Какова форма фокальной плоскости?

Question

Это то, что я только что понял, я не совсем знаю ответ, поэтому я собираюсь задать его здесь, так как я думаю, что это интересно.

В большинстве ненаучных работ по глубине резкости диаграммы обычно показывают камеру и объекты как совершенно параллельные, например,

Однако, это более точное представление фокальной плоскости?

Существуют ли способы оптически изменить форму фокальной плоскости?

Примечание. Очевидно, что эти диаграммы двумерные, но я предполагаю, что на второй диаграмме форма будет сферической с датчиком в центре.

Answer 1

Эффект называется кривизна поля . Хорошее обсуждение приходит от Nikon . Это аберрация объектива, которая может снизить разрешение объектива в сочетании с плоским датчиком. В старые времена пленку можно было немного согнуть, чтобы попытаться проследить плоскость изображения и уменьшить эффект, но наши сенсоры сегодня жесткие. Это может быть уменьшено с дизайном линзы.

Answer 2

Одиночная сходящаяся линза с реальной толщиной имеет искривленное поле фокусировки. Большинство объективов, предлагаемых производителями, включают в себя корректирующие элементы для выравнивания поля фокусировки ближе к плоской фокальной плоскости в той или иной степени. Есть некоторые хорошо известные и очень желательные линзы, которые особенно хорошо сглаживают фокальную плоскость: например, серия Zeiss Planar. Также известны и желательны объективы для , а не коррекции некоторой или всей их кривизны поля и "выглядящих" фотографий, сделанных с использованием этих объективов. Canon EF 85mm f / 1.2 L II - один из таких объективов.

Какова форма фокальной плоскости?

Одноэлементная линза с нормальными поверхностями, использующая математически простые оптические формулы, продемонстрирует кривизну поля. При проецировании на плоский датчик / пленку, разное расстояние от центра объектива до середины и углов датчика приведет к потере фокуса на краях и в углах, если центр будет правильно сфокусирован. Если бы пленка или датчик могли быть сконструированы таким образом, чтобы все детали были равноудалены от оптического центра объектива, все было бы в равной фокусе. Такой датчик будет покрывать ту же часть (выраженную в угловых градусах) дуги сферы, что и количество дуги, покрытой линзой в поле зрения камеры. Радиус кривизны будет зависеть от показателя преломления линзы.

В современной практике изготовители используют несколько простых одноэлементных объективов, если таковые вообще имеются, и используются для фотографирования, как определено в рамках photo.stackexchange.com. Форма фокальной плоскости, более правильно называемая полем фокуса, полностью зависит от конструкции линзы. Сферическая аберрация / кривизна поля могут быть полностью не исправлены или могут быть сильно исправлены в зависимости от решений сделанные дизайнерами объективов и эффективность их дизайна.

При обсуждении оптики кардинальных точек следует учитывать, что линзы нулевой толщины на самом деле не существуют. Они теоретические. Из статьи в википедии за Кардинал поинт (оптика) :

Единственная идеальная система, которая была достигнута на практике, это самолет зеркало.

Answer 3

С оптически совершенной линзой, фокальная плоскость параллельна вашему датчику, и она имеет ту же форму, что и она, то есть фактически является плоскостью. Я полагаю, что с объективом из реальной жизни вы можете немного исказить плоскость, но она по существу останется плоскостью. Это должно быть так для пейзажной фотографии, когда вы хотите, чтобы все изображение было сфокусировано на бесконечности в одно и то же время, и это относится к любому приличному объективу.

Ваша первая диаграмма более правильная, чем вторая. На второй диаграмме вы игнорируете тот факт, что углы вашего датчика находятся дальше к оптическому центру объектива, чем к центру датчика.

Это то, что нужно учитывать при использовании обычного метода «фокусируй, затем перекомпоновывай»: поворачивая камеру, чтобы перекомпоновать, ты перемещаешь фокальную плоскость, не меняя расстояния до объекта, и ты действительно можешь сфокусировать объект , Это особенно верно с широкоугольным объективом с широкой диафрагмой.

См. Например Как снимать движущийся объект с помощью Panasonic FZ 70/72 для получения более подробной информации.

Answer 4

Я думаю, что отсутствующий элемент в очевидно, в противном случае правильных ответах связан с неправильной интуицией в вопросе.

Интуиция в вопросе проистекает (я полагаю) не из какого-то вопроса о аберрации линзы, а из неверного ощущения, что фокусная плоскость основана на расстоянии от линзы.

Этот вопрос можно перефразировать как

"- это вещи, которые четко сфокусированы расстояние от объектива - все они расположены на кривой с радиус фокусного расстояния? "

Ответ: «Нет, фокус работает не так». Как заявил Мэтью Мой, фокусная плоскость идеального объектива параллельна сенсору.

Answer 5

Форма фокальной плоскости зависит от оптической формулы. В частности, Zeiss Planar был назван в честь своей особенно плоской фокальной плоскости, которая сделала его подходящим для фотографирования книг, но в целом он больше похож на ваш второй рисунок.