초점 거리
Hyperfocal distance광학 및 사진술에서 초점 거리는 모든 물체가 "허용 가능한" 초점을 맞출 수 있는 거리입니다.초점거리는 최대 화소 깊이를 주는 초점거리이므로 고정 초점 카메라의 [1]초점 설정에는 가장 바람직한 거리이다.초점 거리는 허용 가능한 선명도 수준에 전적으로 의존합니다.
초점 거리는 "연속 깊이"라고 불리는 특성이 있는데, 초점 거리 H에 있는 물체에 초점이 맞춰진 렌즈는 H/2에서 무한대까지의 필드 깊이를 유지하며, 렌즈가 H/2에 초점이 맞춰지면 필드 깊이가 H/3에서 H/3로 확장되고, 렌즈가 초점이 맞춰지면 필드 깊이가 확장됩니다.H/4부터 H/2까지
토마스 서튼과 조지 도슨은 1867년에 [2]초점 거리에 대해 처음으로 썼다.1906년 루이스 데릭은 초점 거리에 대한 공식을 도출한 최초의 사람일 것이다.루돌프 킹스레이크는 1951년에 초점 거리를 측정하는 두 가지 방법에 대해 썼다.
초점 다이얼에 초점 거리가 표시되어 있는 카메라도 있습니다.예를 들어 Minox LX 포커스 다이얼에서는 2m에서 무한대 사이에 빨간색 점이 있습니다.렌즈를 빨간색 점, 즉 초점 거리에 초점을 맞추면 필드 깊이가 2m에서 무한대로 늘어납니다.일부 렌즈에는 특정 f-stops에 대한 초점 범위를 나타내는 마크가 있습니다.
두 가지 방법
초점 거리를 정의하고 측정하는 방법에는 두 가지가 있으며, 값이 약간 다를 뿐입니다.그 두 가지 의미는 거의 같은 값을 가지고 있기 때문에 구별이 잘 되지 않는다.첫 번째 정의에 따라 계산된 값은 두 번째 정의의 값을 초점 거리만큼 초과합니다.
정의 1: 초점 거리는 물체를 무한대로 선명하게 유지하면서 렌즈가 초점을 맞출 수 있는 가장 가까운 거리입니다.렌즈가 이 거리에 초점을 맞추면 초점 거리의 절반에서 무한대까지의 거리에 있는 모든 물체는 허용 가능할 정도로 날카로워집니다.
정의 2: 초점 거리는 무한대에 초점을 맞춘 렌즈에 대해 모든 물체가 허용 가능한 선명한 거리입니다.
허용 가능한 선명도
초점 거리는 허용 가능한 선명도 수준에 전적으로 의존합니다.원하는 허용 가능한 선명도의 기준은 혼동의 원(CoC) 직경 한계를 통해 지정됩니다.이 기준은 영상 매체(필름, 디지털 센서 등)에서 극소점이 펼쳐질 수 있는 최대 허용 스폿 크기 직경입니다.
공식
첫 번째 정의는
어디에
- H는 초점 거리입니다.
- f는 초점 거리입니다.
- N N은 f-number(의 경우 (\ f입니다.
- c는 혼동의 한계치입니다.
모든 실제 f-숫자에 대해, 추가된 초점 거리는 첫 번째 항에 비해 유의미하다.
이 공식은 얇은 렌즈 또는 복합 렌즈의 전면 주면에서H(\ H를 측정하는 두 번째 정의에 대해 정확합니다. 또한 전면 주 평면 앞에서 한 초점 거리인 지점에서 H H를 측정하는 첫 번째 정의에 대해서도 정확합니다.실질적인 목적을 위해 첫 번째 정의와 두 번째 정의 사이에는 거의 차이가 없습니다.
기하학적 광학을 이용한 유도
다음 파생 자료는 첨부된 그림을 참조합니다.알기 쉽게 하기 위해 개구부의 절반과 혼동의 원이 [3]표시되어 있습니다.
