что это и ее применение в прицелах
При выборе оптического прицела для огнестрельного оружия в расчет обязательно принимается такое понятие, как фокальная плоскость. К сожалению, обычные потребители далеко не всегда знают, что она означает и какую роль играет в выборе оптики.
В сегодняшней статье мы постараемся объяснить понятие фокальной плоскости простым и понятным языком, а также приведем описание сопутствующих терминов, которые могут сыграть решающую роль в выборе прицела.
Что означает понятие фокальная плоскость
Для начала разберемся, что означает понятие фокальной плоскости. Итак, в оптической науке она представляет собой плоскость, которая располагается перпендикулярно оптической оси. Кроме того, она может проходить через передний или задний фокус. Называться такая плоскость будет передней или задней соответственно.
Если представить себе идеальную оптическую систему, то в ней фокальная плоскость пространства изображений неразделима с бесконечно длинным пространством предметов.
Выражаясь более простым языком, она представляет собой совокупность фокусов всех наклонных и параллельных друг другу лучей (рисунок 1).
В реальности поверхности с подобными характеристиками не являются плоскостями, поскольку поверхность изображения не совпадает с плоскостью. Это понятие называется кривизной поля изображения.
Что такое фокус и фокусное расстояние
С фокальной плоскостью окуляра или любой другой оптики неразрывно связаны еще несколько понятий, в частности – фокус и фокусное расстояние.
Крайне важно не путать эти понятия. Несмотря на то, что они связаны с одной сферой, между ними существуют четкие различия.
Итак, фокус представляет собой конкретную точку на оси оптического прибора, на линзе которого проводится построение изображения точки. Она, в свою очередь, лежит в бесконечности на оптической оси (рисунок 2).
Рисунок 2. Фокус и фокусное расстояние тоже используются при выборе оптического прицелаФокусное расстояние – это промежуток между точкой фокуса и задней главной плоскостью линзы оптического прибора.
В данном случае для вычисления этого расстояния важную роль играет толщина линзы. Но, если ее можно не принимать в расчет, измерение проводят от центра линзы до точки фокуса. Эти два понятия также нужно изучить перед тем, как выбрать прицел или другое оптическое оборудование.
Определение фокальной плоскости
С точки зрения оптического прицела, фокальная плоскость играет важную роль, так как прицельную сетку можно строить либо в первой фокальной плоскости, либо во второй.
Читайте также: Снаряжение патронов 12 калибра
Чем же отличаются эти понятия? Сразу следует уточнить, что построение прицела в первом или втором фокале имеет свои преимущества и недостатки.
Первая фокальная плоскость обладает следующими плюсами:
- Все центры оптических компонентов прицела постоянно находятся на оптической оси. При этом линзы наглухо закреплены внутри прицела.
- Стрелок может смещать каретку с оправой прицельной сетки только в двух направлениях (во время настройки углов и при внесении боковых поправок).
- Подобное расположение гарантирует стабильность расчетных оптических характеристик, а искажения изображения являются минимальными.
- Очевидное преимущество подобных прицелов в том, что они практически не подвержены разрушениям или механическим повреждениям из-за отдачи.
Прицельная сетка, расположенная во второй фокальной плоскости, тоже имеет свои преимущества. В частности, стрелок может выставить прицел более точно, так как расположение во втором фокале предполагает более гибкие и индивидуальные настройки. Однако следует учитывать, что в данном случае искажение изображения повышается (например, из-за света из соседних точек, находящихся рядом с целью).
Базовые понятия
Поскольку первая и вторая фокальная плоскость считаются основными понятиями при выборе оптического прицела, рассмотрим, как будет выглядеть местность в каждом из типов прицела (рисунок 3).
Рисунок 3. Внешний вид объекта в прицеле первой и второй фокальной плоскостиИтак, если оптическая сетка расположена перед оборачивающейся системой (находится в первом фокале), стрелок может менять увеличение прицела с помощью трансфокатора.
В данном случае оптическая сетка тоже будет масштабироваться пропорционально. Однако угловые размеры будут оставаться прежними, вне зависимости от увеличения. Можно сделать вывод, что такие прицелы и объективы отлично подходят для определения дистанций и внесения поправок стрельбы по баллистическим таблицам.
