СПРАВОЧНИК ФОТОЛЮБИТЕЛЯ

Светосила и диафрагма

Наряду с фокусным рас­стоянием светосила является одной из важнейших тех­нических величин объектива. Поэтому изготовитель домечает на панели обе эти величины. На простейшей собирающей линзе поясним более четко понятие «све­тосила».

Если представить себе падающие на линзу с боль­шого расстояния, из «бесконечности», световые лучи, то объектив большего диаметра соберет больший пучок света с большим поперечным сечением — лучи на фокус­ном расстоянии объединятся в одной точке. От линзы маленького сечения исходит, соответственно, меньший световой пучок. В такой же степени изменяется и «яр­кость» точки изображения и всего изображения (сним­ка). Кроме того, она зависит еще от расстояния от объекта изображения до линзы. Поэтому оба значения должны использоваться для определения правильной освещенности, что, естественно, на практике затрудни­тельно.

Поэтому используется одно числовое значение, ко­торое учитывает диаметр входящего пучка света и рас­стояние до плоскости изображения. Так как последнее может принимать самые разнообразные значения, то выбирают фокусное расстояние и обозначают соотноше­ние чисел как уже упоминавшееся относительное от­верстие.

Относительное __ активный диаметр объектива Ы) отверстие фокусное расстояние объектива (/)

Например, при /=50 мм и d = 25 относительное от­верстие составляет 1 :2. Если уменьшить отверстие за счет установки диафрагмы, например, на 12,5 мм, то значение уменьшится на 1 :4 и т. д.

В настоящее время понятие «относительное отвер­стие» употребляется редко. Для обозначения светосилы в большей степени используют число диафрагмы k, ко­торое является не чем иным, как обратной величиной относительного отверстия.

Ряд нанесенных на наших объективах чисел диафраг­мы располагается ступенями таким образом, что време­на экспозиций соотносятся, как квадрат чисел диафраг­мы. При переходе от одного числа к следующему большему яркость изображения на поверхности пленки падает наполовину. В связи с этим время экспозиции должно удваиваться, если устанавливать следующее большее число, а при переходе к следующему меньше­му числу — уменьшаться вдвое. Стандартный между­народный ряд диафрагм это подтверждает.

Числа этого ряда диафрагмы можно встретить на всех современных объективах. Только входное отверстие не обязательно должно соответствовать этим значениям.

Отметим, что чем больше установленное диафрагмен - ное число, тем меньше света будет попадать на пленку. Напомним, что шкала диафрагменных чисел разработа­на так, чтобы освещенность при переходе к соседним значениям изменялась в 2 раза. Когда говорят о рас­крытии объектива, это значит, что уменьшается диа - фрагменное число. Когда говорится о закрытии объек­тива или об уменьшении действующего отверстия объектива, то подразумевается увеличение диафрагмен - ного числа. Это приводит к тому, что части сюжета съемки, находящегося впереди и позади выбранного объекта, становятся более резкими. Глубина резко изображаемого пространства увеличивается с уменьше­нием действующего значения отверстия объектива. Коль­ца установки диафрагмы большинства современных объективов снабжаются стопорным устройством, значи­тельно упрощающим точную установку диафрагмы. Для многих объективов существует, кроме того, возможность установки диафрагмы в промежуточных положениях. Эти промежуточные положения называются полуступе - нями и позволяют более точно установить значение диафрагмы. Если диафрагму закрыть на полуступени, то количество света, падающего на пленку, уменьшится на 70% от предыдущего значения при неизменных про­чих факторах.

Несмотря на то, что одна ступень диафрагмы умень­шает пропускание света на 50%, полуступени изменяют это количество не на 75, а до 70%, т. к. калибровка освещенности подчиняется логарифмическому закону. Это значит, что увеличение относительного отверстия диафрагмы на п (п — целое число) ступеней приводит к усилению освещенности в 2п раз.

Изменение светосилы в зависимости от масштаба изображения. Светосила (как геометрическая, так й эффективная) вычисляется в зависимости от главного
фокусного расстояния объектива. Она верна только для таких случаев съемки, когда снимаемый предмет нахо­дится в «бесконечности», т. е. когда изображение его мало и располагается в главной фокальной плоскости объектива. С приближением предмета к фотоаппарату сопряженное фокусное расстояние и масштаб изображе­ния увеличиваются, а освещенность изображения (соот­ветственно и светосила) уменьшается.

Для микро - и макросъемки (фотографии) значения диафрагмы не имеют большой силы при определении экспозиции, т. к. здесь фокусное расстояние значитель­но больше, чем фокусное расстояние, лежащее в основе расчета диафрагмы. Поскольку затруднительно снова определять с имеющимся в наличии фокусным рас­стоянием необходимое, правильное число диафрагмы, то в соответствии с используемым выдвижением объек­тива L1 (длина прокладочного кольца) или известным масштабом изображения р1 применяются кратности све­тофильтра v для расчета правильного времени экспози­ции. Этим кратным, например посредством экспономет­ра, умножается установленное время экспозиции

или

в зависимости от фокусного расстояния использованно­го объектива и его выдвижения L а также масштаба изображения р1.

