Глубина фокусировки

Концепция оптики линз

Глубина фокуса — это концепция оптики объектива , которая измеряет допуск размещения плоскости изображения ( плоскости пленки в камере) по отношению к объективу. В камере глубина фокуса указывает на допуск смещения пленки внутри камеры и поэтому иногда называется «допуском объектив-пленка».

Глубина фокусировкипротивглубина резкости

Термин « глубина резкости» иногда ошибочно используется для обозначения глубины резкости (ГРИП), которая представляет собой расстояние от объектива в приемлемом фокусе, тогда как истинное значение глубины резкости относится к зоне за объективом, где плоскость пленки или датчик размещаются для получения сфокусированного изображения. Глубина резкости зависит от фокусного расстояния, а глубина резкости — нет.

Глубина фокуса может иметь два немного разных значения. Первое — это расстояние, на которое может быть смещена плоскость изображения, при этом одна плоскость объекта остается в приемлемо резком фокусе; [1][2] ^{[ уточнить ]} второе — это сопряженная со стороны изображения величина глубины резкости. [2] ^{[ уточнить ]} В первом значении глубина фокуса симметрична относительно плоскости изображения; во втором — глубина фокуса немного больше на дальней стороне плоскости изображения.

В то время как глубина резкости обычно измеряется в макроскопических единицах, таких как метры и футы, глубина фокуса обычно измеряется в микроскопических единицах, таких как доли миллиметра или тысячные доли дюйма. В оптометрии глубина фокуса обычно измеряется в диоптриях .

Те же факторы, которые определяют глубину резкости, определяют и глубину фокуса, но эти факторы могут иметь иные эффекты, чем в глубине резкости. Как глубина резкости, так и глубина фокуса увеличиваются с меньшими диафрагмами. Для удаленных объектов (за пределами макродиапазона) глубина фокуса относительно нечувствительна к фокусному расстоянию и расстоянию до объекта при фиксированном числе f . В макрообласти глубина фокуса увеличивается с большим фокусным расстоянием или меньшим расстоянием до объекта, в то время как глубина резкости уменьшается.

Определяющие факторы

В камерах малого формата меньший предел кружка нерезкости дает пропорционально меньшую глубину фокуса. В кинокамерах различные комбинации крепления объектива и затвора камеры имеют точные измерения рабочего отрезка, по которым калибруются объективы.

Выбор размещения гелей или других фильтров за объективом становится гораздо более важным решением при работе с меньшими форматами. Размещение предметов за объективом изменит оптический путь, смещая фокальную плоскость . Поэтому часто эта вставка должна выполняться совместно с диафрагмированием объектива, чтобы компенсировать достаточно, чтобы сделать любое смещение незначительным при большей глубине фокуса. При съемке фильмов на 35 мм часто советуют не использовать фильтры за объективом, если объектив шире 25 мм.

Расчет

Если глубина фокуса относится к одной плоскости в пространстве объектов, ее можно рассчитать по формуле ^[1]

${\displaystyle t=2Nc{\frac {v}{f}},}$

где t — общая глубина резкости, N — число f объектива , c — кружок нерезкости , v — расстояние до изображения, а f — фокусное расстояние объектива. В большинстве случаев расстояние до изображения (не путать с расстоянием до объекта) определить нелегко; глубину резкости можно также выразить через увеличение m :

${\displaystyle t=2Nc(1+m).}$

Увеличение зависит от фокусного расстояния и расстояния до объекта, и иногда его бывает трудно оценить. Когда увеличение небольшое, формула упрощается до

${\displaystyle t\approx 2Nc.}$

Простая формула часто используется в качестве ориентира, так как ее гораздо легче вычислить, и во многих случаях разница с точной формулой незначительна. Более того, простая формула всегда будет ошибаться в консервативную сторону (т. е. глубина резкости всегда будет больше расчетной).

Следуя исторической традиции, кружок нерезкости иногда принимается как фокусное расстояние объектива, деленное на 1000 (с результатом в тех же единицах, что и фокусное расстояние); ^{[2] [3]} эта формула имеет наибольший смысл в случае обычного объектива (в отличие от широкоугольного или телеобъектива), где фокусное расстояние является представлением размера формата. Эта практика сейчас устарела; более распространено основывать кружок нерезкости на размере формата (например, диагональ, деленная на 1000 или 1500). ^[3]

В астрономии глубина фокуса — это величина расфокусировки, которая вносит ошибку волнового фронта. Ее можно рассчитать как ^{[4] [5]} ${\displaystyle \Delta f}$ ${\displaystyle \pm \lambda /4}$

${\displaystyle \Delta f=\pm 2\lambda N^{2}}$.

Ссылки

1. Лармор 1965, стр. 167.
2. Лармор 1965, стр. 163.
3. Ray 2000, стр. 53.
4. Маклин 2008, стр. 238.
5. Липсон, Липсон и Липсон 2010.

• Харт, Дуглас С. 1996. Помощник камеры: полное профессиональное руководство . Ньютон, Массачусетс: Focal Press. ISBN  0-240-80042-7
• Хаммел, Роб (редактор). 2001. American Cinematographer Manual , 8-е издание. Голливуд: ASC Press. ISBN 0-935578-15-3 
• Лармор, Льюис. 1965. Введение в фотографические принципы . 2-е изд. Нью-Йорк: Dover Publications, Inc.
• Липсон, Стивен Г., Ариэль Липсон и Генри Липсон. 2010. Оптическая физика. 4-е изд. Кембридж: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-49345-1 (запланированный выпуск октябрь 2010 г.) 
• Маклин, Иэн С. (2008). Электронная визуализация в астрономии: детекторы и приборы (2-е изд.). Чичестер, Великобритания: Praxis Publishing Ltd. ISBN 978-3-540-76582-0.
• Рэй, Сидней Ф. 2000. Геометрия формирования изображения. В «Руководстве по фотографии: фотографические и цифровые изображения» , 9-е изд. Ред. Ральф Э. Якобсон, Сидней Ф. Рэй, Джеффри Г. Аттеридж и Норман Р. Аксфорд. Оксфорд: Focal Press. ISBN 0-240-51574-9