Вспомогательные (прикладные) дисциплины. Фотодело - Евгений Сергеев

Линейная мира представляет собой группы штрихов и светлых промежутков, по-разному ориентированных на плоскости, ширина которых от группы к группе уменьшается в определенное число раз. Соответственно уменьшается и ширина светлых промежутков. При рассматривании оптического изображения миры, построенное объективом, через микроскоп, видно, что крупные штрихи первых групп четко отграничены, промежутки уверенно просматриваются и число штрихов легко пересчитать. В следующих группах, по мере уменьшения ширины штрихов и нарастания их частоты, границы становятся расплывчатыми и, наконец, сливаются, не различаются. Та группа, в которой штрихи уже не удается пересчитать, считается пределом разрешения данного объектива. Количественно разрешающая способность выражается максимальным числом штрихов и равных им по ширине промежутков, раздельно передаваемых объективом на 1 мм длины изображения. Оптическая разрешающая сила объективов всегда выше фотографической и достигает величины 200–300-1 мм, это означает что, в оптическом изображении различимы детали размером до 0,005 мм.

1.4.2. Угол зрения объектива

Объектив, как и человеческий глаз, способен воспринимать объекты в ограниченном угле зрения. Угол поля зрения объектива характеризует пространство, которое охватывает объектив при съемке. Если за объективом поместить большое матовое стекло, то на нем получится изображение в пределах круга с размытыми, затемненными краями (рис. 1.4.4.)

Рис. 1.4.4. Угол поля зрения 2a и угол поля изображения 2w объектива

Этот круг называется полем зрения объектива. Можно провести круг, в пределах которого изображение будет удовлетворительным. В границах круга с достаточно хорошим качеством изображения должен быть размещен прямоугольный или квадратный кадр заданного формата. Угол 2w с вершиной в задней главной точке объектива, опирающийся на диагональ кадра, называется углом поля изображения. Его значение указывается в паспорте объектива. Угол поля зрения объектива обозначается символом 2a. При расчете объективов исходят из заданного формата кадра и фокусного расстояния для получения нужного угла поля изображения. Глаз человека, воспроизводит высокое качество изображения объекта в пределах очень малого угла зрения, равного примерно семь градусов. Хорошее качество изображения на фотоматериале можно получить в пределах гораздо большего угла зрения, величина которого определяется типом съёмочного объектива.

В зависимости от угла поля изображения объективы могут быть широкоугольными, нормальными и узко угольными (рис. 1.4.5.). Такое деление объективов условно. Нормальным о бычно считают объектив, у которого угол поля изображения близок к углу зрения человеческого глаза и составляет в угловой мере 45–55°. Такой угол можно получить тогда, когда фокусное расстояние объектива примерно равно диагонали кадра фотоаппарата. Объективы с большим углом поля изображения считаются широкоугольным и, а с меньшим углом поля изображения – узкоугольными .

Объективы, различающиеся углом поля изображения и предназначенные для использования в одном фотоаппарате с кадром определенного размера, различаются и фокусным расстоянием, как это показано на рис. 1.4.6. Широкоугольный объектив имеет фокусное расстояние меньшее, чем нормальный и тем более узкоугольный, если они рассчитаны на кадр одинакового формата.

Рис. 1.4.5. Различные углы поля изображения объективов с одинаковыми фокусными расстояниями f: а – широкоугольный; б – нормальный; в – узкоугольный

Рис. 1.4.6. Схема объективов с различными углами поля изображения, рассчитанных для одного фотоаппарата: а – широкоугольный; б – нормальный; в – узкоугольный. Профессиональные фотографы имеют наборы сменных объективов, которые различаются углами поля изображения и фокусными расстояниями, оправа которых позволяет быстро заменить один объектив другим

1.4.3. Формы и основополагающие принципы конструкции объектива

Ф отообъективы обычно конструируются из нескольких отдельных линз, которые, если конкретно не указано что-то иное, имеют сферические поверхности. Специальная линза с поверхностью, изогнутой в идеальной форме для коррекции этих аберраций, т. е. линза, имеющая свободно изогнутую поверхность, которая не является сферической, называется асферической линзой . Фокусное расстояние одинарной двояковыпуклой линзы – это расстояние между ее центром и точкой, в которой фокусируются параллельные пучки света, поступающего от объекта, находящегося в бесконечности (точка фокусировки).