Если необходимо произвести коррекцию за счет уве­личения отверстия диафрагмы (меньшее число диафраг­мы), то должны быть заданы требуемые ступени диа­фрагмы.

Практически, чтобы учесть изменение светосилы в зависимости от величины сопряженного фокусного рас­стояния, удобнее исходить из масштаба получаемого изображения (табл. 8). >

Как видно из табл. 8, при съемке с уменьшением до масштаба 1 :5 светосила уменьшается незначительно и не требуется поправка к экспозиции. Но при масштабе 112,5 светосила уменьшается вдвое и, соответственно, требуется вдвое увеличить экспозицию.

Поле изображения. Поле, в пределах которого фото­объектив дает изображение на плоскости, имеет форму круга. По мере удаления от центра этого круга к краям

резкость изображения постепенно ухудшается и на краях переходит в полную нерезкость. Одновременно снижает­ся и освещенность изображения.

Поле изображения определяет максимальные разме­ры прямоугольного или квадратного кадра, который данный объектив может покрыть резким изображением. Объективы, как правило, конструируются с расчетом на тот или иной стандартный кадр, называемый расчетным кадром. Для получения высококачественного изображе­ния диаметр поля должен быть не меньше диагонали расчетного кадра.

Угол поля изображения (угол изображения объек­тива)— это угол, заключенный между прямыми, соеди­няющими концы диаметра поля изображения с задней

главной точкой объек­тива при установке его на «бесконечность» (рис. 12). Поскольку фотографические кадры имеют прямоугольную форму, в реальных условиях съемки наи­большим углом изоб­ражения является угол, стороны которого сое­диняют концы диаго­нали расчетного кадра

Рис. 12. Угол поля изображения: С? аД? ей главной ТОЧ-

' АВ — диагональ кадра, 2а-угол кои объектива. В каче-

зрения объектива, 2$ — угол поля СТВЄ технической ха-

изображения объектива рактеристики принима-

ют именно этот угол- Очевидно, что угол изображения тем больше, чем больше диагональ кадра и чем короче фокусное расстояние объектива. По этим двум призна­кам различают нормальные, широкоугольные и длинно­фокусные объективы.

Глубина резкости — это расстояние, измеряемое вдоль оптической оси объектива в пространстве изобра­жения, в пределах которого оптическое изображение, образуемое объективом, обладает допустимой резкостью. Так, для негативов размером 24X36 мм допускается изображение в виде отдельных точек или кружков диа­метром не более 0,03—0,05 мм, которые называются допустимыми кружками нерезкости. Протяженность предметного пространства, лежащего между передней и задней границами, называется глубиной резко изобра­жаемого пространства. Большинство съемочных объек­тивов имеет на оправе шкалу глубины резкости.

Разрешающая способность объектива — способность давать раздельные изображения близко расположенных друг к другу мельчайших деталей. Разрешающая сила определяется максимальным числом раздельно переда­ваемых объективом параллельных штрихов и равных им по ширине промежутков между ними в 1 мм длины изображения; выражается в линиях на миллиметр. Раз­решающая сила объектива в центре поля всегда выше, чем на краях. Потому этот параметр характеризуется двумя величинами — в центре и по краям. С уменьше­нием относительного отверстия до некоторого предела (1 : 11) разрешающая способность объектива повышает­ся, а при дальнейшем уменьшении относительного от­верстия — снижается вследствие дифракции.

Задний и рабочий отрезки объектива. Задним отрез­ком (задним вершинным фокусным расстоянием) явля­ется расстояние от вершины задней поверхности послед­ней линзы объектива до главного фокуса. Чем короче задний отрезок, тем сильнее объектив углубляется в фо­токамеру, что делает их непригодными для зеркальных фотоаппаратов, т. к. это препятствует движению зерка­ла. Поэтому возникла необходимость создать объектив с искусственно удлиненным задним отрезком, что дости­гается установкой отрицательной линзы в качестве пер­вого компонента объектива.

Рабочим отрезком (рабочее расстояние объектива)1 считают расстояние от опорной плоскости до главной фокальной плоскости объектива. Важным условием хо«

рошей работы объектива является точное совпадение рабочего отрезка объектива с глубиной фотокамеры, для которой объектив рассчитан. Это составляет одну из основных задач юстировки объектива с камерой. В малоформатных камерах это условие должно быть выполнено с точностью до 0,02 мм. В технических пас­портах фотоаппаратов рабочий отрезок указывается именно с такой точностью.