Какова форма фокальной плоскости?

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?

Есть ли способы оптически изменить форму фокальной плоскости?

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

Эффект называется кривизной поля . Хорошая дискуссия идет 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.

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 линзы, которые не исправляют некоторые или все их кривизны поля, и фотографии «взгляда», сделанные с использованием этих линз, демонстрируют. 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 одинаковой фокусировке. 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 существует немного, если таковые имеются, простых одноэлементных объективов, предлагаемых производителями и используемых для фотографирования, как определено в рамках photo.stackexchange.com. Форма фокальной плоскости, более правильно называемая полем фокусировки, полностью зависит от конструкции объектива. Сферическая аберрация / кривизна поля могут быть оставлены полностью не исправленными или могут быть сильно исправлены в зависимости от решений, принятых дизайнерами линз, и эффективности их конструкции.

При обсуждении кардинальной оптики необходимо учитывать, что линзы с нулевой толщиной фактически не существуют. Они теоретические. Из статьи в Википедии для Cardinal point (оптика) :

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

В оптически совершенном объективе фокальная плоскость параллельна вашему датчику и имеет ту же форму, что и он, 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 справедливо для любого приличного объектива.

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, а затем перекомпоновывай»: вращая камеру для компоновки, ты перемещаешь фокальную плоскость, не меняя расстояния до объекта, и ты действительно можешь вывести объект из фокуса. Это особенно верно с широкоугольным объективом с широкой апертурой.

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

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.

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

Интуиция в вопросе исходит (я полагаю) не от какого-то вопроса об аберрации линзы, а от неправильного ощущения, что фокусная плоскость основана на расстоянии от линзы.

Этот вопрос, возможно, можно перефразировать как

«Находятся ли все предметы, находящиеся в точном фокусе, на определенном расстоянии от объектива, и расположены ли они на кривой с радиусом фокусного расстояния?»

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