焦点面の形状は何ですか？

これは、答えが完全にはわからないことに気付いたので、面白いと思うのでここで質問します。

被写界深度に関するほとんどの非科学的な執筆では、図は一般にカメラと被写体を完全に平行であると示します。

しかし、これは焦点面のより正確な表現ですか？

焦点面の形状を光学的に変更する方法はありますか？

注：明らかに、これらの図は2次元ですが、2番目の図では、センサーが中心にある形状が球形であると想定しています。

この効果は、フィールド曲率と呼ばれます。良い議論はニコンから来ます。フラットセンサーと組み合わせると、レンズの解像度が低下する可能性があります。昔は、フィルムを少し曲げてイメージプレーンに追従して影響を軽減しようとしていましたが、今日のセンサーは硬直しています。レンズの設計により削減できます。

実際の厚さの単一の収束レンズは、焦点が湾曲しています。メーカーが提供するほとんどのレンズには、焦点を平らな焦点面にある程度近づけるための矯正要素が含まれています。焦点面を特にうまく平坦化することで知られている、よく知られた非常に望ましいレンズがいくつかあります。たとえば、Zeiss Planarシリーズ。また、フィールド湾曲の一部またはすべてを補正しないために知られているレンズや、それらのレンズを使用して撮影した「外観」写真もあります。Canon EF 85mm f / 1.2 L IIはそのようなレンズの1つです。

焦点面の形状は何ですか？

数学的に単純な光学式を使用した通常の表面を持つ単一要素レンズは、像面湾曲を示します。平らなセンサー/フィルムに投影すると、レンズの中心からセンサーの中央とコーナーまでの距離が変化するため、中心に適切に焦点が合っている場合、エッジとコーナーの焦点が失われます。すべての部品がレンズの光学中心から等距離になるようにフィルムまたはセンサーを構築できれば、すべてが同じ焦点になります。このようなセンサーは、カメラの視野内のレンズがカバーするアークの量と同じ球のアークの同じ部分（角度で表される）をカバーします。曲率半径は、レンズの屈折率によって異なります。

現代の慣行では、製造業者によって提供され、photo.stackexchange.comの範囲内で定義されている写真撮影に使用される単純な単一要素レンズは、あるとしてもほとんどありません。焦点面の形状は、より適切には焦点フィールドと呼ばれ、レンズの設計に完全に依存しています。球面収差/像面湾曲は、レンズ設計者の決定と設計の有効性に応じて、完全に未補正のままにすることも、高度に補正することもできます。

基点光学系について議論するとき、厚さゼロのレンズは実際には存在しないことに留意しなければなりません。それらは理論的です。カーディナルポイント（光学）のウィキペディアの記事から：

実際に達成された唯一の理想的なシステムは平面鏡です。

光学的に完全なレンズの場合、焦点面はセンサーに平行であり、それと同じ形状、つまり実際には平面です。実際のレンズでは、飛行機の歪みを少し得ることができると思いますが、本質的には飛行機のままです。画像全体を同時に無限遠に焦点を合わせたい風景写真の場合、そうでなければなりません。まともなレンズの場合です。

最初の図は、2番目の図よりも正確です。2番目の図では、センサーの角がセンサーの中心よりもレンズの光学中心に遠いという事実を無視しています。

これは、「フォーカスして再構成する」通常の手法を使用する際に考慮する必要があるものです。カメラを回転させて再構成することにより、被写体までの距離を変えずに焦点面を動かし、実際に被写体の焦点を合わせることができます。これは特に、広口径の広角レンズの場合に当てはまります。

例については、Panasonic FZ 70/72で動いている被写体を撮影する方法を参照してください。

焦点面の形状は光学式に依存します。特に、ツァイスプラナーは、本の写真撮影に適した特に平らな焦点面にちなんで名付けられましたが、一般的には2番目の絵のように見えます。

明らかにそうでなければ正しかった答えに欠けている要素は、質問の間違った直観につながっていると思います。

質問の直観は、レンズの収差に関する質問からではなく、焦点面がレンズからの距離に基づいているという誤った感覚から来ている（私は信じている）。

この質問は、おそらく次のように言い換えることができます。

「焦点がはっきりと合っているものはすべて、レンズから特定の距離にありますか？それらはすべて、焦点距離の半径を持つ曲線上にありますか？」

答えは「いいえ、それはフォーカスの仕組みではありません」です。マシューモイが述べたように、完全なレンズの焦点面はセンサーに平行です。