В прошлой статье я рассказала об устройстве объективов и сложностях, возникающих при их проектировании. Теперь рассмотрим характеристики, важные для каждого фотографа - фокусное расстояние и светосилу. Про разрешающую силу будет отдельная статья на канале.
Фокус ("очаг" в переводе с латыни) оптической системы - это точка, в которой собираются (фокусируются) первоначально параллельные световые лучи после прохождения через собирающую оптическую систему.
Фокусное расстояние (ФР) - это расстояние от точки фокуса до центральной плоскости собирающей линзы или системы линз.
Вы сами можете определить фокусное расстояние для своей лупы или очковых линз. Его можно измерить линейкой таким образом: в солнечную погоду разместить линзу на пути солнечных лучей, они практически параллельны, и получить на бумаге резкое изображение солнца путем приближения или удаления линзы от поверхности бумаги. Расстояние от линзы до точки фокуса при наиболее чётком изображении и будет фокусным расстоянием вашей линзы. Процесс настройки чёткого светового пятна называется фокусировкой. Помните, что собирающая линза концентрирует энергию прошедших через неё солнечных лучей и при ярком солнце бумага может воспламениться, наверно, поэтому фокус - это очаг. Будьте осторожны!
Помните, что сетчатка ваших глаз также испытывает нагревание в той точке, где собирается световая энергия. Будьте осторожны, не смотрите на яркие предметы и не делайте слишком ярким экран вашего монитора или смартфона, так как хрусталик глаза представляет собой собирающую линзу. Также помните, что категорически нельзя смотреть на солнце в бинокль и в другие оптические системы!
Как связаны фокусное расстояние и масштаб получаемого изображения? Предлагаю вам провести ещё один эксперимент с двумя линзами с разным фокусным расстоянием, которое вы уже научились определять. Так вы никогда не запутаетесь в теории, ведь практика - основа любого дела. У вас должно получиться, что чем больше фокусное расстояние линзы, тем более крупное изображение она формирует. То есть масштаб изображения прямо пропорционален величине фокусного расстояния оптической системы.
Теперь вернёмся к объективам. Несмотря на то, что конструкция объектива фотоаппарата гораздо сложнее, чем обычная лупа, понятие фокусного расстояния объектива имеет тот же смысл, что и для лупы, с той лишь разницей, что вместо листа бумаги выступает светочувствительный элемент - электронный сенсор (или фотопленка). Чтобы менять масштаб изображения, получаемый на матрице, фотографы используют сменные объективы с разными фокусными расстояниями или зум-объектив.
Как связаны фокусное расстояние объектива и угол обзора?
Про угол обзора мы уже немного говорили, давайте повторим. Угол обзора человеческого зрения равен примерно 60 градусов, простыми словами - это та часть окружающего пространства, которую мы видим, не поворачивая голову и глаза. Для объектива угол обзора - эта та часть сцены, которая попадает на сенсор и становится изображением. Дело в том, что сетчатка человеческого глаза имеет форму вогнутой сферы, тогда как сенсор или матрица представляет собой плоскую площадку, то есть, часть изображения, которую "видит" объектив, матрица не может зафиксировать. Поэтому у фотоаппарата, как устройства в целом - объектива и корпуса, угол обзора зависит как от фокусного расстояния, так и от формата матрицы камеры.
Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора, и чем большего размера матрица, тем больше угол обзора. Поэтому, когда вы устанавливаете на цифровой фотоаппарат с кропнутой матрицей объектив от пленочного фотоаппарата, то угол обзора уменьшается на величину кроп-фактора, примерно в полтора раза.
Эквивалентное фокусное расстояние (ЭФР) - это фокусное расстояние объектива, которое производители указывают для размера сенсора, равного размеру 35 миллиметровой пленки. Если у вашей ЦФК матрица меньше этого размера, то фокусное расстояние объектива будет больше, чем производитель указал как ЭФР. И угол обзора тогда будет меньше.
Фокусное расстояние определяет ещё одну характеристику объектива - светосилу. Это отношение освещенности оптического изображения к яркости фотографируемого объекта.
Как связаны фокусное расстояние и светосила объектива?
Для ответа представьте себе объектив размером с окно в комнате и разместите объект ближе к нему. Нетрудно убедиться, что освещенность какого-либо предмета будет тем сильнее, чем больше само окно и чем ближе к нему расположен предмет. Значит, и светосила объектива зависит от двух величин: от размера отверстия и от фокусного расстояния. Объектив тем светосильнее, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние.
Светосилу принято обозначать как отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию. Таким образом, светосила представляет собой дробное число, где числитель (размер отверстия объектива) принимается за единицу, а знаменатель показывает во сколько раз диаметр полного отверстия данного объектива меньше его фокусного расстояния. Например, 1: 1,5; 1:2; 1 : 2,8; 1 : 3,5; 1 : 4; 1 : 4,5; 1 : 6,3. Максимальное и в скобках минимальное значения светосилы указываются на фронтальной оправе фикс-объектива. Например, 28 mm 1 : 2,8 (22). При этом минимальному значению соответствует максимально закрытая диафрагма.
У зум-объективов на торцевой оправе указывается не одно число, соответствующее фокусному расстоянию, а диапазон фокусных расстояний, и соответственно, диапазон значений светосилы в зависимости от фокусного расстояния. Например, 18-25 mm 1 : 4 - 5,6. Это означает, что при фокусном расстоянии 18 mm объектив имеет относительное отверстие f/4, а при фокусном расстоянии 25 mm значение относительного отверстия падает до f/5,6.
Чем больше число в знаменателе, тем менее светосильный объектив. Значение относительного отверстия 1 : 2,8 имеют лишь некоторые профессиональные зум-объективы для остальных максимальная светосила составляет 1 : 3,5 - 1 : 4,5.
Также для зум-объективов на фронтальной оправе указывают обозначение ZOOM, что соответствует переменному значению фокусного расстояния.
Посмотрите на оправу вашего фотоаппарата и определите, какое у него фокусное расстояние и светосила, есть ли зум?
Просветление оптики.
Вы наверняка бывали в музеях или любовались картинами в раме со стеклом. Если свет от естественного источника падает на такую застекленную картину, то, отражаясь от поверхности стекла, он не дает рассмотреть, что изображено на картине. Внешние линзы в фотоаппарате по этой причине покрывают специальной тончайшей пленкой, преломляющая способность которой значительно меньше, чем у стекла. При определенной толщине этой пленки количество света, отражаемого поверхностью внешних линз, сильно снижается. Эта пленка при взгляде в объектив кажется голубоватой или фиолетовой. Этот эффект вызван просветлением оптики.
В следующей статье я расскажу про еще одну характеристику объектива - разрешающую силу и про уход за оптикой фотоаппарата.
Понравились ли вам рисунки, которые умеет делать нейросеть ruDALL-Е?
Подписывайтесь на канал. Добавляйте понравившиеся статьи в закладки. Пишите вопросы и отзывы в комментариях.
До новых встреч!
