Hình dạng của mặt phẳng tiêu cự là gì?

Đây là điều tôi vừa nhận ra tôi hoàn toàn không biết câu trả lời, vì vậy tôi sẽ hỏi nó ở đây vì tôi nghĩ nó thú vị.

Trong hầu hết các bài viết phi khoa học về độ sâu trường ảnh, sơ đồ thường hiển thị máy ảnh và đối tượng là song song hoàn hảo, ví dụ:

Tuy nhiên, đây có phải là một đại diện chính xác hơn của mặt phẳng tiêu cự?

Có cách nào để thay đổi hình dạng của mặt phẳng tiêu cự không?

Lưu ý: Rõ ràng các sơ đồ này là hai chiều, nhưng tôi giả sử trong sơ đồ thứ hai, hình dạng sẽ có dạng hình cầu với cảm biến ở giữa.

Hiệu ứng được gọi là độ cong trường . Một cuộc thảo luận tốt đến từ Nikon . Đó là quang sai ống kính có thể làm giảm độ phân giải của ống kính khi kết hợp với cảm biến phẳng. Ngày xưa, bộ phim có thể bị bẻ cong một chút để cố gắng đi theo mặt phẳng hình ảnh và giảm hiệu ứng, nhưng cảm biến của chúng ta ngày nay rất cứng nhắc. Nó có thể được giảm với thiết kế ống kính.

Một thấu kính hội tụ đơn có độ dày thực có trường lấy nét cong. Hầu hết các ống kính được cung cấp bởi các nhà sản xuất bao gồm các yếu tố hiệu chỉnh để làm phẳng trường lấy nét gần với mặt phẳng tiêu cự phẳng ở mức độ này hay mức độ khác. Có một số ống kính nổi tiếng và rất mong muốn được biết đến để làm phẳng mặt phẳng tiêu cự đặc biệt tốt: sê-ri Zeiss Planar chẳng hạn. Ngoài ra còn có các ống kính được biết và mong muốn không sửa một số hoặc tất cả độ cong trường của chúng và các ảnh "nhìn" được chụp bằng các ống kính này. Canon EF 85mm f / 1.2 L II là một trong những ống kính như vậy.

Hình dạng của mặt phẳng tiêu cự là gì?

Một thấu kính phần tử đơn có bề mặt bình thường sử dụng các công thức quang học đơn giản về mặt toán học sẽ chứng minh độ cong trường. Khi chiếu trên cảm biến / phim phẳng, các khoảng cách khác nhau từ tâm ống kính đến giữa so với các góc của cảm biến sẽ gây mất tiêu cự ở các cạnh và trong các góc nếu trung tâm được lấy nét đúng. Nếu một bộ phim hoặc cảm biến có thể được chế tạo sao cho tất cả các bộ phận đều cách đều từ tâm quang của ống kính, mọi thứ sẽ ở cùng một tiêu điểm. Một cảm biến như vậy sẽ bao phủ cùng một phần (tính bằng độ góc) của một cung tròn của hình cầu khi lượng cung được bao phủ bởi ống kính trong trường nhìn của máy ảnh. Bán kính cong sẽ thay đổi theo chỉ số khúc xạ của thấu kính.

Trong thực tế hiện đại, có rất ít, nếu có, các thấu kính đơn yếu tố đơn giản được cung cấp bởi các nhà sản xuất và được sử dụng để chụp ảnh như được định nghĩa trong phạm vi của photo.stackexchange.com. Hình dạng của mặt phẳng tiêu cự, được gọi đúng hơn là trường lấy nét, hoàn toàn phụ thuộc vào thiết kế của ống kính. Quang sai hình cầu / độ cong trường có thể hoàn toàn không được quan tâm hoặc có thể được sửa chữa cao tùy thuộc vào các quyết định của các nhà thiết kế ống kính và hiệu quả của thiết kế.

Khi thảo luận về quang học điểm hồng y, phải nhớ rằng ống kính có độ dày bằng không thực sự tồn tại. Họ là lý thuyết. Từ bài viết trên wikipedia cho điểm Hồng y (quang học) :

Hệ thống lý tưởng duy nhất đã đạt được trong thực tế là gương phẳng.

Với một ống kính hoàn hảo về mặt quang học, mặt phẳng tiêu cự song song với cảm biến của bạn và nó có hình dạng giống như nó, tức là nó thực sự là một mặt phẳng. Với một ống kính ngoài đời thực, tôi đoán bạn có thể có một chút biến dạng của máy bay, nhưng về cơ bản nó sẽ vẫn là một mặt phẳng. Nó phải là như vậy đối với chụp ảnh phong cảnh nơi bạn muốn toàn bộ hình ảnh được tập trung ở vô cực cùng một lúc, và đó là trường hợp cho bất kỳ ống kính phong nha nào.

Sơ đồ đầu tiên của bạn là chính xác hơn so với thứ hai. Trong sơ đồ thứ hai, bạn đang bỏ qua thực tế là các góc của cảm biến của bạn nằm xa trung tâm quang học của ống kính hơn là trung tâm của cảm biến.

Đây là điều cần tính đến khi sử dụng kỹ thuật "lấy nét rồi bố cục lại" thông thường: bằng cách xoay máy ảnh của bạn để bố cục lại, bạn đang di chuyển mặt phẳng tiêu cự mà không thay đổi khoảng cách đến đối tượng và bạn thực sự có thể lấy đối tượng ra khỏi tiêu cự. Điều này đặc biệt đúng với một ống kính góc rộng ở khẩu độ rộng.

Xem ví dụ: Cách chụp đối tượng chuyển động với Panasonic FZ 70/72 để biết thêm chi tiết.

Hình dạng của mặt phẳng tiêu cự phụ thuộc vào công thức quang học. Cụ thể, Zeiss Planar được đặt tên theo mặt phẳng tiêu cự đặc biệt bằng phẳng của nó, giúp cho việc chụp ảnh sách trở nên tốt hơn, nhưng nhìn chung nó trông giống như bản vẽ thứ hai của bạn.

Tôi nghĩ rằng một yếu tố còn thiếu đối với các câu trả lời rõ ràng khác được đưa ra là kết nối với trực giác sai trong câu hỏi.

Trực giác trong câu hỏi đang đến (tôi tin) không phải từ một số câu hỏi về độ mờ của ống kính, mà từ một ý nghĩa sai lầm rằng mặt phẳng tiêu cự dựa trên khoảng cách từ ống kính.

Câu hỏi này có lẽ có thể được diễn giải là

"có phải những thứ được lấy nét mạnh đều nằm ở một khoảng cách cụ thể từ ống kính - tất cả chúng đều nằm trên một đường cong với bán kính của tiêu cự?"

Câu trả lời là "không, đó không phải là cách tập trung hoạt động". Như Matthew Moy đã nêu, mặt phẳng tiêu cự cho một ống kính hoàn hảo là song song với cảm biến.