정의 1
거리 H에 있는 물체는 거리 x(파란색 선)에 선명한 화상을 형성한다.여기서 무한대의 물체는 초점을 통과하는 상부 적색선이 파란색 선과 교차하는 갈색 타원에 의해 나타나는 혼동의 원을 가진 화상을 가진다.
먼저 녹색으로 부화된 유사한 삼각형을 사용합니다.
그리고 보라색 점으로 된 비슷한 삼각형을 사용해서
- 상기와 같이
정의 2
무한대의 물체는 초점 거리 f(파란색 선)에서 선명한 이미지를 형성합니다.여기서 H에 있는 물체는 선명한 화상에 수렴하는 하부 적색선이 청색선과 교차하는 갈색 타원에 의해 나타나는 혼동의 원을 가진 화상을 형성한다.
노란색으로 음영 처리된 유사한 삼각형을 사용하여
예
초점거리 f1, f2, f3, f의 3가지 이상적인 렌즈의 필드 깊이 및 다른 거리에 있는 물체에 초점을 맞출 때 f-number1 N, N2, N3.H1, H2 및3 H는 0.03 mm 직경의 혼돈 원과 함께 각각의 초점 거리(본 문서의 정의 1을 사용)를 나타낸다.어두운 막대는 고정된 피사체 거리에 대해 더 짧은 초점 거리 또는 더 작은 조리개를 사용하여 피사체 깊이를 어떻게 증가시키는지 보여줍니다.각 세트의 두 번째 맨 위 막대는 초점 거리에 포커스를 영구적으로 설정하여 피사계 깊이를 최대화하는 고정 초점 카메라의 구성을 나타냅니다.
예를 들어, 35 mm 촬영에 일반적으로 사용되는 0.03 mm의 혼돈 원을 사용하는 f f)에서 50 mm 렌즈의 경우, 정의 1에 따른 초점 거리는 다음과 같습니다.
렌즈가 10.5m 거리에 집중되어 있으면, 그 절반(5.2m)에서 무한대까지의 모든 것이 우리 사진에서 허용될 정도로 선명합니다.정의 2의 공식에서는 결과가 10417mm로 0.5% 차이가 납니다.
연속된 필드 깊이
초점거리는 H에 초점을 맞춘 렌즈가 H/2에서 무한대까지의 시야 깊이를 유지하는 반면, 렌즈가 H/2에 초점을 맞추면 시야 깊이가 H/3에서 H/3로 확장되고 렌즈가 H/3에 초점을 맞추면 시야 깊이가 H/4에서 H/2로 확장됩니다.이것은 초점 거리의 모든 연속된 1/x 값까지 계속됩니다.즉, H/n에 초점을 맞추면 필드 깊이가 H/(n+1)에서 H/(n-1)로 확장됩니다.
Piper(1901)는 이 현상을 "연속적인 깊이"라고 부르며 아이디어를 쉽게 테스트하는 방법을 보여줍니다.이것은 또한 초초점이라는 단어를 사용한 최초의 출판물 중 하나이다.
역사
초점거리의 두 가지 정의의 개념은 오랜 역사를 가지고 있으며, 장심도, 초점깊이, 혼란의 원 등에 대한 용어와 연결되어 있다.여기 이 주제에 대한 몇 가지 선택된 초기 인용문과 해석이 있다.
서튼과 도슨 1867년
Thomas Sutton과 George Dawson은 현재 우리가 [2]초점거리라고 부르는 것에 대한 초점 범위를 정의합니다.
