Введение
Расстояние, за которым все объекты могут быть приведены в приемлемый фокус. В оптике и фотографии гиперфокальное расстояние – это расстояние от объектива, за которое все объекты могут быть сфокусированы с "приемлемой" резкостью. Поскольку гиперфокальное расстояние является расстоянием фокусировки, обеспечивающим максимальную глубину резкости, оно является наиболее предпочтительным расстоянием для установки фокусировки камеры с фиксированным фокусом. Гиперфокальное расстояние полностью зависит от того, какой уровень резкости считается допустимым. Гиперфокальное расстояние обладает свойством, называемым "последовательными глубинами резкости": объектив, сфокусированный на объекте, находящемся на гиперфокальном расстоянии H от объектива, будет иметь глубину резкости от H/2 до бесконечности. Если объектив сфокусирован на H/2, глубина резкости будет от H/3 до H; если затем объектив сфокусирован на H/3, глубина резкости будет от H/4 до H/2 и так далее. Томас Саттон и Джордж Доусон впервые написали о гиперфокальном расстоянии (или "фокальном диапазоне") в 1867 году. Луи Дерр в 1906 году, возможно, первым вывел формулу для гиперфокального расстояния. Рудольф Кингслик в 1951 году описал два метода измерения гиперфокального расстояния. На некоторых камерах гиперфокальное расстояние отмечено на кольце фокусировки. Например, на кольце фокусировки Minox LX есть красная точка между отметками 2 и бесконечности; когда объектив установлен на красную точку, то есть сфокусирован на гиперфокальном расстоянии, глубина резкости простирается от 2 до бесконечности. Некоторые объективы имеют маркировку, указывающую гиперфокальный диапазон для определенных значений диафрагмы, также называемую шкалой глубины резкости.
In optics and photography, hyperfocal distance is a distance from a lens beyond which all objects can be brought into an "acceptable" focus. As the hyperfocal distance is the focus distance giving the maximum depth of field, it is the most desirable distance to set the focus of a fixed focus camera. The hyperfocal distance is entirely dependent upon what level of sharpness is considered to be acceptable. The hyperfocal distance has a property called "consecutive depths of field", where a lens focused at an object whose distance from the lens is at the hyperfocal distance H will hold a depth of field from H/2 to infinity, if the lens is focused to H/2, the depth of field will be from H/3 to H; if the lens is then focused to H/3, the depth of field will be from H/4 to H/2, etc. Thomas Sutton and George Dawson first wrote about hyperfocal distance (or "focal range") in 1867. Louis Derr in 1906 may have been the first to derive a formula for hyperfocal distance. Rudolf Kingslake wrote in 1951 about the two methods of measuring hyperfocal distance. Some cameras have their hyperfocal distance marked on the focus dial. For example, on the Minox LX focusing dial there is a red dot between 2 and infinity; when the lens is set at the red dot, that is, focused at the hyperfocal distance, the depth of field stretches from 2 to infinity. Some lenses have markings indicating the hyperfocal range for specific f stops, also called a depth of field scale.
Допустимая острота
Гиперфокальное расстояние полностью зависит от того, какой уровень резкости считается приемлемым. Критерий желаемой приемлемой резкости определяется предельным диаметром круга нерезкости (CoC). Этот критерий представляет собой максимально допустимый диаметр размытия, до которого бесконечно малая точка может рассеиваться на светочувствительном элементе (пленке, цифровом сенсоре и т.д.).
Вывод с использованием геометрической оптики
Следующие выкладки относятся к прилагаемым рисункам. Для наглядности указаны половина апертуры и круг размытия.
Пример
В качестве примера, для объектива 50 мм при использовании круга нерезкости 0,03, что является значением, обычно используемым в 35-мм фотографии, гиперфокальное расстояние согласно определению 1 равно…
Если объектив сфокусирован на расстоянии 10,5, то все от половины этого расстояния (5,2) до бесконечности будет приемлемо резким на нашей фотографии. При использовании формулы для определения 2 результат составляет 10417, что отличается на 0,5%.
