Qual è la forma del piano focale?

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Questo è qualcosa a cui ho appena capito di non conoscere del tutto la risposta, quindi la chiederò qui perché penso sia interessante.

Nella maggior parte degli scritti non scientifici sulla profondità di campo, i diagrammi mostrano generalmente che la fotocamera e i soggetti sono perfettamente paralleli, ad es

Tuttavia, si tratta di una rappresentazione più accurata del piano focale?

Ci sono modi per alterare otticamente la forma del piano focale?

Nota: ovviamente questi diagrammi sono bidimensionali, ma suppongo che nel secondo diagramma la forma sarebbe sferica con il sensore al centro.

— Undistraction
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In teoria, potresti costruire un obiettivo con un piano focale curvo, tuttavia non credo che esistano obiettivi del genere. vedi: physics.stackexchange.com/q/81349/44080 Per quanto riguarda l'alterazione del piano focale, gli obiettivi tilt-shift sono un modo comune per manipolarlo. Il piano focale rimane piano, ma l'obiettivo di inclinazione-spostamento consente di inclinare e ruotare il piano di messa a fuoco rispetto al sensore. en.wikipedia.org/wiki/Tilt%E2%80%93shift_photography

— J ...

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@J ... questo sta entrando nel principio Scheimpflug . Correlati anche gli articoli di Leonard Evens . Visualizza messa a fuoco e profondità di campo della videocamera è quella che ricordo di aver letto quando ho imparato a mettere a fuoco una videocamera.

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@J ...: in primo luogo, la maggior parte degli obiettivi (in particolare gli angoli grandangolari) presentano almeno una piccola curvatura di campo (ma generalmente molto meno di quanto mostrato nel diagramma sopra). Sebbene siano piuttosto rari, ci sono alcune lenti con campi curvi intenzionalmente. Forse il più insolito a questo proposito è il Minolta 24 / 2.8 VFC , che ha permesso all'utente di controllare la sua curvatura di campo.

— Jerry Coffin,

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Curva il sensore! whatdigitalcamera.com/technology_guides/…

— Olivier,

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@J ... Come altri hanno già detto, gli elementi di lenti non asferiche normalmente hanno una forma lenticolare (o, se vuoi, lenticolare concava), quindi per impostazione predefinita tutti gli obiettivi della fotocamera hanno una focale un po 'curva o ondulata caratteristica del piano. Molti molti obiettivi hanno un piano focale piuttosto curvo, quindi la nozione di morbido negli angoli ad ampie aperture . La maggior parte degli obiettivi da ritratto, ad esempio, ha una curvatura non corretta e le loro immagini sembrano fantastiche come risultato diretto.

— HamishKL,

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L'effetto si chiama curvatura di campo . Una buona discussione arriva da Nikon . È un'aberrazione dell'obiettivo che può ridurre la risoluzione dell'obiettivo se accoppiato a un sensore piatto. Ai vecchi tempi, il film poteva essere leggermente piegato per cercare di seguire il piano dell'immagine e ridurre l'effetto, ma i nostri sensori oggi sono rigidi. Può essere ridotto con il design dell'obiettivo.

— Ross Millikan
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Questa è la risposta corretta Aggiungo che qualsiasi obiettivo ideale a singolo elemento mostrerà un tale comportamento, a meno che l'effetto non sia compensato da un altro obiettivo o da una formula ottica non omogenea. Questo è in realtà un fattore complicante nella progettazione di buoni obiettivi e ci sono speranze che realizzando sensori flessibili controllabili in futuro possiamo usare obiettivi molto più semplici e molto più compatti.

— retrografia

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La pellicola è anche spessa rispetto ai pozzetti di un sensore.

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Quindi, in sintesi, le lenti "naturalmente" hanno un campo curvo e aggiungiamo ulteriori elementi per cercare di appiattirla?

— MathematicalOrchid,

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@MathematicalOrchid Sì. Questo è fondamentalmente corretto

— Michael C

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E poiché è probabile che la correzione sia perfetta solo a una distanza focale, tale distanza può essere ottimizzata in modo diverso per diversi tipi di obiettivi. Ad esempio, un obiettivo macro dedicato potrebbe essere progettato per avere il piano focale più piatto alla minima distanza focale.

— Kevin Krumwiede,

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Una singola lente convergente con spessore reale ha un campo di messa a fuoco curvo. La maggior parte degli obiettivi offerti dai produttori include elementi correttivi per appiattire il campo di messa a fuoco più vicino a un piano focale piatto in un modo o nell'altro. Esistono obiettivi ben noti e desiderati per appiattire particolarmente bene il piano focale: ad esempio la serie Zeiss Planar. Esistono anche obiettivi noti e desiderati per non correggere in parte o in parte la loro curvatura di campo e le foto di "aspetto" scattate utilizzando tali obiettivi. La Canon EF 85mm f / 1.2 L II è uno di questi obiettivi.

Qual è la forma del piano focale?

Una lente a elemento singolo con superfici normali che utilizzano formule ottiche matematicamente semplici dimostrerà la curvatura del campo. Quando viene proiettato su un sensore / film piatto, le diverse distanze dal centro dell'obiettivo al centro rispetto agli angoli del sensore causeranno una perdita di messa a fuoco sui bordi e negli angoli se il centro è correttamente messo a fuoco. Se un film o un sensore potessero essere costruiti in modo tale che tutte le parti fossero equidistanti dal centro ottico dell'obiettivo, tutto sarebbe a fuoco uguale. Tale sensore coprirebbe la stessa porzione (espressa in gradi angolari) di un arco di una sfera della quantità di arco coperta dall'obiettivo nel campo visivo della telecamera. Il raggio di curvatura varierebbe in base all'indice di rifrazione dell'obiettivo.

