Fråga:
Vilken form har fokalplanet?
Undistraction
2016-02-12 17:15:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det här är något jag förstod att jag inte helt vet svaret på, så jag kommer att fråga det här eftersom jag tycker det är intressant.

I de flesta icke-vetenskapliga skrivningar på djupet fält visar diagram i allmänhet att kamera och motiv är helt parallella, t.ex.

enter image description here

Är detta dock en mer exakt representation av fokusplanet ?

enter image description here

Finns det sätt att optiskt ändra fokalplanets form?

Obs: Uppenbarligen dessa diagram är tvådimensionella, men jag antar att i det andra diagrammet skulle formen vara sfärisk med sensorn i mitten.

Du kan i teorin bygga en lins med ett böjt fokalplan - jag tror dock inte att sådana linser finns. se: http://physics.stackexchange.com/q/81349/44080 När det gäller att ändra fokalplanet är linser med tilt-shift ett vanligt sätt att detta manipuleras. Fokalplanet förblir ett plant plan, men tilt-shift-objektivet gör att du kan luta och rotera fokusplanet i förhållande till sensorn. https://en.wikipedia.org/wiki/Tilt%E2%80%93shift_photography
@J ... detta kommer in i [Scheimpflug-principen] (https://en.wikipedia.org/wiki/Scheimpflug_principle). Också relaterade är tidningarna av [Leonard Evens] (http://www.math.northwestern.edu/~len/photos/). [Visa kamerafokus och skärpedjup] (http://www.trenholm.org/hmmerk/VCFaDOF1.pdf) är den jag minns att jag läste när jag lärde mig att fokusera en visningskamera.
Jag förstår din fråga, men det bör noteras att du helt missbrukar termerna * fokuspunkt * och * fokalplan *. * Fokalplanet är inte objektets plan i skarpt fokus *, som visas i dina skisser. Du kan google för vad det egentligen är, t.ex. https://en.wikipedia.org/wiki/Cardinal_point_(optics)#Focal_planes
@J ...: För det första uppvisar de flesta linser (särskilt vidvinklar) åtminstone en liten krökning av fältet (men i allmänhet mycket mindre än som visas i diagrammet ovan). Även om de är ganska sällsynta finns det några linser med avsiktligt böjda fält. Det kanske mest ovanliga i detta avseende är [Minolta 24 / 2.8 VFC] (http://www.rokkorfiles.com/24mm%20VFC.htm), som gjorde det möjligt för användaren att styra sin fältkurvatur.
@JerryCoffin Mycket intressant - och ja, naturligtvis är ingenting någonsin perfekt, min mening var verkligen linser utformade för att ha ett * medvetet * böjt fokusplan snarare än ett som är konstruerat för att vara så platt * som möjligt *. Att Minolta verkligen kvalificerar sig!
Böj sensorn! http://www.whatdigitalcamera.com/technology_guides/curved-sensors-advanced-technology-guide-60556
@J ... Okorrigerade * alla * linser skulle visa fälkrökning.
@MichaelClark Ja, naturligtvis. Jag menade bara att jag tyckte att det var osannolikt att * kommersiella fotografiska linser * med avsiktligt konstruerade (eller avsevärt okorrigerade) fälkrökning existerar (ett motexempel tillhandahölls av Jerry).
@J ... Det finns också några andra. Canon EF 85mm f / 1.2 L II, till exempel. Någon av de moderna linserna av typen "Petzval".
Problemet med att böja sensorn är att varje gång du ändrar brännvidden behöver du en annan krökningsradie för sensorn.
@J ... Som andra har sagt har icke-asfäriska linselement normalt en linsform (eller konkav linsform om du vill), så som standard har alla kameralinser ett något böjt eller vågigt (tänk en krusning i en damm) fokalplan karakteristisk. Många många linser har ett ganska böjt fokalplan, varför begreppet * mjukt i hörnen vid breda bländare *. De flesta porträttlinser har till exempel okorrigerad krökning och deras bilder ser fantastiska ut som ett direkt resultat.
@Szabolcs Se: http://photo.stackexchange.com/questions/45970/how-does-photography-as-opposed-to-physics-define-focal-plane
Fem svar:
Ross Millikan
2016-02-12 21:35:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Effekten kallas fältkurvatur. En bra diskussion kommer från Nikon. Det är en linsavvikelse som kan minska linsens upplösning när den kombineras med en platt sensor. Förr kunde filmen böjas lite för att försöka följa bildplanet och minska effekten, men våra sensorer idag är styva. Det kan minskas med linsdesign.