Последовательные глубины резкости
Гиперфокальное расстояние обладает любопытным свойством: если объектив сфокусирован на H, глубина резкости будет простираться от H/2 до бесконечности, а если объектив сфокусирован на H/2, глубина резкости будет простираться от H/3 до H; если затем объектив сфокусирован на H/3, глубина резкости будет простираться от H/4 до H/2. Это продолжается для всех последовательных соседних членов гармонического ряда (1/x) значений гиперфокального расстояния. Иными словами, фокусировка на H/n приведет к тому, что глубина резкости будет простираться от H/(n + 1) до H/(n − 1). К. Уэлборн Пайпер называет это явление "последовательными глубинами резкости" и показывает, как легко проверить эту идею. Это также одна из первых публикаций, в которой используется термин "гиперфокальный". То есть, a является величиной, обратной тому, что мы сейчас называем числом f, и результат, очевидно, выражен в метрах. Его значение 0,41, очевидно, должно быть 0,40. Основываясь на своих формулах и на предположении, что относительное отверстие диафрагмы должно оставаться постоянным при сравнении форматов, Эбни утверждает:
Можно показать, что увеличение с малого негатива дает лучшую четкость деталей, чем изображение того же размера, полученное напрямую. Необходимо тщательно различать преимущества, которые можно получить при увеличении, используя объектив с меньшей светосилой, и недостатки, возникающие из-за ухудшения относительной передачи света и тени.
Пипер 1901
C. Welborne Piper, возможно, был первым, кто опубликовал чёткое различие между глубиной резкости в современном понимании и глубиной детализации в фокальной плоскости, и предполагает, что глубиной фокуса и глубиной дистанции иногда обозначают первое (в современной терминологии глубина фокуса обычно используется для обозначения второго). Он использует термин "постоянная глубины" для обозначения H и измеряет её от передней главной фокусной точки (то есть, он уменьшает расстояние от линзы на одно фокусное расстояние для получения более простой формулы), и даже вводит современный термин: неясно, какое именно различие он имеет в виду. В приложении, рядом с Таблицей I, он дополнительно отмечает:
It is unclear what distinction he means. Adjacent to Table I in his appendix, he further notes:
If we focus on infinity, the constant is the focal distance of the nearest object in focus. If we focus on an extra focal distance equal to the constant, we obtain a maximum depth of field from approximately half the constant distance up to infinity. The constant is then the hyper focal distance. At this point we do not have evidence of the term hyperfocal before Piper, nor the hyphenated hyper focal which he also used, but he obviously did not claim to coin this descriptor himself.
Если мы фокусируемся на бесконечности, постоянная соответствует фокусному расстоянию ближайшего объекта в фокусе. Если мы фокусируемся на дополнительном фокусном расстоянии, равном постоянной, мы получаем максимальную глубину резкости от примерно половины этого расстояния до бесконечности. Таким образом, постоянная и есть гиперфокальное расстояние. На данный момент у нас нет свидетельств использования термина "гиперфокальный" до Пайпера, равно как и варианта "гипер-фокальный" с дефисом, который он также использовал, однако он, очевидно, не заявлял, что сам придумал это обозначение.
It is unclear what distinction he means. Adjacent to Table I in his appendix, he further notes:
If we focus on infinity, the constant is the focal distance of the nearest object in focus. If we focus on an extra focal distance equal to the constant, we obtain a maximum depth of field from approximately half the constant distance up to infinity. The constant is then the hyper focal distance. At this point we do not have evidence of the term hyperfocal before Piper, nor the hyphenated hyper focal which he also used, but he obviously did not claim to coin this descriptor himself.
Дерр 1906
Луи Дерр, возможно, был первым, кто чётко сформулировал первое определение, которое в настоящее время считается строго верным, и вывел соответствующую ему формулу. Используя *p* для обозначения гиперфокального расстояния, *D* для диаметра апертуры, *d* для диаметра, который не должен превышать круг нерезкости, и *f* для фокусного расстояния, он выводит следующее:
Поскольку диаметр апертуры *D* является отношением фокусного расстояния *f* к числовой апертуре *N* (1/*D* = *f*/*N*); и диаметр круга нерезкости 1/*c* = *d*, это даёт уравнение для первого определения, указанного выше.
Джонсон 1909
Джордж Линдсей Джонсон использует термин "глубина резкости" для того, что Абни называл "глубиной фокусировки", и "глубину фокусировки" в современном смысле (возможно, впервые) как допустимую ошибку расстояния в плоскости фокусировки. Его определения включают гиперфокальное расстояние:
Его рисунок ясно показывает, что его *e* – это радиус круга нерезкости. Он ясно предвидел необходимость привязывать его к размеру формата или увеличению, но не предложил общей схемы для его выбора. Кажется, Джонсон перепутал значения "первого" и "последнего"; возможно, под "первым" он подразумевал непосредственно предшествующий заголовок раздела "Глубина фокусировки", а под "последним" – текущий заголовок раздела "Глубина резкости". За исключением очевидной ошибки в два раза при использовании отношения диаметра диафрагмы к радиусу круга нерезкости, это определение совпадает с гиперфокальным расстоянием Абни.
Другие, начало двадцатого века
Термин гиперфокальное расстояние также встречается в "Циклопедии Касселла" 1911 года, "Справочнике по фотографии Синклера" 1913 года и книге Бейли "Полный фотограф" 1914 года.