Существует пять основных конструкций, используемых в объективах с одним фокусным расстоянием общего назначения. Первый тип с одной линзой является простейшим, состоит из одной или двух соединенных линз. Второй и третий это двойные объективы , состоящие из двух независимых линз. Четвертый тип это триплеты, объективы, состоящий из трех независимых линз, расположенных в такой последовательности: выпуклая-вогнутая-выпуклая. Пятый тип – симметричный, состоящий из двух групп по одной или больше линз одинаковой формы и конфигурации в группе, симметрично ориентированных вокруг диафрагмы

Симметричные. В объективах этого типа группа линз за диафрагмой имеет почти такую же конфигурацию и форму, как группа линз, расположенная перед диафрагмой. Симметричные объективы классифицируются далее на различные типы, такие, как тип Гаусса, тройной, тип Тессар, тип Топкон и ортометрический, Из них наиболее широко используется объектив конфигурации Гаусса и его вариации, потому что его симметрическая конструкция обеспечивает хорошо сбалансированную коррекцию всех типов аберрации и можно достичь сравнительно длинного заднего фокуса. Основные характерные типы фотообъективов представлены на рис. 1.4.9.

В стандартных фотообъективах общая длина объектива (расстояние от вершины передней линзы до фокальной плоскости) больше, чем фокусное расстояние. Чтобы сохранить размер такого объектива разумной величины, в то же время, обеспечивая большое фокусное расстояние, комплект вогнутой (отрицательной) линзы располагается позади комплекта основной выпуклой (положительной) линзы, в результате чего получается объектив, который короче своего фокусного расстояния. При увеличении расстояния между аппаратом и объектом съемки и использовании объектива с большим фокусным расстоянием во время съемки одного и того же объекта перспектива станет более плоской. Кажущееся расстояние между объектами будет сокращаться, и их протяженность станет меньше. Объективы с фокусным расстоянием больше, чем у стандартного, называются телеобъективами. В таком объективе вторая главная точка расположена перед передней линзой объектива, рисунок 1.4.10.

Рис. 1.4.10.

1.4.4. Оптические искажения, возникающие в объективе

Относительное отверстие и фокусные расстояния хоть и важные, но далеко не единственные параметры, которые определяют качество объектива. При малом диаметре линз, и достаточно большом диапазоне фокусных расстояний практически невозможно избежать различных оптических искажений (абераций ).

Искажения можно разделить на два вида, геометрические и хроматические.

Геометрические искажения – это отличия изображения прошедшего через объектив с его сложной системой линз от того, что получилось на снимке. Эти искажения возникают потому что, что манипуляции с изображением которые происходят в линзах и призмах объектива, нельзя провести с абсолютной точностью. Любая насадка на камеру, например широкоугольная, с расширением возможностей объектива может создавать различные эффекты искажения.

Хроматические искажения возникают, если волны разной длины (а значит и цвета) через объектив проходят по – разному. Выглядит это как ореол другого цвета (чаще всего фиолетового) вокруг ярких объектов.

Кроме конструкции объектива, значение имеют и линзы, на основе которых объектив собран. К сожалению, оценить качество линз "на глаз" невозможно, а судить по косвенным данным (например, по бренду производителя) не всегда верно.

1.4.5. Оптические системы в цифровой фототехнике

В цифровой фотографии (ЦФ), как правило, используются оптика и механизмы традиционных фотоаппаратов, фотопленка заменена электронными светочувствительными элементами. Оптическая система является входным звеном любой цифровой аппаратуры, фильтром низких пространственных частот. В сочетании с ПЗС, объектив определяет качество съёмки.