Диафрагма
В общем случае диафрагмой называют любой непрозрачный экран с отверстиями (в большинстве случаев — с одним, центральным, расположенным на оптической оси), располагающийся внутри оптической системы и который, наряду с оправами линз, ограничивает распространение пучков света.
Помимо апертурных или действующих диафрагм, речь о которых пойдет ниже, в оптических системах выделяют так называемые полевые диафрагмы или диафрагмы поля зрения — ограничивающие часть пространства, изображаемого оптической системой, т.е. поле зрения системы.
Диафрагма объектива — устройство, изменяющее размеры действующего отверстия объектива и этим ограничивающее поперечное сечение световых пучков, проходящих через объектив.
Изменяет количество света, падающего на фотоматериал, обеспечивает улучшение качества изображения (использование широких пучков света сопряжено с возможным его ухудшением за счет аберраций оптических систем), по мере уменьшения отверстия увеличивает глубину резко изображаемого пространства, но снижает из-за дифракции света на краях диафрагмы разрешающую способность оптической системы.
|
|
Набор вставных диафрагм 1)
|
Относительное отверстие
Геометрическое относительное отверстие объектива — равно отношению диаметра входного зрачка d объектива к заднему фокусному расстоянию f объектива: d ⁄ f.
Эффективное относительное отверстие объектива равно: τ × (d ⁄ f), где τ — коэффициент пропускания объектива.
Для зеркально-линзовых объективов эффективное относительное отверстие определяется с учётом того, что центральная часть входного зрачка у таких объективов экранирована.
Квадрат значения относительного отверстия определяет освещённость в плоскости изображения и часто называется «светосилой объектива» (соответственно «геометрической» или «эффективной»), хотя численно ей не равен, но прямо пропорционален.
Величина, обратная относительному отверстию, называется диафрагменным числом.
Относительное отверстие всегда приводится через свою обратную величину — диафрагменное число, т.е. геометрическое равно 1 ⁄ ng, эффективное: 1 ⁄ ne, где n — диафрагменное число.
В тексте при указании относительного отверстия операция деления вместо косой черты традиционно обозначается через двоеточие «:». Тем самым исключается путаница в дробных значениях разных параметров: т.е. «1/2» — это выдержка в секундах, а «1:2» — это относительное отверстие объектива.
Диафрагменное число
Диафрагменное число объектива — величина, обратная значению относительного отверстия объектива; экспозиционный параметр, наряду с выдержкой, определяемый при фотографической съёмке.
Равно отношению фокусного расстояния f объектива к диаметру d его входного зрачка: ng = f ⁄ d;
Значения диафрагменных чисел наносятся на оправу объектива с регулируемой диафрагмой, образуя шкалу диафрагменных чисел и построенную на том же принципе, что и все остальные шкалы в фототехнике: при переходе от одного значения к соседнему (большему или меньшему) диаметр отверстия изменяется (уменьшается или увеличивается) в приблизительно 1,4 раза (корень квадратный из 2), а площадь и освещённость, соответственно, — в 2 раза.
Для удобства пользования принят единый международный ряд величин относительных отверстий объектива:
| 1:0,7 |
1:1 |
1:1,4 |
1:2 |
1:2,8 |
1:4 |
1:5,6 |
1:8 |
1:11 |
1:16 |
1:22 |
1:32 |
1:45 |
1:64 |
До введения международной стандартной шкалы некоторые объективы имели другую шкалу диафрагм:
| 1:3,2 |
1:4,5 |
1:6,3 |
1:9 |
1:12,5 |
1:18 |
1:25 |
Диафрагменное кольцо объектива, как правило, имеет чётко ощущаемую фиксацию на позициях диафрагменной шкалы. Между двумя соседними обозначенными значениями часто делаются промежуточные одна или две позиции, что позволяет регулировать диафрагмой количество попадающего на фотоматериал света, соответственно, с точностью в половину или треть фотографической ступени.
Иллюстрация к пункту «Установка диафрагмы» из Руководства на ЗЕНИТ-122
В иностранной литературе для геометрических диафрагменных чисел используются термины: f-number, f-stop, f-ratio, а для эффективных — t-number, t-stop, где «f» от focal (фокальный, фокусный), «t» — от transmission (передача, перенос).
В фотографической оптике, как правило, маркировка объективов и шкал дается в геометрических, а современные объективы для кинокамер маркируются в эффективных диафрагменных числах.
Светосила
Светосила является фотометрической характеристикой оптической системы и характеризует её способность передавать световую энергию от участков объектов к соответствующим участкам их изображений. Каждый объект, испускающий или отражающий свет, оценивается светотехнической величиной, называемой яркостью. Для оценки изображений объектов служит другая величина, называемая освещённостью. Величина светосилы (Q) определяется отношением освещённости (E) данного участка (точки) в изображении к яркости (B) соответствующего участка (точки) на объекте, т.е.:
Q = E ⁄ B
или:
где:
τ — общий коэффициент светопропускания оптической системы,
1 : ng — геометрическое относительное отверстие, равное отношению диаметра входного зрачка к заднему фокусному расстоянию: 1 ⁄ ng = d ⁄ f.
Светосила без учёта коэффициента пропускания τ называется геометрической, а с учётом этого коэффициента — эффективной или физической.
Примечания:
Основные источники:
Кулагин С.В.: «Проектирование фото- и киноприборов» — М., «Машиностроение», 1976 г.
Веденов А.Н.: «В помощь сельскому фотолюбителю» — М., «Советская Россия», 1957 г.
1) — Изображение набора вставных диафрагм взято из «Справочной книги оптико-механика» под редакцией профессора Л.Г. Титова — том I, ОНТИ НКТП СССР, 1936 г.
Ссылки по теме:
Вопросы и ответы: Типы механизации узла диафрагмы
ГОСТ 17175-82 — «Объективы фотографические, киносъёмочные и телевизионные съёмочные. Ряды числовых значений относительных отверстий.»
ГОСТ 2600-44 — «Объективы фотографические. Относительные отверстия. Ряд числовых значений.»
Вопросы и ответы: Экспонометрия — термины
|