Если сетка располагается между оборачивающейся системой и окуляром, то есть лежит во втором фокале, она остается неизменно тонкой при любых увеличениях, но откалибрована она только до определенного значения.
Как правило, надежные производители указывают кратность, до которой верна сетка.
В данном случае угловые размеры будут иметь разное значение для каждого конкретного увеличения. Это может показаться не очень удобным, так как стрелку придется постоянно сверяться со специальной таблицей, но на практике такие прицелы такой фокальной плоскости позволяют ставить визуальную метку и вести прицельную стрельбу даже по очень мелким объектам с большого расстояния.
Действительные и мнимые изображения
При выборе прицела первой или второй фокальной плоскости также учитывают понятия действительного и мнимого изображения.
Для начала следует определиться с понятие оптического изображения. Согласно определению, это картина, которую получают в результате прохождения световых лучей через оптическую систему, причем эти лучи либо отражаются от объекта, либо излучаются им. В результате оптическое изображение воспроизводит контуры и детали конкретного объекта.
Соответствие оптического изображения конкретному объекту достигается в том случае, если каждой его реальной точке соответствует аналогичная оптическая точка. Здесь и вступают в силу понятия действительного и мнимого изображения.
Для создания действительного изображения световые лучи, пересекаясь, должны сойтись в конкретной точке. Такие изображения можно наблюдать в объективах фото и видеокамер.
Рисунок 4. Вид мнимого изображения, полученного через рассеивающую линзуМнимое изображение формируется, когда лучи от конкретной точки, проходя через оптическую систему, образуют расходящийся пучок (рисунок 4). Если продлить эти лучи в противоположную сторону, они сойдутся в определенной точке.
Совокупность таких точек и формирует мнимое изображение. Такую картинку нельзя наблюдать в объективе или на экране, но можно трансформировать в действительное изображение. Яркие примеры – микроскоп, бинокль или лупа.
Область применения
Можно сделать вывод, что понятие фокальной плоскости нашло широкое применение во всех сферах, тем или иным образом связанных с оптикой.
Читайте также: Трассирующие пули: что это такое?
Например, для охоты, тренировочной стрельбы или ведения военных действий часто нужны точные прицельные выстрелы, реализовать которые можно только путем оптического прицела. Кроме того, данный термин часто встречается среди фотографов и операторов, в научной среде, ориентировании и морском деле.
Рекомендации по выбору оптического прицела с учетом понятия фокальной плоскости приведены в видео.
Поделиться
Фокальные плоскости и фокусы оптической системы
На рис.
3.1.6. показаны внешние преломляющие поверхности и оптическая ось некоторой идеальной центрированной оптической системы. Возьмем в пространстве предметов этой системы плоскость , перпендикулярную к оптической оси. Из соображений симметрии следует, что сопряженная с плоскость также перпендикулярна к оптической оси. Перемещение плоскости относительно системы вызовет соответствующее перемещение плоскости . Когда плоскость окажется очень далеко, дальнейшее увеличение ее расстояния от системы практически не вызывает изменения положения плоскости . Это означает,
что результате удаления плоскости на бесконечность плоскость оказывается в определенном предельном положении . Плоскость , совпадающая с предельным положением плоскости , называется задней фокальной плоскостью оптической системы.
Кратко можно сказать, что задней фокальной плоскостью называется плоскость, сопряженная с находящейся на бесконечности в пространстве предметов плоскостью , перпендикулярной к оси системы.
Точка пересечения задней фокальной плоскости с оптической осью называется задним фокусом системы. Обозначают ее также буквой . Эта точка сопряжена с удаленной на бесконечность точкой , лежащей на оси системы. Лучи, выходящие из , образуют параллельный оси пучок (рис. 3.1.6.). По выходе из системы эти лучи образуют пучок, сходящийся в фокусе . Упавший на систему параллельный пучок может выйти из системы не в виде сходящегося (как на рис. 3.1.6.), а в виде расходящегося пучка. Тогда в точке будут пересекаться не сами вышедший лучи, а их продолжения в обратном направлении. Соответственно задняя фокальная плоскость окажется перед (по ходу лучей) системой или внутри системы.