Detta är det rätta svaret. Jag skulle tillägga att alla ideala enstaka linser kommer att visa ett sådant beteende, såvida inte effekten kompenseras av en annan lins eller en icke-homogen optisk formel. Detta är faktiskt en komplicerande faktor i utformningen av bra linser och det finns förhoppningar att genom att göra kontrollerbara flexibla sensorer kan vi använda mycket enklare och mycket mer kompakta linser i framtiden.
Filmen är också * tjock * jämfört med brunnarna i en sensor.
Sammanfattningsvis har linser "naturligt" ett böjt fält, och vi lägger till extra linselement för att försöka platta ut det?
@MathematicalOrchid Ja. Det är i grunden korrekt
Och eftersom korrigeringen sannolikt bara kommer att vara perfekt vid ett brännvidd kan det avståndet optimeras på olika sätt för olika typer av linser. Till exempel kan en dedikerad makrolins utformas för att ha det plattaste fokalplanet vid sitt minsta brännvidd.
Vid den andra ytterligheten har långa brännviddslinser fokuserade på oändligheten tillräckligt med DoF och en tillräckligt stor krökningsradie för att krökningen inte längre ska märkas. Om en objektivfokus andas så att kortare fokusavstånd ger en bredare synvinkel än längre fokusavstånd är det när du börjar ha problem.
Fältkurvaturen minskar inte nödvändigtvis upplösningen, det gör bara fokuspositionen som behövs för att få kanterna på ett plant testdiagram så vassa eftersom de kan vara något annorlunda än fokuspositionen som behövs för att få mitten av samma testdiagram så vass det kan vara.
@KevinKrumwiede Det kan också bara optimeras för en enda våglängd.
Michael C
2016-02-13 01:08:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En enda konvergerande lins med verklig tjocklek har ett böjt fokusfält. De flesta linser som erbjuds av tillverkare inkluderar korrigerande element för att plana fokusfältet närmare ett platt fokalplan i en eller annan grad. Det finns några välkända och mycket önskade linser som är kända för att platta ut fokalplanet särskilt bra: Zeiss Planar-serien till exempel. Det finns också linser kända och önskvärda för att inte korrigera en del eller hela deras fältkrökning och "look" -foton som tagits med dessa linser uppvisar. Canon EF 85mm f / 1.2 L II är en sådan lins.

Vilken form har fokusplanet?

Ett lins med ett element med normal ytor som använder matematiskt enkla optiska formler visar fältets krökning. När det projiceras på en plan sensor / film kommer de varierande avstånden från linsens mitt till mitten i förhållande till hörnen på sensorn att förlora fokus på kanterna och i hörnen om mitten är ordentligt i fokus. Om en film eller sensor kunde konstrueras så att alla delar var lika långt från linsens optiska centrum, skulle allt vara lika fokuserat. En sådan sensor skulle täcka samma del (uttryckt i vinkelgrader) av en båg av en sfär som mängden båge som täcks av linsen i kamerans synfält. Krökningsradien skulle variera beroende på linsens brytningsindex.

I modern praxis finns det få, om några, enkla enkla elementlinser som erbjuds av tillverkare och används för fotografering enligt definitionen inom ramen för photo.stackexchange.com. Fokalplanets form, mer korrekt kallat fokusfältet, är helt beroende av linsens utformning. Sfärisk aberration / fältkurvatur kan lämnas helt okorrigerad eller kan korrigeras starkt beroende på beslut som fattats av linsdesignerna och effektiviteten i deras design.

När man diskuterar kardinal punktoptik måste man komma ihåg att objektiv med noll tjocklek inte finns. De är teoretiska. Från wikipedia-artikeln för Kardinalpunkt (optik) :

Det enda idealiska systemet som har uppnåtts i praktiken är plan spegel.

