Фотоаппарат (стр. 2 из 4)

Проследим эволюцию получения изображения и совершенствования конструкций объективов.

Изобретение камеры-обскуры (рис 2.3) дало возможность получения фотографического изображения, которое было использовано в различных целях. Например, изображение с помощью камеры-обскуры (рис. 2.36) могло быть точно воспроизведено, зарисовано на бумаге. Однако при этом не получалось достаточно

Рис. 2.3. Камера-обскура:

а — схема получения изображения; б —- создание портретов с помощью камеры-обскуры

качественного изображения предметов, что затрудняло их перерисовку. Шли поиски улучшения изображения. Параллельно исследовались возможности различных материалов сохранять изображение длительное время. Сначала вместо отверстия в камеру-обскуру помещали двояковыпуклую стеклянную линзу (предшественницу объектива). Изображение становилось более резким, отчетливым, но не было резким по краям кадра, линии объекта съемки имели правильную форму только в центре кадра, световой поток оказывался недостаточным (так называемое явление аберрации [1] *). В 1840 г. профессором Венского университета И. Пецвалем был разработан метод расчета фотографических объективов, доказывающий, что повысить качество изображения возможно только при сочетании нескольких линз определенной формы, входящих в систему «объектив».

В современной оптике существует довольно многочисленное количество линз, которые обобщенно можно представить двумя группами и входящими в них шестью типами (рис. 2.4):

1 2 3 4 5 6

Рис. 2.4. Основные формы линз, встречающихся в объективах:

1, 2, 3 — собирательные; 4, 5, в — рассеивающие

I группа — собирательные

1) двояковыпуклые

2) плоско-выпуклы*

3) вогнуто-выпуклые ф

II группа — рассеивающие

4) двояковогнутые

5) плоско-вогнутые

6) выпукло-вогнутые

С целью выявления оптических возможностей этих групп линз условно рассечем 1-ю и 4-ю линзы на отдельные призмы небольших размеров (рис. 2.5). Преломление световых лучей здесь происходит по-разному: у собирательной линзы основания искусственно полученных при рассечении линзы маленьких призм обращены к оптической оси, следовательно, и световые лучи отклоняются к ней (лучи собираются в точку); у рассеивающей основания призм расположены к краям линзы и световые лучи отклоняются от оптической оси (лучи рассеиваются).

Конструкции объективов прошли длительный путь эволюции. Начинали с монокля (рис. 2.6а), постепенно перешли к ахромату, перископу, триплету.

В последнее время наибольшее распространение в фотографии получили анастигматы, как наиболее совершенные и практически лишенные оптических недостатков объективы, обеспечивающие четкое и геометрически правильное изображение фотографируемых предметов и явлений по всей площади кадра.

Промышленность выпускает около 50 основных типов объективов самого различного назначения: для съемки объектов техники и производства, изобразительного и прикладного искусства, портретной съемки и т. д. Современный объектив (рис. 2.7) состоит из следующих основных частей: системы линз, оправы, диафрагмы, кольца диафрагмы, устройства наводки на резкость. Каждый объектив имеет определенные оптические характеристики. Рассмотрим основные из них, знание которых необходимо фотолюбителю: главное фокусное расстояние, светосилу, разрешающую способность, угол изображения.

В некоторых модификациях объективов могут быть дополнительные

возможности устройства или приспособления, позволяющие расширить возможности использования их объективов при специальной съемке различных объектов.

Рис. 2.6. Схемы фотообъективов (в порядке совершенствования конструкций):

а — монокль; б — ахромат; в — перископ; г — триплет; д — анастигмат

2.3 ГЛАВНОЕ ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ

Методика построения схемы преломления лучей в оптических приборах и установления характеристик оптики имеет определенную символику графического изображения и расчеты. Так, при прохождении света (например, через собирательную линзу, рис. 2.8, б) параллельно главной оптической оси линзы лучи, преломляясь, собираются в одной точке — главном фокусе линзы [6]. В то же время линза (объектив) — это материальная форма, имеющая определенные размеры в трехмерном пространстве и соответствующие оптическиесвойства. В частности, такая оптическая система, как объектив, имеет две основные точки, лежащие на пересечении главной оптической оси объектива с его основными плоскостями, т. е. перпендикулярными к главной оптической оси и являющимися изображениями друг друга в натуральную величину. Передняя главная точка объектива находится в пространстве снимаемого объекта, задняя — в пространстве изображения объекта. Плоскости, проведенные через переднюю и заднюю главные точки, называются соответственно передней и задней главными плоскостями. Расстояние от главного фокуса до главной задней плоскости объектива называется главным фокусным расстоянием (рис. 2.8, а) (в дальнейшем будет использован термин, распространенный в фотографии,— «фокусное расстояние»).