초점 범위모든 렌즈에는, 주어진 개구비(즉, 초점 거리에 대한 정지 직경의 비율)에 대응해, 그 렌즈로부터 가까운 물체의 일정한 거리가 있어, 그 사이와 무한대의 모든 물체는 동등하게 양호한 초점을 가진다.예를 들어, 6인치 초점의 단일 뷰 렌즈에서 1/4인치 정지(자세비율 1/24)는 렌즈로부터 20피트 사이의 거리 및 무한 거리(예를 들어 고정된 별)에 있는 모든 물체의 초점이 동일하게 좋다.따라서 이 스톱을 사용할 때 20피트는 렌즈의 "초점 범위"라고 불립니다.따라서 초점 범위는 가장 가까운 물체의 거리이며, 접지 유리가 매우 먼 물체에 대해 조정될 때 초점이 잘 맞춰집니다.같은 렌즈에서는 초점범위는 사용된 다이어프램의 크기에 따라 달라지지만, 같은 개구비를 가진 다른 렌즈에서는 렌즈의 초점거리가 증가할수록 초점범위가 커집니다.'초점 비율'과 '초점 범위'라는 용어는 일반적으로 사용되지 않지만, 사진 렌즈의 특성을 다룰 때 모호함과 완곡함을 방지하기 위해 사용하는 것이 매우 바람직하다.'초점 범위'는 좋은 용어이다. 왜냐하면 렌즈에서 다른 거리에 있는 물체에 초점을 맞출 필요가 있는 범위, 즉 초점이 필요하게 되는 범위를 표현하기 때문이다.
초점 범위는 조리개 직경의 약 1000배이므로 CoC 값이 f/1000인 초점 거리 또는 렌즈가 "정상" 렌즈라고 가정한 이미지 형식의 1/1000배로서 의미가 있습니다.그러나 그들이 인용한 초점 범위가 계산되었는지 또는 경험적이었는지는 명확하지 않다.
애브니 1881
William de Wivelesley Abney 경은 다음과 같이 말합니다.[4]
첨부된 공식은 대략적으로 거리가 정확하게 집중될 때 나타나는 가장 가까운 점 p를 나타내며, 혼동의 허용 가능한 디스크는 0.025 cm라고 가정한다.
- 언제
- {\ f=} 렌즈의 초점 거리(cm)
- {\ a=} 초점 거리에 대한 개구부의 비율
즉, a는 현재 우리가 f-number라고 부르는 것의 역수이며, 답은 분명히 미터입니다.그의 0.41은 분명히 0.40이어야 한다.Abney는 그의 공식과 조리개 비율을 여러 포맷과 비교하여 고정해야 한다는 개념에 기초하여 다음과 같이 말합니다.
작은 네거티브에서 확대하는 것이 디테일의 선명도에 대해 직접 찍은 같은 크기의 사진보다 낫다는 것을 알 수 있다.더 작은 렌즈를 사용하여 확대해야 하는 장점과 명암의 상대적 값 열화로 인한 단점을 구별하도록 주의를 기울여야 한다.
테일러 1892
John Traill Taylor는 이 단어 공식을 일종의 초초점 [5]거리로 기억합니다.
우리는 이것이 광학에 관한 몇몇 저자들에 의해 대략적인 규칙(토마스 서튼, 우리가 기억한다면)으로 규정되어 있는 것을 보아왔다. 만약 멈춤의 직경이 렌즈 초점의 40분의 1 부분이라면, 초점의 깊이는 렌즈의 초점에 있는 인치보다 4배 많은 피트와 같은 거리에 있을 것이다.
이 공식은 현재 우리가 일반적으로 사용하는 것보다 더 엄격한 CoC 기준을 의미합니다.
호지스 1895년
John Hodges는 공식 없이 다음과 같은 [6]관계를 가지고 필드의 깊이에 대해 설명합니다.
다만, 모든 것이 화질적으로는 좋은 화질로 되어 있는 포인트가 있습니다만, 렌즈의 초점이 길어질수록, 카메라로부터 모든 것이 선명하게 초점이 맞춰지는 포인트는 한층 더 없어집니다.수학적으로 말하면, 렌즈가 가지는 깊이의 양은 렌즈의 초점 제곱에 반비례합니다.
