat und am AF-Hilfsspiegel reflektiert wurde. Das hat niemand hier bezweifelt. Aber Du unterschlägst komplett den Einfluss der AF-eigenen Optik (die Du für Dein Experiment ausgebaut hast). Mache Dein Experiment nochmal, aber inklusive der eingebauten "einfachen Sammellinse". Ich bin gespannt.
Oder wenn Du lieber selbst kreativ sein willst: Phasenkontrast impliziert ja, dass irgendetwas kontrastiert, also verglichen wird. Was wird denn Deiner Meinung nach vom AF Sensor "verglichen"? Die Lehrmeinung sagt, dass die Optik des AF dazu zwei Teilstrahlen aus dem vom Objektiv angebotenen Strahlenbündel "herausschält". Aber offenbar stimmt das ja nicht. Oder vielleicht doch?
Grüße
Oliver
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flat:
falls du noch ein bisschen an deiner d40 herumschrauben willst (auf die gefahr hin das sie danach ganz hinüber is) kannst du mal den eigentlichen sensor des AF-moduls durch backpapier ersetzen
danach das modul inkl aller linsen wieder einbaun
da solltest du dein blaues wunder erleben (vorrausgesetzt man sieht dann noch auf das backpapier hin)
falls du noch ein bisschen an deiner d40 herumschrauben willst (auf die gefahr hin das sie danach ganz hinüber is) kannst du mal den eigentlichen sensor des AF-moduls durch backpapier ersetzen
danach das modul inkl aller linsen wieder einbaun
da solltest du dein blaues wunder erleben
(vorrausgesetzt man sieht dann noch auf das backpapier hin)
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Wow, Respekt für die Mühe die Du Dir da machst :up:.
Widerspruch! Du hast nachgewiesen, dass das vom Objektiv kommende Bild komplett ist, nachdem es den Hauptspiegel transmittiert hat und am AF-Hilfsspiegel reflektiert wurde. Das hat niemand hier bezweifelt. Aber Du unterschlägst komplett den Einfluss der AF-eigenen Optik (die Du für Dein Experiment ausgebaut hast). Mache Dein Experiment nochmal, aber inklusive der eingebauten "einfachen Sammellinse". Ich bin gespannt.
Oder wenn Du lieber selbst kreativ sein willst: Phasenkontrast impliziert ja, dass irgendetwas kontrastiert, also verglichen wird. Was wird denn Deiner Meinung nach vom AF Sensor "verglichen"? Die Lehrmeinung sagt, dass die Optik des AF dazu zwei Teilstrahlen aus dem vom Objektiv angebotenen Strahlenbündel "herausschält". Aber offenbar stimmt das ja nicht. Oder vielleicht doch?
Grüße
Oliver
1. wurde genau das bezweifelt, daß das Bild noch komplett ist, nach dem die Blende geschlossen wird. Zumindest wurde das für den (ohnehin schon kleineren Teil des beim AF-Sensor ankommenden Bildes bestritten.
guckst Du hier:
http://www.dpreview.com/forums/post/54213938
2. der Phasenkontrast: Wie wir in meiner Kamera gesehen haben, baut zumindest Nikon den AF nicht mit zwei getrennten Linsen, sondern beide parallelen AF-Sensorzeilen eines Linien-Sensors blicken durch die gleiche Linse. Der räumliche Abstand der beiden Sensorzeilen sorgt für die trianguläre Basisbreite. Da die Sammellinse das vom Objektiv über den kleinen Hilfsspiegel auf die Sammellinse projizierte Bild stärker bündelt, kommen die Strahlen nicht nur von der Bildmitte auf diesen beiden Zeilen an, sondern auch vom Rand. Wobei wir hier ohnehin nicht den tatsächlichen Randstrahlen des Objektivs sprechen, denn diese sind bereits vom größeren Hauptspiegel nach oben in den Sucher abgestrahlt worden. Der kleine Hilfsspiegel hat ja nur etwa ein Viertel der Fläche des Hauptspiegels und selbst der ist schon kleiner, als der Bildkreis des Objektivs. Diese AF-"Randstrahlen" sind also tatsächlich ziemlich Nahe der Bildmitte entnommene "Randstrahlen". Die genaue Positionierung dieser Randstrahlen geschieht über die Sammellinse vor dem AF, die ihren Brennpunkt vermutlich hinter dem AF-Sensor hat, so daß die beiden Sensorzeilen eben nicht den gleichen Bildausschnitt "sehen". Die beiden Sensorzeilen erhalten also genau das gleiche Hell-Dunkel-Muster des Motivs, nur über leicht unterschiedliche Wege durch die Linsen des Objektivs nahe der Bildmitte. Aber daß sie durch Abblenden auf Blende 8 gar nichts mehr sehen, weil ihnen nur noch ein kleiner Lichtpunkt von jenseits des Motivs bliebe, ist nicht so. Und die Leuchtdichte bleibt beim Abblenden auch nicht erhalten, wie wir gesehen haben. Das Bild für den AF wird deutlich dunkler, durch das Abblenden und ich vermute stark, daß auch die erhöhte Tiefenschärfe den AF vor Probleme stellt, wenn er mit einem Objektiv Blende 8 gequält wird. Übrigens hat Canon in der alten 1D auch AF-Sensoren für 2.8 eingebaut, die sich nicht im Randbereich befinden, sondern in der Mitte. Welchen Zweck sollten diese haben, wenn Blende 2.8 nicht auch mehr Licht (also Leuchtdichte) bedeuten würde?
