4.1. Характеристики объектива фотоаппарата

Объектив фотоаппарата формирует действительное обратное изображение предмета на поверхности приемника изображения. Объектив – самая важная часть фотоаппарата. Рассмотрим его основные характеристики.

4.1.1. Фокусное расстояние фотообъектива

Фокусное расстояние определяет увеличение объектива и поле зрения:

,

(4.1)

где  – поле зрения объектива,  – размер изображения.

Чем меньше фокусное расстояние, тем больше поле зрения и тем меньше увеличение. Размер изображения фотоаппарата определяется диагональю кадра : . У стандартной пленки размер кадра 35х24 мм, а диагональ кадра около 43 мм.

4.1.2. Поле зрения фотообъектива

Полем зрения объектива называется наибольший угол с вершиной в оптическом центре объектива, при котором все предметы, находящиеся в его пределах, будут изображены объективом в плоскости его кадрового окна (рис. 4.1). За пределами этого угла лежит изображение со значительно уменьшающимися резкостью и яркостью.

Угловое поле зрения определяется отношением диагонали кадра к фокусному расстоянию объектива:

,

(4.2)

где  – диагональ кадра.

Рис. 4.1. Поле зрения объектива.

4.1.3. Относительное отверстие фотообъектива

Относительное отверстие – это абсолютное значение отношения диаметра апертурной диафрагмы к заднему фокусному расстоянию объектива:

.

(4.3)

Поскольку величина, рассчитанная в результате деления  на , почти всегда выражается десятичной дробью меньше 1, то относительное отверстие принято выражать в виде дроби  (например, ), где  – диафрагменное число (величина, обратная относительному отверстию). Иногда на объективах для обозначения относительного отверстия используют надпись  (например,  эквивалентно записи и указывает, что фокусное расстояние в 3.5 раза больше, чем диаметр апертурной диафрагмы).

Объективы с большими относительными отверстиями имеют преимущества перед остальными при пониженной освещенности. Однако увеличение относительного отверстия простых объективов приводит обычно к снижению качества изображения, так как аберрации наиболее заметны при большой апертуре.

Светосила объектива – способность объектива передавать яркость объекта.

Геометрическая светосила выражается квадратом относительного отверстия:

.

(4.4)

Существует стандартный ряд относительных отверстий: 1:0.7; 1:1; 1:1.4; 1:2; 1:2.8; 1:3.5; 1:4; 1:5.6; 1:8; 1:11; 1:16 и т.д. При переходе от одного относительного отверстия из этого ряда к следующему диаметр диафрагмы уменьшается в  раз, а светосила – в 2 раза.

Объектив называют светосильным, если его диафрагменное число , сверхсветосильным, если и малосветосильным, если .

Фактическая светосила всегда несколько меньше той, которую должно было бы обеспечивать геометрическое относительное отверстие, из-за частичного поглощения света в массе стекла и отражения света от поверхностей линз, граничащих с воздухом.

Эффективная светосила учитывает коэффициент светопропускания фотообъектива:

,

(4.5)

где – коэффициент светопропускания фотообъектива.

Для увеличения эффективной светосилы и уменьшения бликов используют просветляющие покрытия. Принцип действия просветляющих покрытий следующий: на поверхность линз наносят один или несколько слоев тончайшей пленки с определенным показателем преломления. Толщина этой пленки составляет 1/4 длины волны лучей того цвета, для которого производится просветление оптики (). За счет интерференции света, отражаемого передней и задней поверхностями пленки, увеличивается коэффициент светопропускания линзы. Благодаря использованию просветляющих покрытий в современных просветленных объективах разница между геометрической и эффективной светосилой составляет менее 2–3%.

4.1.4. Разрешающая способность фотообъектива

Разрешающая способность фотообъектива – это способность объектива передавать мелкие детали в фотоизображении.

Разрешающая способность фотообъектива выражается максимальным числом штрихов (линий) на 1 мм в центре и на краю фотоизображения. Фотографическая разрешающая способность определяется путем фотографирования штриховой миры и учитывает не только характеристики объектива, но и характеристики фотоматериала.

4.1.5. Глубина резкости фотообъектива

Поскольку у всех объективов есть аберрации, одна точка объекта всегда будет изображаться в виде кружка рассеяния. Однако при рассмотрении изображения глазом это не замечается, поскольку разрешающая способность глаза ограничена. Максимально допустимый размер кружка рассеяния, который глаз воспринимает как одну точку, называется допустимым кругом нерезкости. Для негативов форматом 24х36 мм допустимый круг нерезкости составляет около 0.03-0.05 мм (учитывая, что изображение увеличивается до фотографии 13х18см и рассматривается с расстояния 25-30 см).

Из рисунка 4.2 видно, что, хотя с наилучшей резкостью изображается тот объект, на который произведена наводка на резкость, действительно резкими получаются объекты, расположенные несколько дальше и ближе от него, то есть имеются передняя и задняя границы, между которыми расположено резко изображаемое пространство.

Глубина резкости объектива – это расстояние между самым ближним и самым дальним предметом, которые при данной диафрагме будут резкими.

Глубина резкости объектива зависит от относительного отверстия и фокусного расстояния. Чем меньше относительное отверстие и фокусное расстояние объектива, тем больше глубина резкости, поскольку диаметр кружков нерезкости уменьшается (рис. 4.2). Например, при , передняя граница будет на расстоянии около 15 м, при  – на расстоянии 1.5 м.

Рис. 4.2. Глубина резко изображаемого пространства.

Глубина резкости объектива зависит и от расстояния до объекта: чем дальше объект, тем больше глубина резкости. Благодаря этому возможно такое положение объекта, при котором дальний предел глубины резкости станет равным бесконечности. Съемочное расстояние в этой точке, то есть самое короткое расстояние, при котором «бесконечность» попадает в область глубины резкости, называется гиперфокальным расстоянием. Если установить объектив на гиперфокальное расстояние, то область глубины резкости будет простираться от половины гиперфокального расстояния до бесконечности.

Например, если у объектива  диафрагма установлена на  и съемочное расстояние установлено на гиперфокальное расстояние 3 м, то все объекты в пределах глубины резкости (от 1.5 м до бесконечности) будут находиться в фокусе.