Фокусное расстояние для обычных типов объективов — величина постоянная, для панкратических, т. е. с переменным фокусным расстоянием (см. ниже),— переменная.

Фокусное расстояние обозначается F или f и выражается в миллиметрах.

Основные характеристики, в том числе и фокусное расстояние объектива, гравируются на его оправе. Цифры 2/58 (рис. 2.9, б) или 3,5/50 (рис. 2.9, а) на оправе означают, что фокусное расстояние этого объектива соответственно (по знаменателю) 58 мм (5,8 см) или 50 мм (5 см)*.

От фокусного расстояния объектива зависит масштаб изображения, получаемого на фотокадре. Например, линейный масштаб изображения объектива при Б1 —100 мм будет вдвое больше линейного масштаба при Г = 50 мм. Используя объективы с различным фокусным расстоянием при фотографировании объекта из одной точки, необходимо учитывать следующее: чем больше величина фокусного расстояния объектива, тем крупнее изображение объекта, и чем меньше эта величина, тем мельче изображение и большее количество объектов, попадающих в поле зрения объектива (рис. 2.10).

На практике возникают ситуации, когда невозможно приблизиться к объекту съемки для получения крупного масштаба изображения. В этом случае необходимо применить сменный объектив, фокусное расстояние которого позволяет сделать съемку в нужном масштабе. Имея набор таких фотообъективов, можно получать разноплановые фотоснимки.

Диапазон фокусных расстояний современных объективов находится в пределах 16 («рыбий глаз») -г 1000 мм и более. Используя их, можно из одной точки снять большую или меньшую часть объекта, а при смене точки съемки сфотографировать данный объект с большими или меньшими перспективными искажениями.

При смене объектива без изменения точки съемки перспектива постоянна. Изменяется поле зрения. Рис 2.10 наглядно иллюстрирует данный факт. Так, не применяя длиннофокусного объектива, можно увеличить любой участок снимка, сделанного широкоугольным объективом (конечно, это осуществляется за счет некоторой потери качества снимка). Используя объективы с различным фокусным расстоянием при съемке разноплановых объектов, необходимо учитывать следующее:

а) при съемке с близкого расстояния широкоугольным объективом на фотографии выделяется передний план, задний же — уменьшается (рис. 2.11, а);

б) с далекого расстояния — получается более правильное соотношение размеров объектов съемки;

в) «сближение» объектов съемки — результат взаимодействия двух факторов: большого фокусного расстояния объектива и большой дистанции съемки (рис. 2.11,6).

Данные рис. 2.12 подтверждают способность объективов с различным фокусным расстоянием фиксировать объект с разных дистанций.

В зависимости от величины фокусного расстояния и угла изображения [43] объективы классифицируются на:

нормальные, общего назначения(рис. 2.13, а); короткофокусные (широкоугольные, рис. 2.13, б); широкоугольные («рыбий глаз», рис. 2.13, д); длиннофокусные (узкоугольные);

телеобъективы (рис. 2.13, в); панкратические (с переменным фокусным расстоянием, рис. 2.13, г).

Нормальные объективы, или, как их еще называют, стандартные, находят широкое применение и для репортажных съёмок, и для пейзажей, и для технических целей. Фокусное расстояние — в пределах 50 мм. Они обладают высокой светосилой и удобным углом зрения — 45°. Изображение достаточно крупно при значительной глубине резкости.

Короткофокусные (широкоугольные) объект и-вы способны охватывать большое пространство и создавать в кадре изображение небольшого масштаба. Применяются для съемки крупных отдельных зданий и объектов, в условиях небольших помещений, т. е. в тех случаях, когда отсутствует возможность съемки нормальным объективом. Края кадра при съемке широкоугольным объективом имеют небольшие перспективные искажения.