Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Правило оптического изображения
Optical imaging rule
Принцип Шеймфлюга – это описание геометрической взаимосвязи между ориентацией плоскости фокусировки, плоскостью линзы и плоскостью изображения оптической системы (например, камеры), когда плоскость линзы не параллельна плоскости изображения. Он применим к некоторым движениям камеры, используемым в камерах с видоискателем. Этот принцип также используется в пахиметрии роговицы, картографировании топографии роговицы, проводимом перед рефракционной хирургией глаза, такой как LASIK, и для раннего выявления кератоконуса. Принцип назван в честь австрийского армейского капитана Теодора Шеймфлюга, который использовал его при разработке систематического метода и аппарата для коррекции перспективных искажений на аэрофотоснимках, хотя сам капитан Шеймфлюг отдает авторство этого правила Жюлю Карпентье, что является примером закона эпонимии Стиглера.
The Scheimpflug principle is a description of the geometric relationship between the orientation of the plane of focus, the lens plane, and the image plane of an optical system (such as a camera) when the lens plane is not parallel to the image plane. It is applicable to the use of some camera movements on a view camera. It is also the principle used in corneal pachymetry, the mapping of corneal topography, done prior to refractive eye surgery such as LASIK, and used for early detection of keratoconus. The principle is named after Austrian army Captain Theodor Scheimpflug, who used it in devising a systematic method and apparatus for correcting perspective distortion in aerial photographs, although Captain Scheimpflug himself credits Jules Carpentier with the rule, thus making it an example of Stigler's law of eponymy.
Описание
Обычно плоскости объектива и изображения (пленки или сенсора) камеры параллельны, а плоскость фокусировки (PoF) параллельна плоскостям объектива и изображения. Если плоский объект (например, стена здания) также параллелен плоскости изображения, он может совпадать с PoF, и весь объект может быть изображен резко. Если плоскость объекта не параллельна плоскости изображения, он будет находиться в фокусе только вдоль линии, где она пересекает PoF, как показано на рисунке 1. Однако, когда объектив наклонен относительно плоскости изображения, касательные, проведенные из плоскости изображения и плоскости объектива, пересекаются в линии, через которую также проходит PoF, как показано на рисунке 2. При таком условии плоский объект, не параллельный плоскости изображения, может быть полностью в фокусе. Хотя многие фотографы не знали точной геометрической взаимосвязи между PoF, плоскостью объектива и плоскостью пленки, поворот и наклон объектива для изменения положения PoF практиковались с середины XIX века. Но когда Карпентье и Шеймпфлюг захотели создать оборудование для автоматизации этого процесса, им потребовалось найти геометрическую зависимость. Шеймпфлюг (1904) упомянул эту концепцию в своем британском патенте, а Карпентье (1901) описал ее в более раннем британском патенте на увеличитель для коррекции перспективы. Эта концепция может быть выведена из теоремы проективной геометрии, сформулированной Жераром Дезаргом; принцип также легко вытекает из простых геометрических соображений и применения формулы тонкой линзы Гаусса, как показано в разделе «Доказательство принципа Шеймпфлюга».
Normally, the lens and image (film or sensor) planes of a camera are parallel, and the plane of focus (PoF) is parallel to the lens and image planes. If a planar subject (such as the side of a building) is also parallel to the image plane, it can coincide with the PoF, and the entire subject can be rendered sharply. If the subject plane is not parallel to the image plane, it will be in focus only along a line where it intersects the PoF, as illustrated in Figure 1. But when a lens is tilted with respect to the image plane, an oblique tangent extended from the image plane and another extended from the lens plane meet at a line through which the PoF also passes, as illustrated in Figure 2. With this condition, a planar subject that is not parallel to the image plane can be completely in focus. While many photographers were/are unaware of the exact geometric relationship between the PoF, lens plane, and film plane, swinging and tilting the lens to swing and tilt the PoF was practiced since the middle of the 19th century. But, when Carpentier and Scheimpflug wanted to produce equipment to automate the process, they needed to find a geometric relationship. Scheimpflug (1904) referenced this concept in his British patent; Carpentier (1901) also described the concept in an earlier British patent for a perspective correcting photographic enlarger. The concept can be inferred from a theorem in projective geometry of Gérard Desargues; the principle also readily derives from simple geometric considerations and application of the Gaussian thin lens formula, as shown in the section Proof of the Scheimpflug principle.
Движения камеры
Наклон и сдвиг — это движения, доступные на большинстве камер, часто как на передней, так и на задней планке, а также на некоторых камерах среднего и малоформатных с использованием специальных объективов, которые частично имитируют движения камеры. Такие объективы часто называют объективами с наклоном и сдвигом или объективами "коррекции перспективы". Для некоторых моделей камер существуют адаптеры, позволяющие использовать эти движения с некоторыми стандартными объективами производителя, а приблизительный эффект можно получить с помощью таких приспособлений, как 'Lensbaby' или методом 'freelensing'.
Tilt and swing are movements available on most view cameras, often on both the front and rear standards, and on some small and medium format cameras using special lenses that partially emulate view camera movements. Such lenses are often called tilt shift or "perspective control" lenses. For some camera models there are adapters that enable movements with some of the manufacturer's regular lenses, and a crude approximation may be achieved with such attachments as the 'Lensbaby' or by 'freelensing'.
Выборочный фокус
Область резкости также может быть сделана очень маленькой, используя большой угол наклона и малое значение диафрагмы. Например, при наклоне 8° на 90-мм объективе для камеры малого формата, общая вертикальная глубина резкости на гиперфокальном расстоянии составляет примерно…
The region of sharpness can also be made very small by using large tilt and a small f number. For example, with 8° tilt on a 90 mm lens for a small format camera, the total vertical DoF at the hyperfocal distance is approximately
При диафрагме f/2.8 и круге рассеяния 0,03 мм это происходит на расстоянии u′ приблизительно…
At an aperture of f/2.8, with a circle of confusion of 0.03 mm, this occurs at a distance u′ of approximately
Разумеется, наклон также влияет на положение плоскости резкости (PoF), поэтому, если наклон выбран для минимизации области резкости, PoF нельзя настроить так, чтобы она проходила через более чем одну произвольно выбранную точку. Если требуется, чтобы PoF проходила через более чем одну произвольную точку, угол наклона и фокусировка фиксируются, и число f объектива становится единственным доступным способом регулировки резкости.
Of course, the tilt also affects the position of the PoF, so if the tilt is chosen to minimize the region of sharpness, the PoF cannot be set to pass through more than one arbitrarily chosen point. If the PoF is to pass through more than one arbitrary point, the tilt and focus are fixed, and the lens f number is the only available control for adjusting sharpness.