Matthieu Moy
2016-02-12 18:28:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Med en optiskt perfekt lins är fokusplanet parallellt med din sensor och har samma form som det, det vill säga det är faktiskt ett plan. Med en verklig lins antar jag att du kan få lite förvrängning av planet, men det kommer i princip att förbli ett plan. Det måste vara så för landskapsfotografering där du vill att hela bilden ska fokuseras i oändligheten samtidigt, och det är fallet för alla anständiga linser.

Ditt första diagram är mer korrekt än det andra . I det andra diagrammet försummar du det faktum att hörnen på sensorn ligger längre bort till objektivets optiska mittpunkt än mitt på sensorn.

Detta är något att ta hänsyn till när du använder "fokus Komponera sedan om "vanlig teknik: genom att rotera kameran för att komponera om flyttar du fokusplanet utan att ändra avståndet till motivet, och du kan verkligen få motivet ur fokus. Detta gäller särskilt vid vidvinkelobjektiv med bred bländare.

Se t.ex. Hur man tar bilder i rörligt motiv med Panasonic FZ 70/72 för mer information.

Tack. Så när ska du mäta dof, var i kameran ska mätningen vara? Sensorn?
Jag förstår inte frågan. DoF mäts inte av kameran. Det är det optiska resultatet av bländaren, brännvidden, ...
+1 för konsekvenserna för "fokusera sedan om". Det är en subtil konsekvens som inte ofta förverkligas.
Förlåt. Jag menar var exakt på kameran tas mätningar relaterade till fokus - är det en punkt på linsen, bländaren eller sensorn?
@Pedr Jag är inte helt säker på vilken mätning du ber om, men den här frågan kan täcka den: http://photo.stackexchange.com/questions/21668/what-is-the-reference-point-that-the- brännvidd-av-en-lins-beräknas-från
Fokusavstånd mäts från motivet till sensorn / filmplanet. Se http://photo.stackexchange.com/questions/46329/what-is-the-reference-plane-used-when-the-minimum-focus-distance-is-measured/46336#46336
När en DoF-beräkning returnerar resultat som, * motivavstånd: 10 ', nära gräns: 9,08 ", yttergräns: 11,1" * alla dessa avstånd mäts från film- / sensorplanet som vid fotografering (men inte i optik som en gren av fysik) kallas också fokalplanet. För mer se http://photo.stackexchange.com/questions/45970/how-does-photography-as-opposed-to-physics-define-focal-plane
floqui
2016-02-12 17:26:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fokalplanets form beror på den optiska formeln. I synnerhet namngav Zeiss Planar sitt speciellt plana fokusplan som gjorde det bra för fotografering av böcker, men i allmänhet ser det mer ut som din andra ritning.

Tack för svaret. Det vore jättebra om du kunde utvidga ditt svar lite, kanske med referenser och exempel.
GreenAsJade
2016-02-14 05:15:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag tror att ett saknat element i de uppenbarligen annars korrekta svaren som ges är att ansluta till fel intuition i frågan.

Intuitionen i frågan kommer (tror jag) inte från någon fråga om linsavbrott, men från en felaktig känsla att fokusplanet baseras på avståndet från linsen.

Denna fråga kan kanske omformuleras som

"är sakerna som är skarpt i fokus ligger alla på ett specifikt avstånd från linsen - ligger de alla på en kurva med brännviddens radie? "

Svaret är" nej, det vill säga inte hur fokus fungerar ". Som anges av Matthew Moy är fokusplanet för en perfekt lins en parallell med sensorn.

Endast om linsen har korrigerats för fältkrökning. De flesta moderna linser har varit korrekta, men en enda tunn tunn lins med vanliga ytor har inte gjort det.
Betyder det att en "tunn lins med ett enda element med vanliga ytor" i ansiktet har ett sfäriskt fokalplan ** som ett resultat av att fokus ligger i en fast radie från linsen **, eller är det helt enkelt att en sådan lins har någon fältkrökning på grund av "brister"?
Fast radie både fram och bak. Den enda skillnaden är storleken om radien på vardera sidan beror på linsens brytningsindex. Om den konvexa linsen är utformad för att ha ett konstant brytningsindex från centrum till kant kommer den att visa fälkrökning. När fokusavståndet närmar sig oändligheten kommer förmodligen DoF att bli så stor att krökningen inte längre kommer att märkas.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...