Яка форма фокусної площини?

27

Це те, що я щойно зрозумів, що не знаю повністю відповіді, тому збираюся запитати його тут, як мені здається, це цікаво.

У більшості наукових творів про глибину різкості діаграми, як правило, показують камеру та предмети як ідеально паралельні, наприклад

Однак це більш точне зображення фокусної площини?

Чи є способи оптично змінити форму фокусної площини?

Примітка. Очевидно, що ці діаграми є двовимірними, але я припускаю, що на другій діаграмі форма була б кулястою з датчиком у центрі.

— Нерозбірливість
джерело

2

Теоретично ви могли б створити лінзу зі зігнутою фокусною площиною - проте я не думаю, що такі лінзи існують. Дивіться: physics.stackexchange.com/q/81349/44080 Щодо зміни фокусної площини, лінзи з нахилом з нахилом є одним із поширених способів цим маніпулюванням. Фокальна площина залишається плоскою площиною, але лінза з нахилом з нахилом дозволяє нахиляти та обертати площину фокусування стосовно датчика. en.wikipedia.org/wiki/Tilt%E2%80%93shift_photography

— J ...

2

@J ... це входить в принцип Scheimpflug . Також пов'язані статті Леонарда Евенса . Фокус перегляду камери та глибина поля - це те, що я пам'ятаю, читаючи, коли вчився фокусувати камеру огляду.

3

@ J ...: По-перше, більшість об'єктивів (особливо широких кутів) виявляють хоча б невелику кривизну поля (але, як правило, набагато менше, ніж показано на схемі вище). Хоча вони досить рідкісні, є кілька лінз із навмисно вигнутими полями. Мабуть, найбільш незвичним у цьому відношенні є Minolta 24 / 2.8 VFC , який дозволив користувачеві контролювати свою кривизну поля.

— Джеррі Труну

1

Крива датчика! whatdigitalcamera.com/technology_guides/…

— Олів'є

2

@J ... Як вже говорили інші, неасферичні елементи лінзи зазвичай мають лінзоподібну форму (або увігнуту лінзику, якщо хочете), тому за замовчуванням усі об'єктиви камери мають дещо вигнуту або хвилясту форму (думаю, пульсація на ставку) фокусною плоска характеристика. Багато багатьох лінз мають досить вигнуту фокусну площину, отже, поняття м’якості в кутах при широких отворах . Наприклад, більшість об'єктивів для портретів мають непоправлену кривизну, і їх зображення виглядають приголомшливо як прямий результат.

— HamishKL

20

Ефект називається кривизною поля . Гарна дискусія виходить від Nikon . Це відхилення об'єктива, яке може зменшити роздільну здатність об'єктива в поєднанні з плоским датчиком. За старих часів фільм можна було трохи зігнути, щоб спробувати слідувати площині зображення та зменшити ефект, але наші датчики сьогодні жорсткі. Його можна зменшити за допомогою дизайну лінз.

— Росс Мілікан
джерело

2

Це правильна відповідь. Я додам, що будь-яка ідеальна одноелементна лінза буде демонструвати таку поведінку, якщо ефект не компенсується іншою лінзою або неоднорідною оптичною формулою. Це насправді складний фактор у дизайні хороших лінз, і є сподівання, що, зробивши керовані гнучкі датчики, ми зможемо використовувати набагато простіші та більш компактні лінзи в майбутньому.

— ретрографія

1

Плівка також товста в порівнянні з лунками датчика.

1

Отже, підсумовуючи, лінзи "природно" мають вигнуте поле, і ми додаємо зайві елементи лінзи, щоб спробувати його розрівняти?

— MathematicalOrchid

1

@MathematicalOrchid Так. Це в принципі правильно

— Michael C

4

Оскільки корекція, ймовірно, може бути ідеальною лише на одному фокусному відстані, ця відстань може бути оптимізована по-різному для різних типів лінз. Наприклад, виділена макрооб'єктива може бути спроектована таким, щоб мати найменшу фокусну площину на мінімальному фокусному відстані.

— Кевін Крумвієде,

8

Єдина об'єктивна лінза реальної товщини має вигнуте поле фокусу. Більшість лінз, що пропонуються виробниками, включають коригуючі елементи для вирівнювання поля фокусування ближче до плоскої фокусної площини в тій чи іншій мірі. Існує кілька добре відомих і дуже бажаних лінз, які особливо добре розрівнюють фокусну площину: наприклад, серії Zeiss Planar. Існують також відомі та бажані лінзи, які не коригують якусь або всю їх кривизну поля, і фотографії "погляд", зроблені за допомогою цих об'єктивів, демонструють. Canon EF 85mm f / 1.2 L II - одна з таких лінз.

Яка форма фокусної площини?