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Es wird doch nicht ein unterschiedlicher Grad an Schärfe miteinander verglichen, sondern die relative Verschiebung der Teilbilder im Mikrometerbereich.
Gerade daher arbeitet das AF-Modul mit einer eigenen Blendenöffnung im Bereich von >= f/20, damit auch bei einem stark defokussierten Objektiv, noch hinlänglich scharfe Strukturen verglichen werden können.
Die Lage auf dem AF-Modul ist nicht wesentlich, dann schauen die Seperatorlinsen eben schräg durch das Objektiv.
Und f/2.8 macht insofern Sinn, weil die Triangulationsbasis damit breiter ist, was zumindest theoretisch eine höhere Genauigkeit ermöglicht.
MfG Jürgen
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flat:
falls du noch ein bisschen an deiner d40 herumschrauben willst (auf die gefahr hin das sie danach ganz hinüber is) kannst du mal den eigentlichen sensor des AF-moduls durch backpapier ersetzen
danach das modul inkl aller linsen wieder einbaun
da solltest du dein blaues wunder erleben
Vielleicht lieferst Du lieber erhellende Beiträge oder baust selbst mal etwas zusammen? Besser als nur motzen.
Die Kamera hatte ich nach 7 Minuten wieder zusammengebaut, sie funktioniert einwandfrei. Lieben Gruß an Micha Beuteltier (ich mache ihm demnächst Konkurrenz) :up:
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Hi hi ... ich versuche es auch noch mal 
.
Vielleicht diesmal nicht mit Zeichnungen, sondern mit einer Kette einfacher, aufeinander aufbauender Aussagen.
1) Das Abbild eines Motives auf dem Sensor ist dann scharf, wenn die von dem Motivpunkt (= jedem Motivpunkt) ausgehenden einzelnen Lichtstrahlen sich nach dem Durchgang durch das Objektiv in genau einem Punkt in der Sensorebene treffen.
2) Entsprechend ist das Bild auf dem Sensor dann unscharf, wenn sich obige Lichtstrahlen nicht in einem Punkt der Sensorebene treffen.
3) Ein idealer, einzelner Lichtstrahl eines einzelnen Motivpunktes legt genau einen Weg vom Motiv durch das Objektiv auf den Sensor zurück. Er kann abgelenkt, reflektiert oder gar absorbiert werden, aber er kann nicht aufgefächert und nicht gebündelt werden ... denn sonst wäre es kein idealer einzelner Lichtstrahl.
4) Das was in diversen Zeichnungen dieses Threads als Lichtkegel gezeichnet wird, ist nicht ein einzelner Lichtstrahl, sondern die Summe aller (!) idealen Lichtstrahlen, die von einem Motivpunkt ausgehen.
5) Der Phasen-AF auf der Basis der Triangulation schätzt die Positionen ab, an die die verschiedenen ideale, einzelne Lichtstrahlen (oder einiger weniger eng nebeneinander liegender Lichtstrahlen ... wir wollen ja nicht päpstlicher sein als der Papst) eines Motivpunktes auf dem Sensor auftreffen würden mit der Annahme, dass das Bild auf dem Sensor (siehe Satz #1) dann scharf ist, wenn sich alle einzelnen Lichtstrahlen eines Motivpunkts am gleichen Ort treffen.
6) Damit dies funktioniert, müssen zwingend zwei einzelne Lichtstrahlen für die Abschätzung (aka "Messung") heran gezogen werden, die im strahlenmanipulierenden Linsensystem einen gewissen räumlichen Abstand haben. Denn nur mit einem Abstand haben sie (siehe Satz #3) die Chance an unterschiedlichen Positionen in der Sensorebene aufzutreffen.
7) Wenn (!) es sich tatsächlich um einzelne Lichtstrahlen handelt und wenn (!) sie einen räumlichen Abstand voneinander haben (... also nicht durch die Mitte des Objektivs laufen), dann laufen sie Gefahr, durch die Blende absorbiert zu werden, wenn die Blende nur hinreichend klein ist.
8) Früher war dies "kritische" Blende die Blende 5,6, heute 8,0. Die Messbasis der Triangulation wurde so dimensioniert, dass sich ein brauchbarer Kompromiss ergibt, bestehend aus der "typischen" Mindest-Anfangsblenden im Consumerbereich einerseits und der erforderlichen Genauigkeit bei der AF-Messung andererseits.