Лучи, вышедшие из бесконечно удаленной точки не лежащей на оси системы, образуют параллельный пучок, направленный под углом к оси системы. По выходе из системы эти лучи образуют пучок, сходящийся в точке , принадлежащей задней фокальной плоскости, но не совпадающей с фокусом (точка на рис. 3.1. 6.). Тогда изображение бесконечно удаленного предмета будет лежать в фокальной плоскости.
Если удалить на бесконечность перпендикулярную к оси плоскость (рис. 3.1. 7.), сопряженная с ней плоскость придет в предельное положение , которое называется передней фокальной плоскостью системы. Кратко можно сказать, что передней фокальной плоскостью является плоскость, сопряженная с находящейся на бесконечности в пространстве изображений плоскостью перпендикулярной к оси системы.
Точка пересечения передней фокальной плоскости с оптической осью называется передним фокусом системы. Обозначают этот фокус также буквой . Лучи, вышедшие из фокуса , образуют после выхода из системы пучок параллельных оси лучей. Лучи, вышедшие из точки , принадлежащей фокальной плоскости ( рис. 3.1. 7.), образуют после прохождения через систему параллельный пучок, направленный под углом к оси системы. Может случиться, что параллельный по выходе из системы пучок получается при падении на систему не расходящегося (как на рис. 3.1. 7.), а сходящегося пучка лучей. В этом случае передний фокус оказывается за системой или внутри системы.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему
Реферат
Фокальные плоскости и фокусы оптической системы
От 250 руб
Контрольная работа
Фокальные плоскости и фокусы оптической системы
От 250 руб
Курсовая работа
Фокальные плоскости и фокусы оптической системы
От 700 руб
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Что такое Фокальная плоскость?
Создание сильного фокуса и обеспечение того, чтобы самые важные части вашего изображения были в фокусе, имеют решающее значение для создания отличной фотографии.
Наиболее эффективно это достигается за счет полного понимания фокальной плоскости изображения и его глубины резкости, а также понимания того, как манипулировать ими для получения желаемого эффекта.
Что такое Фокальная плоскость?
Фокальная плоскость — это область, в которой объект вашего изображения находится в резком фокусе. Фокальная плоскость проходит горизонтально по всему кадру слева направо. Представьте, что это линия скотча, пересекающая кадр. Независимо от того, сколько объектов у вас в кадре, пока они стоят вдоль этой линии, они будут в фокусе. Если они будут двигаться впереди или позади этой линии, то они внезапно окажутся не в фокусе, потому что они вышли из фокальной плоскости.
Хотя фокальная плоскость является самой резкой плоскостью изображения, это не единственная часть изображения, которая на самом деле кажется в фокусе. Будут точки, примыкающие к фокальной плоскости, которые не находятся в идеальном фокусе, но мозг зарегистрирует их как находящиеся в фокусе, если они находятся в определенном диапазоне.
Ваша фокальная плоскость станет шире или уже в зависимости от вашего f-stop (диафрагма; часть камеры, которая контролирует поступление света) и глубины резкости.
Что такое глубина резкости?
Еще одним важным элементом вашей фотографии, который имеет решающее значение для понимания фокальной плоскости, является глубина резкости. Глубина резкости — это область вокруг плоскости фокусировки, которая все еще кажется в фокусе. Вы можете отрегулировать глубину резкости, чтобы она была больше (чтобы большая часть вашего изображения была в фокусе) или меньше (чтобы меньшая часть вашего изображения была в фокусе), настроив диафрагму.
Понимание глубины резкости позволяет отличить передний план от фона и создать сильный фокус на фотографии. Если вы знаете, как контролировать глубину резкости, у вас будет возможность решить, какая часть вашего изображения находится в фокусе и какие части будут сфокусированы в первую очередь.
Слева: Большая глубина резкости.
Справа: малая глубина резкости.Диафрагма и расстояние: два важнейших фактора в фокальной плоскости и глубине резкости
Диафрагма
Если вы снимаете не в полностью контролируемой среде, вам нужно знать, как настроить камеру для меняющегося освещения. Регулировка диафрагмы — это способ сделать это. Диафрагма — это часть объектива, которая контролирует количество света, проходящего через датчик камеры. Когда вы увеличиваете диафрагму, диаметр отверстия, пропускающего свет в камеру, увеличивается, чтобы пропускать больше света. Когда вы уменьшаете диафрагму, диаметр сужается, пропуская меньше света. Диафрагма соответствует числам диафрагмы вашей камеры, при этом более низкие числа диафрагмы означают более высокую диафрагму.
