Wie ist die Form der Fokusebene?

Mir ist gerade aufgefallen, dass ich die Antwort nicht genau kenne. Deshalb werde ich sie hier stellen, da ich sie für interessant halte.

In den meisten nichtwissenschaftlichen Schriften zur Schärfentiefe zeigen Diagramme im Allgemeinen, dass Kamera und Motive perfekt parallel sind, z

Ist dies jedoch eine genauere Darstellung der Fokusebene?

Gibt es Möglichkeiten, die Form der Fokusebene optisch zu verändern?

Hinweis: Natürlich sind diese Diagramme zweidimensional, aber ich gehe davon aus, dass im zweiten Diagramm die Form mit dem Sensor in der Mitte kugelförmig ist.

Der Effekt wird Feldkrümmung genannt . Eine gute Diskussion kommt von Nikon . Dies ist eine Linsenaberration, die die Auflösung der Linse verringern kann, wenn sie mit einem flachen Sensor gekoppelt wird. Früher konnte der Film etwas gebogen werden, um der Bildebene zu folgen und den Effekt zu verringern, aber unsere Sensoren sind heute starr. Sie kann mit dem Linsendesign reduziert werden.

Eine einzelne Sammellinse mit echter Dicke hat ein gekrümmtes Fokusfeld. Die meisten von den Herstellern angebotenen Objektive enthalten Korrekturelemente, um das Fokusfeld näher an einer flachen Brennebene um das eine oder andere Grad abzuflachen. Es gibt einige bekannte und sehr begehrte Linsen, die dafür bekannt sind, die Brennebene besonders gut abzuflachen: Zum Beispiel die Zeiss Planar-Serie. Es sind auch Objektive bekannt und erwünscht, die ihre Bildfeldkrümmung teilweise oder vollständig nicht korrigieren, und die "Look" -Fotos, die mit diesen Objektiven aufgenommen wurden, zeigen. Das Canon EF 85 mm 1: 1,2 L II ist ein solches Objektiv.

Wie ist die Form der Fokusebene?

Eine Einzelelementlinse mit normalen Oberflächen unter Verwendung mathematisch einfacher optischer Formeln zeigt die Feldkrümmung. Bei der Projektion auf einen flachen Sensor / Film führen die unterschiedlichen Abstände von der Mitte des Objektivs zur Mitte im Vergleich zu den Ecken des Sensors zu einem Fokusverlust an den Kanten und in den Ecken, wenn die Mitte richtig fokussiert ist. Wenn ein Film oder Sensor so konstruiert werden könnte, dass alle Teile gleich weit vom optischen Zentrum der Linse entfernt sind, wäre alles im gleichen Fokus. Ein solcher Sensor würde den gleichen Teil (ausgedrückt in Winkelgraden) eines Kugelbogens abdecken wie den Bogen, den das Objektiv im Sichtfeld der Kamera zurücklegt. Der Krümmungsradius würde durch den Brechungsindex der Linse variieren.

In der modernen Praxis gibt es nur wenige, wenn überhaupt, einfache Einzelelement-Objektive, die von Herstellern angeboten und für die Fotografie im Sinne von photo.stackexchange.com verwendet werden. Die Form der Brennebene, genauer gesagt das Fokusfeld, hängt vollständig von der Konstruktion der Linse ab. Die sphärische Aberration / Feldkrümmung kann völlig unkorrigiert bleiben oder in hohem Maße korrigiert werden, abhängig von den Entscheidungen der Objektivkonstrukteure und der Wirksamkeit ihres Designs.

Bei der Erörterung der Kardinalpunktoptik muss berücksichtigt werden, dass es eigentlich keine Linsen mit Nulldicke gibt. Sie sind theoretisch. Aus dem Wikipedia-Artikel für Cardinal Point (Optik) :

Das einzige ideale System, das in der Praxis erreicht wurde, ist der Planspiegel.

Bei einem optisch perfekten Objektiv ist die Fokusebene parallel zu Ihrem Sensor und hat die gleiche Form wie dieser, dh es ist tatsächlich eine Ebene. Ich schätze, mit einem echten Objektiv kann es zu einer leichten Verzerrung des Flugzeugs kommen, aber es bleibt im Wesentlichen ein Flugzeug. Dies muss für die Landschaftsfotografie der Fall sein, bei der das gesamte Bild gleichzeitig auf unendlich fokussiert werden soll, und dies gilt auch für jedes anständige Objektiv.

Ihr erstes Diagramm ist korrekter als das zweite. Im zweiten Diagramm vernachlässigen Sie die Tatsache, dass die Ecken Ihres Sensors weiter vom optischen Zentrum Ihres Objektivs entfernt sind als das Zentrum des Sensors.

Dies ist zu berücksichtigen, wenn Sie die übliche Technik "Fokussieren und dann neu zusammenstellen" verwenden: Wenn Sie Ihre Kamera zum Neuzusammenstellen drehen, bewegen Sie die Fokusebene, ohne die Entfernung zum Motiv zu ändern, und Sie können das Motiv tatsächlich unscharf stellen. Dies gilt insbesondere für ein Weitwinkelobjektiv mit großer Blende.

Siehe zum Beispiel , wie man schießt Thema bewegt sich mit Panasonic FZ 70/72 für weitere Details.

Die Form der Fokusebene ist abhängig von der optischen Formel. Insbesondere der Zeiss Planar wurde nach seiner besonders flachen Brennebene benannt, die sich gut für die Fotografie von Büchern eignet. Im Allgemeinen ähnelt er jedoch eher Ihrer zweiten Zeichnung.

Ich denke, dass ein fehlendes Element für die offensichtlich ansonsten korrekten Antworten auf die falsche Intuition in der Frage zurückzuführen ist.

Die Intuition in dieser Frage kommt (glaube ich) nicht von einer Frage über Linsenbeschädigung, sondern von einem falschen Gefühl, dass die Brennebene auf dem Abstand von der Linse basiert.

Diese Frage könnte man vielleicht umschreiben als

"Befinden sich die scharf fokussierten Objekte alle in einem bestimmten Abstand zum Objektiv? Befinden sie sich alle auf einer Kurve mit dem Radius der Brennweite?"

Die Antwort lautet "Nein, so funktioniert Focus nicht". Wie von Matthew Moy angegeben, ist die Brennebene für ein perfektes Objektiv eine Parallele zum Sensor.