Почему эта тонкая пластинка пропадает при смене фокуса

На втором изображении почему тарелка исчезает и что я вижу в пространстве, где должна быть тарелка?

Пластина «исчезает», потому что не в фокусе. На коротких дистанциях фокусировки глубина резкости всегда очень мала. Когда вы фокусируетесь дальше, край пластины выходит из фокуса, и, поскольку он такой узкий, кажется, что он полностью исчезает. Я аппроксимировал вашу ситуацию, используя стяжку, удерживаемую в пружинном зажиме, и вы можете видеть, что по мере того, как фокус перемещается дальше назад, стяжка также выходит из фокуса настолько, что начинает исчезать:

Я знаю три варианта увеличения глубины резкости на вашем изображении:

1. меньшая диафрагма: уменьшение диафрагмы, например f/16, поможет увеличить глубину резкости. Однако на таком близком расстоянии это не поможет так сильно, как вам, вероятно, хотелось бы. Используя калькулятор глубины резкости , вы можете увидеть, что ваш объектив 105 мм на расстоянии 30 см и f/6,4 дает глубину резкости всего 1,3 мм. Переключение на f/16 увеличивает глубину резкости до 3,2 мм, а при f/22 вы получаете 4,6 мм.

2. наложение фокуса: вы можете сделать серию фотографий с небольшим изменением фокуса от одного к другому, а затем объединить их с помощью программного обеспечения для наложения фокуса, чтобы создать финальное изображение, которое «в фокусе» по всему диапазону всех изображений. Я не уверен, что это отличный вариант для вашего конкретного случая — по крайней мере, вам нужно будет проверить процесс, чтобы убедиться, что процесс стекирования не дает вам неверных результатов.

3. большее расстояние: отодвинув камеру от объекта, вы можете увеличить глубину резкости на одном снимке. Снова используя калькулятор, вы можете увидеть, что увеличение расстояния до объекта до 100 см дает вам почти 20 мм глубины резкости при f/6,4 и 49 мм глубины резкости при f/16. Недостатком является то, что если вы хотите сохранить объект того же размера на финальном изображении, вам придется обрезать фотографию. Использование более длинного объектива не поможет — большее фокусное расстояние компенсирует увеличение расстояния. Ниже приведена фотография той же стяжки, которую я сделал, возможно, с 6-кратного расстояния, на котором вы можете увидеть увеличение глубины резкости. Но мне пришлось довольно сильно обрезать изображение, поэтому разрешение намного меньше:

(Полное раскрытие: изображение выше было снято с немного меньшей диафрагмой, f/4, чем предыдущие изображения, которые были сняты с f/3,5. Изменение было непреднамеренным, и я не думаю, что оно меняет большую точку, но еще важно отметить)

Я также могу придумать несколько других вариантов, не связанных с изменением глубины резкости:

4. используйте свое второе изображение: на втором снимке есть область, где в фокусе находится граница раздела между водой и картой, и, возможно, это все, что вам действительно нужно для измерения. Я уверен, что было бы неплохо иметь в фокусе край карты, но если это на самом деле не нужно, то, возможно, у вас уже есть то, что вам нужно на втором фото.

5. сфотографируйте тень карты: вы можете установить коллимированный источник света в дальнем конце резервуара на одной линии с картой. Коллимированный источник создает параллельные световые лучи, и если эти лучи также параллельны карте, они должны формировать четкое двумерное изображение. Если вы спроецируете это изображение на полупрозрачный экран, вы сможете сфотографировать тень карты и интерфейса.

6. используйте лазер: если вы ударите по интерфейсу узким лазерным лучом под известным углом, вы можете измерить угол интерфейса, увидев, где отражается луч. Перемещайте лазер, чтобы измерить угол в разных точках, определить форму кривой. В качестве бонуса исследования показывают, что эксперименты, в которых используются лазерные лучи, намного круче, чем те, в которых их нет.

Когда ваша камера сфокусирована на дальнем конце пластины, световые лучи от дальнего конца пластины (красные линии), которые попадают на любую часть передней части объектива, преломляются в точку на датчике камеры или пленке (давайте просто представьте, что это задняя часть камеры).

При одном и том же фокусном расстоянии световые лучи от передней части пластины (желтые линии), попадающие в разные точки на передней части линзы, фокусируются в точке, находящейся далеко за плоскостью пленки/сенсора. Свет от переднего края пластины распространяется по кругу размытия, когда он попадает на пленку / датчик.

Если хорошо сфокусированный свет от других областей сцены, находящихся на том же расстоянии от объектива, что и задняя часть пластины, достаточно ярок, или даже если размытый свет от однородной поверхности за задней частью пластины достаточно ярок, он будет более ярким. или менее полностью закрывают рассеянный свет от передней части пластины, который распространяется на такую ​​большую площадь, что становится очень слабым в любой точке пленки/сенсора.

Передний край пластины просто не в фокусе, а угол зрения превращает стороны пластины в зеркала, поэтому все, что вы видите, — это отражение мениска и фона. Некоторые вещи, которые вы могли бы попробовать, это двойная экспозиция переднего края стеклянной пластины и интересующей области, «наложение фокуса», чтобы вся пластина и мениск были в фокусе (более или менее), и увеличение диафрагмы до f22. Еще одна вещь, которую можно попробовать, это покрыть часть пластины, которая фактически не находится в жидкости, неотражающим материалом (черной краской?).

Причина, по которой вы не можете разрешить объект, связана с явлением, называемым функцией рассеяния точки изображения.

Изображение не имеет точной точки фокусировки, которую вы можете точно выбрать. Точка наилучшего фокуса — это сужение внутри зоны из-за дифракции. «Точка» на самом деле является сужением сходящегося луча света до «талии», прежде чем он снова расходится.

Фактическая точка недискретна.

Ваша лабораторная установка (или интерпретация результатов) должна компенсировать эти «смещения» в конечном изображении. Это не тривиальная вещь.

Фотографическая аутентификация события не является окончательной, поскольку интерпретация зависит от капризов физических и психологических явлений. Это не беспристрастно, как вы обнаруживаете.