Оптика. Вибираем объектив. ЛИКБЕЗ.

31 марта 2011 16:27

Все мы привыкли к объективу в фотоаппарате, и уже мало кто задумывается о том, что это, на первый взгляд, простое устройство на самом деле столь сложно. И, правда, в первую очередь именно от объектива зависит качество получаемого изображения. Поэтому при выборе фотоаппарата не следует обращать внимание только на заветное число мегапикселей и количество функций. Как театр начинается с вешалки, так фотоаппарат начинается с объектива. И не зря его стоимость в серьезных моделях достигает 60% стоимости всего аппарата.
Естественно, чтобы со всей ответственностью подойти к выбору, необходимо представлять, зачем нужен объектив, как он устроен, какие бывают типы и как определить, какой нужен именно вам. Вот об этом и пойдет речь, начнем с теории.

Устройство объектива

                Объектив включает в себя оптическую систему в виде одной или нескольких линз (в т.ч. линзовых компонентов – склеенных между собой линз), а иногда и зеркал, заключенных в общей оправе.

Оправа – это не что иное, как корпус объектива.  Служит она не только для удерживания всех компонентов, но и для правильной их юстировки (регулировки их взаимного расположения). Т.е. все элементы должны располагаться с достаточно высокой точностью, особенно пресловутая оптическая ось. А что это такое, и почему она пресловутая?


Оптическая ось – это центр симметрии оптического тела, т.е. воображаемый элемент. А проще говоря – диаметральный центр линз.


Оправа выполняется под конкретный тип аппаратов, что определяет совместимость объектив-аппарат. Самая простая оправа содержит: зачерненную внутри и, как правило, снаружи трубку, внутри которой установлены линзы или линзовые компоненты, которые в многолинзовых аппаратах разделены на две группы – переднюю (снаружи аппарата) и заднюю, между ними располагают ирисовую диафрагму.

Задача оптической системы – спроецировать на поверхность пленки или матрицы изображение нужного размера.  А делается это так: источник света в теории рассматривается как светящаяся точка, излучающая неограниченный поток (пучок) лучей. Если на пути этого пучка поставить диафрагму, т.е. не пропускающий свет экран с отверстием внутри, то пучок света будет ограничен, что приведет к уменьшению количества света (снижению освещенности). В объективе максимальное количество света, способного пройти через его оптическую систему, ограничивается внутренним диаметром оправы. Чем больше диаметр оправы и, следовательно, линз, тем больше пройдет света и тем лучше освещен экран. Объектив становится с большей светосилой. Забегая вперед, скажем,  что чем больше диаметр, тем лучше во многих отношениях. Это, например, позволяет снизить эффект «виньетирования» и расширить фотографическую широту. Но подробней об этом  далее по тексту.

Уменьшением диафрагмы можно добиться еще более узкого пучка света, что еще сильней снизит освещенность кадра и увеличит глубину резкости. А вот выделить отдельный луч из пучка, уменьшив диафрагму до максимального значения, нельзя, ибо начинается явление дифракции света. При этом лучи утрачивают прямолинейность и начинают огибать край диафрагмы. А чем это грозит?

Как известно, использование максимального отверстия объектива приводит к уменьшению глубины резкости и появлению указанного «виньетирования». Чтобы увеличить глубину резко изображаемого пространства и избежать указанного эффекта, необходимо задиафрагмировать объектив. Но резкими (четкими) предметы в кадре будут только до определенного времени. Когда начнется дифракция, изображение станет нечетким, размытым. Поэтому выгодней выбирать объективы с большим диаметром. Это увеличивает широту использования его возможностей. Но явлением дифракции недостатки оптической системы не заканчиваются.

Преломление света – это изменение направления света при прохождении через прозрачную полированную (гладкую) поверхность, например, через поверхность стекла линзы.

Явление преломления приводит к появлению аберраций (искажений изображения). Для их снижения в оптических системах применяют различные приемы, как правило, требующие увеличения числа линз.

Но на этом проблемы не заканчиваются. Дело в том, что коэффициент преломления, а, следовательно, и угол, зависят и от состава света проходящего через линзу. Всё просто, если свет монохроматичный, например, желтый, для которого и приводятся в таблицах коэффициенты преломления. Тогда свет просто изменяет свое направление. А когда проходит пучок белого света, то вот тут начинаются «фокусы». А именно. Белый свет состоит из набора цветов, которые имеют различные показатели преломления. Это приводит к «расслоению» пучка.

Самый большой угол у фиолетового цвета, а самый малый – у красного. Это явление называется дисперсией или хроматизмом.

Наверно вы видели радугу после дождя, когда выглядывает Солнце – это и есть хроматизм солнечного света в мельчайших каплях (аэрозоли) после дождя. Эта особенность существенно усложняет задачу разработчикам оптики для цветной фотографии. Причем в этом плане цветная фотография существенно отличается от черно-белой, где хроматизм практически не играет никакой роли.

Есть еще и забавный момент. Если войти в линзу свет может под любым углом, то вот выйти из него может и не получиться.

Это связано с тем, что явление преломления возникает на каждой границе перехода (воздух-линза и линза-воздух). Так вот при превышении угла падения света на входе в линзу (первая граница) свет на второй границе (на выходе) преломляется так, что попадает обратно в линзу и зацикливается там, создавая некий шум. Только прислушиваться бесполезно, т.к. шум этот световой, а не акустический. Но результатом становится то, что свет в этом случае не выйдет из линзы вовсе. Что приводит, естественно, к ограничению угла обзора (поля зрения).

А теперь, что касаемо отражения. Отражение света от поверхности практически никак не влияет на качество снимков, разве что отражения на внутренних линзах. Но это существенно снижает поток света. Чтобы снизить потери света применяют просветление линз. Не вдаваясь глубоко в подробности, скажем ,  что достигается это нанесением на поверхности линз пленки специального состава. Толщина этой пленки четко определена и согласуется со срединой видимого спектра – с зеленым цветом. Т.о. наилучшее светопропускание, если можно так выразиться, получается для лучей зеленого цвета. Как, впрочем, и у глаза человека.

Следует также заметить, что объектив с большим диаметром линз куда лучше, чем «карлики». Почему? А это связано не только с выше указанными преимуществами, но и со снижением аберраций, вызванной кривизной линз. Дело в том, что количество аберраций возрастает с увеличением кривизны линз. А чем больше диаметр линз, тем меньше кривизна, т.е. они становятся более плоскими.

Оптика. Вибираем объектив. ЛИКБЕЗ.Оптика. Вибираем объектив. ЛИКБЕЗ.

Теперь, имея хоть небольшое представление об устройстве, мы можем приступить к выбору объектива. Вернее сказать, что, скорее всего, вы будете покупать фотоаппарат комплектно. Но чтобы не ошибиться и не выбрать неподходящий вариант приведем  несколько рекомендаций. (читайте в следующей публикации).

Свидетельство о регистрации СМИ yarcube.ru : №ФС77-60775 от 25 февраля 2015 г.
Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

Автор: Independent
Количество просмотров
(Нет голосов)

Введите свой email:



 
Комментарии (0)
Оставьте ваш комментарий первым
Новенькое