Одноелементна лінза з нормальними поверхнями з використанням математично простих оптичних формул демонструє кривизну поля. Якщо проектувати на плоский датчик / плівку, різняться відстані від центру лінзи до середини проти кутів датчика можуть призвести до втрати фокусу на краях і в кутах, якщо центр належним чином фокусується. Якби плівка або датчик могли бути побудовані так, щоб усі частини були на однаковій відстані від оптичного центру лінзи, все було б в рівній фокусі. Такий датчик охоплював би ту саму ділянку (виражену у кутових градусах) дуги кулі, що і кількість дуги, охопленої лінзою в полі зору камери. Радіус кривизни мінявся б залежно від показника заломлення лінзи.

У сучасній практиці існує декілька, якщо вони є, простих одноелементних лінз, які пропонуються виробниками та використовуються для фотозйомки, визначених у межах фотографії.stackexchange.com. Форма фокусної площини, більш правильно називається полем фокусування, повністю залежить від конструкції лінзи. Сферичну аберацію / кривизну поля можна залишити зовсім не виправленою або сильно виправити залежно від рішень, прийнятих дизайнерами лінз та ефективності їх конструкції.

Під час обговорення оптики кардинальної точки слід пам’ятати, що лінзи нульової товщини насправді не існують. Вони теоретичні. З статті Вікіпедії для Кардинальної точки (оптика) :

Єдина ідеальна система, яка була досягнута на практиці - це дзеркало площини.

— Михайло С
джерело

4

Оптично досконала лінза фокусна площина паралельна вашому датчику, і вона має таку ж форму, як і вона, тобто насправді це площина. Завдяки об'єктиву в реальному житті, я думаю, ви можете трохи спотворити площину, але вона по суті залишиться площиною. Це повинно бути таким для пейзажної фотографії, де ви хочете, щоб все зображення було зосереджено одночасно у нескінченності, і це стосується будь-якого пристойного об'єктива.

Ваша перша діаграма правильніша за другу. У другій схемі ви нехтуєте тим, що кути датчика розташовані далі від оптичного центру вашої лінзи, ніж від центра датчика.

Це щось, що слід враховувати, використовуючи звичайну техніку "фокусування, потім рекомендуй": обертаючи камеру для рекомпозиції, ви переміщуєте фокусну площину, не змінюючи відстань до об'єкта, і ви дійсно можете вийти з об'єкта фокусування. Особливо це стосується ширококутної лінзи при широкому отворі.

Див. Наприклад, Як знімати предмет, що рухається, за допомогою Panasonic FZ 70/72 для отримання більш детальної інформації.

— Матьє Мой
джерело

Спасибі. Отже, коли вимірювати dof, де в камері проводиться вимірювання? Датчик?

— Нерозлучення

Я не розумію питання. DoF не вимірюється камерою. Це оптичний результат діафрагми, фокусна відстань, ...

— Матьє Мой

+1 для наслідків для "фокусування, потім рекомендують". Це тонкий наслідок, який не часто усвідомлюється.

— scottbb

Вибачте. Я маю на увазі, де саме на камері проводяться вимірювання щодо фокусу - це точка на об'єктиві, діафрагмі чи датчику?

— Нерозлучення

@Pedr Я не зовсім впевнений, про які вимірювання ви просите, але це питання може охопити його: photo.stackexchange.com/questions/21668/…

— розпізнавач

2

Форма фокусної площини залежить від оптичної формули. Зокрема, Плайс Цайс був названий на честь його особливо плоскої фокусної площини, яка зробила його гарним для фотографування книг, але загалом він більше нагадує ваш другий малюнок.

— флокі
джерело

3

Дякуємо за відповідь. Було б чудово, якби ви могли трохи розширити свою відповідь, можливо, посиланнями та прикладами.

— Нерозлучення

2

Я думаю, що пропущений елемент у наведених очевидно-інакше правильних відповідях є підключенням до неправильної інтуїції у питанні.

Інтуїція у питанні походить (я вважаю) не від якогось питання про абтерацію лінз, а від неправильного відчуття, що фокусна площина базується на відстані від лінзи.

Це питання, можливо, можна перефразувати як

"чи гостро фокусуються речі, які знаходяться на певній відстані від лінзи - чи всі вони розташовані на кривій із радіусом фокусної відстані?"

Відповідь «ні, не так працює фокус». Як заявив Метью Мой, фокусна площина для ідеального об'єктива - паралельна датчику.

— GreenAsJade
джерело

1

Тільки якщо лінза була виправлена на кривизну поля. Більшість сучасних лінз були правильними, але однотонний тонкий об'єктив із регулярними поверхнями не має.

— Майкл C

Чи означає це, що "одноелементна тонка лінза з регулярними поверхнями" має на обличчі сферичну фокусну площину внаслідок того, що фокус знаходиться на фіксованому радіусі від лінзи , або просто така лінза має деяку кривизну поля через до "недосконалостей"?

— GreenAsJade

1

Фіксований радіус як спереду, так і ззаду. Єдина відмінність - розмір, якщо радіус з обох боків обумовлений показником заломлення лінзи. Якщо опукла лінза має постійний показник заломлення від центру до краю, вона демонструватиме кривизну поля. У міру наближення відстані фокусування до нескінченності DoF, ймовірно, стане настільки великим, що кривизна вже не буде помітна.

— Майкл C