Чтобы добиться малой глубины резкости, установите диафрагму на низкое значение (например, f/2,8), чтобы расширить диафрагму и позволить большому количеству света попасть в объектив. Вам придется настроить скорость затвора, чтобы она была короче, чтобы компенсировать весь свет, попадающий в объектив.
Когда вы снимаете с низкой диафрагмой, вам нужно быть осторожным, чтобы убедиться, что все ваши объекты находятся в фокусе! Вам нужно будет оставаться прямо перед ними, иначе части, которые должны быть в фокусе, будут смещены из плоской фокальной плоскости.
Чтобы добиться большой глубины резкости, установите диафрагму на большое значение (например, f/11). Это сузит апертуру и значительно уменьшит количество света, попадающего в объектив. Вам нужно будет снимать с более длинной выдержкой, но эти настройки приведут к большой глубине резкости.
Ниже приведено краткое руководство по увеличению или уменьшению глубины резкости:
Большая глубина резкости = большая диафрагма (маленькая диафрагма) + длинная выдержка
Малая глубина резкости = маленькая диафрагма (большая диафрагма) + короткая выдержка
Расстояние
Расстояние между объектом и камерой
Вы можете уменьшить глубину резкости, приблизив камеру к фокальной плоскости и сделать его глубже, отодвинув камеру дальше.
Приближение к объекту — отличная техника для съемки фотографий с мягким фоном при использовании ограниченного объектива.
Расстояние между объектом и фоном
Создайте эффект малой глубины резкости, переместив объект дальше от фона. Это создает изображение с гиперфокусированным объектом, стоящим перед размытым фоном. Чтобы выделить больше фона, переместите объект ближе к фону.
См. также:
Советы по повышению эффективности рабочего процесса в Lightroom Classic
5 лучших бесплатных альтернатив Lightroom
8 советов по использованию цвета для создания потрясающих фотографий
Почему фокальная плоскость имеет значение?
Точно так же, как ваши глаза фокусируются и перефокусируются на точках интереса, фокальная плоскость направляет внимание зрителя на наиболее важные части изображения, фокусируясь на объектах изображения и размывая любые отвлекающие факторы, которые могут быть в кадре. фон или передний план. Если вы не понимаете фокальную плоскость и ее важность, ваши фотографии будут хаотичными и перегруженными.
Понимание фокальной плоскости и глубины резкости повысит ваши навыки фотографа и поможет вам эффективно выделить наиболее важные части ваших изображений.
Как только вы точно поймете, что такое фокальная плоскость и глубина резкости, вы сможете начать применять эти принципы к своим фотографиям! Когда вы освоитесь, вы сможете манипулировать различными настройками, которые используются для создания различной глубины резкости и фокальных плоскостей, чтобы создавать уникальные профессиональные фотографии!
фокальная плоскость
фокальная плоскость| Астрофизика (Индекс) | О |
Фокальная плоскость
Фокальная плоскость — это плоское место в оптической системе на
что изображение сфокусировано .
Ни одна оптическая система не дает идеального изображения, что является одной из причин
несовершенство (т. е. аберрация), заключающееся в том, что фокальная плоскость (в смысле «поверхность, на которой фактически сфокусировано изображение»)
может быть близким к плоскому (планарному), но не полностью.
Причина
сложность оптики сводит это к минимуму. (Возможный способ
компенсирующим будет датчик, который слегка изогнут
чтобы более точно соответствовать фокусу; к сожалению это слишком
трудно для современных технологий, таких как чипы CCD.)
В исследовательском телескопе с несколькими инструментами можно выбрать, переместив его в фокальную плоскость. Возможно, прибор будет иметь дополнительную оптику для дальнейшего настроить изображение, создав последующую фокальную плоскость для обработка. Например, спектроскоп может обеспечить решетка, в которой свет делится по длине волны, фокусируясь в последующей фокальной плоскости. Кроме того, с использованием частично отражающие зеркала или призмы, свет может быть разделен на несколько оптических путей, ведущих к разным фокальным плоскостям, чтобы обработать изображение по-разному.
https://en.wikipedia.org/wiki/Focal_Plane
https://en.
