Focus (optica)

In de geometrische optica is een focus, ook wel beeldpunt genoemd, een punt waar lichtstralen afkomstig van een punt op het object samenkomen. Hoewel het brandpunt conceptueel een punt is, heeft het brandpunt fysisch gezien een ruimtelijke omvang, de zogenaamde onscherptecirkel. Deze niet-ideale scherpstelling kan worden veroorzaakt door aberraties van de beeldvormingsoptiek. Bij afwezigheid van significante aberraties is de kleinst mogelijke onscherpheidscirkel de Airy-schijf, die wordt veroorzaakt door diffractie van het diafragma van het optische systeem. Aberraties hebben de neiging te verergeren naarmate de diameter van het diafragma toeneemt, terwijl de Airy-cirkel het kleinst is bij grote diafragma’s.

Oogfocus verzamelt idealiter alle lichtstralen van een punt op een voorwerp in een corresponderend punt op het netvlies.

Een demonstratie van camerafocus op verschillende afstanden, met een bamboedak

Tekst op een pagina die gedeeltelijk in focus is, maar meestal niet in verschillende mate

Een beeld, of beeldpunt of -gebied, is onscherp als het licht van objectpunten bijna zo veel mogelijk in het beeld is geconvergeerd, en onscherp als het licht niet goed is geconvergeerd. De grens hiertussen wordt soms gedefinieerd met behulp van een “circle of confusion”-criterium.

Een hoofdfocus of brandpunt is een speciaal brandpunt:

• Voor een lens, of een sferische of parabolische spiegel, is het een punt waarop gecollimeerd licht evenwijdig aan de as wordt gefocusseerd. Aangezien licht in beide richtingen door een lens kan gaan, heeft een lens twee brandpunten – één aan elke kant. De afstand in de lucht van het hoofdvlak van de lens of spiegel tot het brandpunt wordt de brandpuntsafstand genoemd.
• Elliptische spiegels hebben twee brandpunten: licht dat door een van deze gaat voordat het de spiegel treft, wordt zo gereflecteerd dat het door het andere gaat.
• Het brandpunt van een hyperbolische spiegel is een van de twee punten die de eigenschap hebben dat licht van het ene wordt weerkaatst alsof het van het andere komt.

Divergerende (negatieve) lenzen en convexe spiegels stellen een gecollimeerde lichtbundel niet tot een punt scherp. In plaats daarvan is het brandpunt het punt vanwaar het licht lijkt uit te gaan, nadat het door de lens is gegaan of door de spiegel is weerkaatst. Een convexe parabolische spiegel zal een bundel gecollimeerd licht weerkaatsen zodat het lijkt alsof het licht uit het brandpunt straalt, of, omgekeerd, stralen die op het brandpunt zijn gericht als een gecollimeerde bundel weerkaatsen. Een convexe elliptische spiegel zal licht dat op een brandpunt is gericht, weerkaatsen alsof het afkomstig is van het andere brandpunt, die zich beide achter de spiegel bevinden. Een convexe hyperbolische spiegel zal lichtstralen die afkomstig zijn van het brandpunt vóór de spiegel weerkaatsen alsof zij afkomstig zijn van het brandpunt achter de spiegel. Omgekeerd kan hij stralen die op het brandpunt achter de spiegel zijn gericht, richten op het brandpunt voor de spiegel, zoals bij een Cassegrain-telescoop.