Nella pratica moderna, ci sono pochi, se non nessuno, semplici obiettivi a singolo elemento offerti dai produttori e utilizzati per la fotografia come definito nell'ambito di photo.stackexchange.com. La forma del piano focale, più propriamente chiamato campo di messa a fuoco, dipende interamente dal design dell'obiettivo. L'aberrazione sferica / la curvatura del campo possono essere lasciate totalmente non corrette o possono essere altamente corrette in base alle decisioni prese dai progettisti dell'obiettivo e all'efficacia del loro design.

Quando si discute dell'ottica del punto cardinale, è necessario tenere presente che in realtà non esistono obiettivi a spessore zero. Sono teorici Dall'articolo di Wikipedia per il punto cardinale (ottica) :

L'unico sistema ideale che è stato raggiunto in pratica è lo specchio piano.

— Michele C.
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Con una lente otticamente perfetta, il piano focale è parallelo al sensore e ha la stessa forma di esso, ovvero in realtà è un piano. Con un obiettivo reale, immagino che tu possa ottenere un po 'di distorsione del piano, ma rimarrà essenzialmente un piano. Deve essere così per la fotografia di paesaggio in cui vuoi che l'intera immagine sia messa a fuoco all'infinito allo stesso tempo, ed è il caso di qualsiasi obiettivo decente.

Il tuo primo diagramma è più corretto del secondo. Nel secondo diagramma, stai trascurando il fatto che gli angoli del sensore sono più lontani dal centro ottico dell'obiettivo rispetto al centro del sensore.

Questo è qualcosa da prendere in considerazione quando si utilizza la tecnica abituale "messa a fuoco e ricomposizione": ruotando la fotocamera per ricomporre, si sposta il piano focale senza modificare la distanza dal soggetto e si può effettivamente sfocare il soggetto. Ciò è particolarmente vero con un obiettivo grandangolare con un'apertura ampia.

Per esempio, vedere Come riprendere soggetti in movimento con Panasonic FZ 70/72 per maggiori dettagli.

— Matthieu Moy
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Grazie. Quindi, quando si misura dof, dove si trova la misurazione nella fotocamera? Il sensore?

— Disdetta

Non capisco la domanda. Il DoF non viene "misurato" dalla fotocamera. È il risultato ottico dell'apertura, della lunghezza focale, ...

— Matthieu Moy,

+1 per le implicazioni per "focus poi ricomporre". Questa è una conseguenza sottile che non si realizza spesso.

— Scott

Scusate. Voglio dire dove esattamente sulla fotocamera vengono prese le misure relative alla messa a fuoco: è un punto sull'obiettivo, l'apertura o il sensore?

— Disdetta

@Pedr Non sono esattamente sicuro di quale misura stai chiedendo, ma questa domanda potrebbe coprirla: photo.stackexchange.com/questions/21668/…

— riconoscitore

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La forma del piano focale dipende dalla formula ottica. In particolare, Zeiss Planar prende il nome dal suo piano focale particolarmente piatto che lo ha reso buono per la fotografia di libri, ma in generale sembra più simile al tuo secondo disegno.

— floqui
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Grazie per la risposta. Sarebbe bello se potessi espandere un po 'la tua risposta, magari con riferimenti ed esempi.

— Disdetta

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Penso che un elemento mancante alle risposte ovviamente-altrimenti-corrette fornite si colleghi all'intuizione sbagliata nella domanda.

L'intuizione nella domanda viene (credo) non da qualche domanda sull'abberazione dell'obiettivo, ma da un senso sbagliato che il piano focale si basa sulla distanza dall'obiettivo.

Questa domanda potrebbe forse essere parafrasata come

"le cose che sono chiaramente a fuoco sono tutte a una distanza specifica dall'obiettivo - sono tutte situate su una curva con il raggio della lunghezza focale?"

La risposta è "no, non è così che funziona il focus". Come affermato da Matthew Moy, il piano focale per un obiettivo perfetto è parallelo al sensore.

— GreenAsJade
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Solo se l'obiettivo è stato corretto per la curvatura del campo. La maggior parte delle lenti moderne sono state corrette, ma non una lente sottile a elemento singolo con superfici regolari.

— Michael C,

Ciò significa che una "lente sottile a elemento singolo con superfici regolari" ha in faccia un piano focale sferico a causa della messa a fuoco a un raggio fisso dall'obiettivo , o è semplicemente che tale lente ha una certa curvatura del campo dovuta alle "imperfezioni"?

— GreenAsJade,

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Raggio fisso sia davanti che dietro. L'unica differenza è la dimensione se il raggio su entrambi i lati è dovuto all'indice di rifrazione dell'obiettivo. Se la lente convessa è sagomata per avere un indice di rifrazione costante dal centro verso il bordo, esso mostrerà la curvatura del campo. Man mano che la distanza di messa a fuoco si avvicina all'infinito, probabilmente il DoF diventerà così grande che la curvatura non sarà più evidente.

— Michael C,