이 "수학적으로" 관측된 관계는 그가 공식을 가지고 있었고 f-숫자 또는 "강도비"를 포함한 매개변수화를 가지고 있었음을 암시한다.초점 거리에 대한 역제곱 관계를 얻으려면 CoC 한계가 고정되어 있고 초점 거리에 따라 조리개 직경이 축소되어 일정한 f-숫자를 준다고 가정해야 합니다.
파이퍼 1901
C. Welborne Piper는 현대적 의미의 Deepth of Field와 초점 평면의 Depth of Definition을 명확하게 구별한 최초의 사람일 수 있으며, 이는 Deepth of Focus가 전자를 위해 사용되는 경우가 있음을 암시한다(현대 용법에서는 보통 [7]후자를 위해 사용됩니다).그는 H에 대해 깊이 상수라는 용어를 사용하고, 전면의 주요 초점(즉, 보다 간단한 공식을 얻기 위해 렌즈로부터의 거리보다 한 초점 거리를 세는 것)에서 이를 측정하며, 현대 용어를 도입하기도 한다.
이는 가능한 최대 필드 깊이이며, H + f는 필드 최대 깊이의 거리라고 할 수 있다.이 거리를 초점 이상으로 측정하면 H와 같으며, 초점 거리라고 불리기도 합니다.깊이 상수와 초점 거리는 같은 값이지만 매우 뚜렷합니다.
그가 어떤 구별을 의미하는지 불분명하다.부록의 표 I에 인접하여 다음과 같이 언급한다.
무한대에 초점을 맞추면, 상수는 초점에 있는 가장 가까운 물체의 초점 거리입니다.상수와 동일한 초점 거리에 초점을 맞추면, 우리는 약 절반의 일정 거리에서 무한대까지의 최대 필드 깊이를 얻을 수 있다.상수는 초초점 거리입니다.
이 시점에서 우리는 Piper 이전에 하이퍼포커스라는 용어의 증거나 그가 사용한 하이픈으로 된 하이퍼포커스라는 용어의 증거는 없지만, 그는 분명히 이 기술자를 직접 만든다고 주장하지 않았다.
데르 1906
루이 데릭은 현대에 [8]엄밀하게 올바른 것으로 여겨지는 첫 번째 정의를 명확히 명시하고 그에 대응하는 공식을 도출한 최초의 사람일 것이다.초점 거리에는\ p 조리개 직경에는\ D 혼동의 원이 초과해서는 안 되는 직경에는 d d 거리에는 ff를 사용하여 을 도출합니다.
조리개 직경초점거리f와 숫자 조리개의 비(\f와 혼동의 원 직경 c로 위의 첫 번째 정의에 대한 방정식을 나타냅니다.
존슨 1909
George Lindsay Johnson은 Abney가 "Depth of Field"라고 불렀던 "Depth of Focus"[9]라는 용어를 초점 평면에서 허용되는 거리 오차로 현대적 의미의 "Depth of Focus"라는 용어를 사용합니다.그의 정의에는 초점 거리가 포함됩니다.
「Depth of Focus(초점 깊이)」는 편리하지만, 엄밀하게는 정확하지 않은 용어입니다.이러한 움직임(앞으로 또는 뒤로)은, 이미지가 적절히 흐려지지 않고, 즉 1/100 인치를 넘는 이미지의 흐림이나 확대나 과학적 작업이 필요한 네거티브의 경우, 1/10 또는 1을 나타낼 수 있습니다./100 mm.그런 다음, 빛의 점의 폭(물론 양쪽이 흐려짐)을 나타냅니다. 즉, = 2e의 1/50(또는 = e의 1/100)입니다.
그의 그림은 그의 e가 혼란의 원의 반지름이라는 것을 명확히 한다.그는 그것을 포맷 크기나 확대로 묶을 필요성을 분명히 예상했지만, 그것을 선택하는 일반적인 계획은 제시하지 않았다.