Und jetzt : Feuer frei! :monster:
Ciao
HaPe
.Vielleicht diesmal nicht mit Zeichnungen, sondern mit einer Kette einfacher, aufeinander aufbauender Aussagen.
1) Das Abbild eines Motives auf dem Sensor ist dann scharf, wenn die von dem Motivpunkt (= jedem Motivpunkt) ausgehenden einzelnen Lichtstrahlen sich nach dem Durchgang durch das Objektiv in genau einem Punkt in der Sensorebene treffen.
2) Entsprechend ist das Bild auf dem Sensor dann unscharf, wenn sich obige Lichtstrahlen nicht in einem Punkt der Sensorebene treffen.
3) Ein idealer, einzelner Lichtstrahl eines einzelnen Motivpunktes legt genau einen Weg vom Motiv durch das Objektiv auf den Sensor zurück. Er kann abgelenkt, reflektiert oder gar absorbiert werden, aber er kann nicht aufgefächert und nicht gebündelt werden ... denn sonst wäre es kein idealer einzelner Lichtstrahl.
4) Das was in diversen Zeichnungen dieses Threads als Lichtkegel gezeichnet wird, ist nicht ein einzelner Lichtstrahl, sondern die Summe aller (!) idealen Lichtstrahlen, die von einem Motivpunkt ausgehen.
5) Der Phasen-AF auf der Basis der Triangulation schätzt die Positionen ab, an die die verschiedenen ideale, einzelne Lichtstrahlen (oder einiger weniger eng nebeneinander liegender Lichtstrahlen ... wir wollen ja nicht päpstlicher sein als der Papst) eines Motivpunktes auf dem Sensor auftreffen würden mit der Annahme, dass das Bild auf dem Sensor (siehe Satz #1) dann scharf ist, wenn sich alle einzelnen Lichtstrahlen eines Motivpunkts am gleichen Ort treffen.
6) Damit dies funktioniert, müssen zwingend zwei einzelne Lichtstrahlen für die Abschätzung (aka "Messung") heran gezogen werden, die im strahlenmanipulierenden Linsensystem einen gewissen räumlichen Abstand haben. Denn nur mit einem Abstand haben sie (siehe Satz #3) die Chance an unterschiedlichen Positionen in der Sensorebene aufzutreffen.
7) Wenn (!) es sich tatsächlich um einzelne Lichtstrahlen handelt und wenn (!) sie einen räumlichen Abstand voneinander haben (... also nicht durch die Mitte des Objektivs laufen), dann laufen sie Gefahr, durch die Blende absorbiert zu werden, wenn die Blende nur hinreichend klein ist.
8) Früher war dies "kritische" Blende die Blende 5,6, heute 8,0. Die Messbasis der Triangulation wurde so dimensioniert, dass sich ein brauchbarer Kompromiss ergibt, bestehend aus der "typischen" Mindest-Anfangsblenden im Consumerbereich einerseits und der erforderlichen Genauigkeit bei der AF-Messung andererseits.
Und jetzt : Feuer frei! :monster:
Ciao
HaPe
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Alles richtig. Ich zweifele nicht an, daß die Blende, wenn sie recht klein wird, die Triangulation behindert, wobei die Strahlen zur Entfernungsmessung alles andere als am Rand liegen. Sie werden aus einem überraschend mittig liegenden Bereich abgegriffen. Mir ging es vornehmlich darum, zu verstehen oder zu widerlegen, daß die kleiner werdende Blende das auf den AF projizierte Bild ringsum beschneidet. Eben in dem von Frau Oelund behaupteten Versuchsaufbau mit einem Smilie, der erst einen großen und runden Bildteil zeigt (der kleine Hilfsspiegel für den AF ist rechteckig) und bei geschlossener Blende diese ganz klein alle anderen Bildteile außerhalb abdeckt und nur einen kleinen hellen runden Fleck auf dem AF-Modul übrig läßt. Das und nur das wollte ich entweder verstehen oder widerlegen. That's all.
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falls stanford deinen ansprüchen genügt darfst du auf den link klicken:
http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusPD.html
hat sogar nen interaktiven schieber zum rumspielen
http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/autofocusPD.html
hat sogar nen interaktiven schieber zum rumspielen
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Ja, das ist eine Prinzip-Skizze, die in vielen Details falsch ist. Der Spiegel ist so groß, wie der Hauptspiegel nur falsch herum. Der kleine Hilfsspiegel für den AF fehlt, weshalb auch die Strahlführung falsch dargestellt ist. Daher ist zwar die grundsätzliche Wirkungsweise richtig, die Darstellung dessen und vor allem die Proportionen gehen aber an der Realität krass vorbei. Meine Meinung.
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