전자의 경우만 초점 깊이와 정확히 동일하지만, 전자의 경우만 깊이가 고정되는 물체의 이동에 의해 측정되며, 후자의 경우 깊이는 혼동의 원이 2e를 초과하지 않고 물체를 이동할 수 있는 거리로 측정됩니다.
따라서 무한대에 초점을 맞춘 렌즈가 여전히 6야드의 물체에 대해 선명한 이미지를 제공한다면, 그 시야 깊이는 무한대에서 6야드까지이며, 6야드 이상의 물체는 모두 초점이 맞춰진다.
이 거리(6야드)를 렌즈의 초점 거리라고 하며, 허용되는 혼돈 디스크는 렌즈의 초점 거리와 사용된 스톱에 따라 달라집니다.
디스크의 절반(즉, 혼동의 한계)을 1/100인치로 간주하는 경우, 초점 거리는 다음과 같습니다.
- d(\ H
d는 스톱의 직경이며, ...
Johnson의 전자와 후자의 사용은 서로 바뀐 것 같습니다. 아마도 전자는 바로 앞 섹션의 "초점 깊이"를, 후자는 현재 섹션의 "장거리 깊이"를 가리키는 것을 의미했을 것입니다.CoC 반지름에 대한 정지 직경의 비율을 사용할 때 명백한 2계수 오류를 제외하고, 이 정의는 Abney의 초점 거리와 동일합니다.
기타, 20세기 초
초점 거리라는 용어는 1911년 카셀의 사이클로피디아, 1913년 싱클레어 사진 핸드북, 1914년 베일리의 완전한 사진가에도 등장한다.
킹슬레이크 1951
Rudolf Kingslake는 두 가지 [1]의미에 대해 명시적입니다.
카메라가 렌즈 구멍의 직경의 1000배에 해당하는 거리 s에 초점을 맞추면 도 이 무한대로 됩니다.이 임계 물체 거리 "h"를 초점 거리라고 합니다.이 거리에 초점을 맞춘 카메라의 경우, {\{1}=\} / {\}=이며, 초점 거리의 절반에서 무한대까지 허용 가능한 거리 범위가 있음을 알 수 있습니다.따라서 초점 거리는 고정 초점 카메라의 초점을 미리 설정하는 가장 바람직한 거리입니다.카메라가 s {\ s=\에 초점이 맞춰진 경우, 가장 가까운 허용 가능한 는 2 s / ( + ) / ( / + ) h {2} / ( + s ) h / h /( h / s + ) = h / h ( h / h / s + s ) ( h ) 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21이것은 초점거리의 두 번째 중요한 의미이다.
Kingslake는 DOF 근거리와 원거리의 가장 간단한 공식을 사용합니다.이것은 초점거리의 두 가지 다른 정의를 동일한 값으로 만드는 효과가 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ a b Kingslake, Rudolf (1951). Lenses in Photography: The Practical Guide to Optics for Photographers. Garden City, NY: Garden City Press.
- ^ a b Sutton, Thomas; Dawson, George (1867). A Dictionary of Photography. London: Sampson Low, Son & Marston.
- ^ Kingslake, Rudolf (1992). Optics in Photography - Google Books. ISBN 9780819407634. Retrieved 24 September 2014.
- ^ Abney, W. de W. (1881). A Treatise on Photography (First ed.). London: Longmans, Green, and Co.
- ^ Taylor, J. Traill (1892). The Optics of Photography and Photographic Lenses. London: Whittaker & Co.
- ^ Hodges, John (1895). Photographic Lenses: How to Choose, and How to Use. Bradford: Percy Lund & Co.
- ^ Piper, C. Welborne (1901). A First Book of the Lens: An Elementary Treatise on the Action and Use of the Photographic Lens. London: Hazell, Watson, and Viney.
- ^ Derr, Louis (1906). Photography for students of physics and chemistry. London: Macmillan.
- ^ Johnson, George Lindsay (1909). Photographic Optics and Colour Photography. London: Ward & Co.