Величина, яка використовується для вираження яскравості зображення, розрахована шляхом ділення ефективної апертури об'єктива (D) на його фокусна відстань (f). Оскільки величина, розрахована в результаті поділу D на f, майже завжди виражається десятковим дробом менше 1 і тому складна в практичному використанні, то прийнято виражати светосилу на тубусі об'єктива як відношення ефективної апертури до фокусної відстані, при цьому ефективна апертура встановлюється рівною 1. (Наприклад , напис на тубусі EF85mm f / 1.2 L позначається як 1: 1,2, вказуючи, що фокусна відстань в 1,2 рази більше, ніж ефективна апертура, коли остання дорівнює 1.) Яскравість зображення, що забезпечується об'єктивом, Пропорційні льону квадрату світлосили.
Взагалі яскравість об'єктива виражається як число F, яке представляє собою величину, зворотну світлосилі (f / D).
Оскільки світлосила (D / f) це майже завжди невелика десяткова дріб менше 1 і тому важка в практичному використанні, яскравість об'єктива часто виражається для зручності як відносна діафрагма (f / D) і називається числом F. Відповідно яскравість зображення обернено пропорційна квадрату числа F, що означає, що зображення стає темніше в міру збільшення числа F. Значення числа F виражаються геометричною прогресією, починаючи з 1, зі знаменником прогресії у вигляді кореня квадратного з 2 наступним чином: 1,0; 1,4; 2,8; 4, 5,6; 8; 16; 22; 32. (Проте є багато випадків, коли лише максимальна величина діафрагми відхиляється від цього ряду.) Числа в цьому ряду, які на перший погляд важко запам'ятати, лише висловлюють величини, близькі до фактичних величин f / D, заснованим на діаметрі (D) кожної подальшої установки діафрагми, яка наполовину зменшує кількість світла. що проходить через об'єктив. Таким чином, змінюючи число F з 1,4 до 2, ми наполовину скорочуємо яскравість зображення, в той час як йдучи в зворотному напрямку, з 2 до 1,4, ми подвоюємо яскравість зображення. (Зміна такого масштабу зазвичай називається "1 діафрагма".) У сучасних камерах, що використовують електронне управління і індикацію, застосовуються більш дрібні ділення - 1/2 або навіть 1/3 діафрагми.
Величина, яка використовується для вираження яскравості або роздільної здатності оптичної системи об'єктива. Числова апертура, зазвичай позначається як NА, це числова величина, розрахована за формулою n sin, де 2 це кут (кутова апертура), під яким точка об'єкта на оптичної осі надходить у вхідний зіницю, a n це показник заломлення середовища, в якій знаходиться об'єкт.
Хоча вона і не часто використовується для фотооб'єктивів, величина NА зазвичай наноситься на лінзи об'єктивів мікроскопів, де вона використовується більше як покажчик роздільної здатності, ніж як покажчик яскравості. Корисне співвідношення, яке варто знати, Відбудеться в тому, що величина NА дорівнює половині зворотної величини чиста F. Наприклад, F1,0 = NА0,5; F1,4 = NА 0,357; F2 = NА0,25 і т.д.
Фокальна точка це точка, в якій паралельні світлові промені від нескінченно далекого об'єкта сходяться після проходження через об'єктив. Площина, перпендикулярна оптичній осі, на якій знаходиться ця точка, називається фокальною площиною. На цій площині, що знаходиться там, де розташована плівка в камері, об'єкт видно різко і, як кажуть, перебуває "у фокусі". При звичайних фотооб'єктивах, що складаються з декількох лінз, фокус можна відрегулювати таким чином, щоб світлові промені від об'єкта, розташованого ближче, ніж в "нескінченності", сходилися в якійсь точці на фокальній площині.
Оскільки у всіх об'єктивів є певні аберації і астигматизм, вони не можуть ідеально зводити промені від точки об'єкта, щоб вони утворювали справжню точку зображення (тобто нескінченно малу точку з нульовою площею). Іншими словами, зображення утворюються з комплексу точок, що мають певну площу або розміри. Оскільки зображення стає менш різким у міру збільшення розмірів цих точок, то ці точки називають "колами нерізкості". Таким чином, один з факторів, що визначають якість об'єктива, це найменша точка, яку він може утворити, або його "мінімальний коло нерізкості". Максимально допустимий розмір точки на зображенні називається "допустимим колом нерізкості".
Співвідношення між ідеальною фокальній точкою і допустимим колом нерізкості і глибина різкості
Найбільший коло нерізкості, який все ж з'являється як "точка" в зображенні. Різкість зображення, як вона відчувається людським оком, тісно пов'язана з різкістю дійсного зображення і "роздільною здатністю" зору людини. У фотографії різкість зображення також залежить від ступеня збільшення зображення або проекційної відстані і відстані, з якого вбачається об'єкт. Іншими словами, в практичній роботі можна визначати деякі "допуски" для відтворення зображень, які, хоча вони і розмиті до певної міри, все ж здаються різкими спостерігачеві. Для 35-мм однооб'єктивної дзеркалки допустимий коло нерізкості становить близько 1/1000 - 1/1500 довжини діагоналі плівки, якщо виходити з того, що зображення збільшується до фотографії 5 'х 7' '(13см х18см) і бачиться з відстані 25-30 см / 0,8-1 фути.
Об'єктиви з електронної фокусуванням створені так, щоб давати мінімальний коло нерізкості розміром 0,035 мм. Саме з цієї величини виходять розрахунки таких параметрів, як глибина різкості.
Область перед і позаду знаходиться у фокусі об'єкта, в якій зображення видно різко. Іншими словами, це глибина різкості перед і за об'єктом, де розмитість зображення в площині плівки знаходиться в межах допустимого кола нерізкості. Глибина різкості змінюється в залежності від фокусної відстані об'єктива, величини діафрагми та знімального відстані. Тому, якщо ці параметри відомі, можна приблизно оцінити глибину різкості за такими формулами:
передня глибина різкості = d x F x a 2 / (f 2 + d x F x a)
задня глибина різкості = d x F x a 2 / (f 2 -d x F x a),
де f це фокусна відстань, F - число F. d - мінімальний діаметр кола нерізкості, а - відстань до об'єкта (відстань від першої головній точки до об'єкта).
Якщо відомо гіперфокальна відстань, то можна також використовувати такі формули:
* Ближня точка обмеження відстані =
гіперфокальна відстань х діапазон зйомки / гіперфокальна відстань + діапазон зйомки
* Далека точка обмеження відстані =
гіперфокальна відстань х діапазон зйомки / гіперфокальна відстань - діапазон зйомки
(Діапазон зйомки це відстань від площини плівки до об'єкта).
- 1. Глибина різкості велика на маленьких фокусних відстанях, мала на великих фокусних відстанях
- 2. Глибина різкості велика на при закритій діафрагмі (при великих чисельних значеннях), мала при відкритій діафрагмі.
- 3. Глибина різкості більше при зйомці віддалених об'єктів, ніж при зйомці близько розташованих об'єктів. (Приймає небезпечні значення в макро фотографії)
- 4. Передня глибина різкості (щодо різкий проміжок відстаней перед об'єктом у фокусі) менше задньої глибини різкості (за об'єктом)
Глибина різкості і глибина фокуса
Область перед і позаду фокальній площині, в якій зображення може бути сфотографоване як різке зображення. Глибина фокусу однакова по обидва боки фокальній площині (площині плівки) і може бути визначена шляхом множення мінімального кола нерізкості на число F, незалежно від фокусної відстані об'єктива. В сучасних однооб'єктивних зеркалках з автоматичним фокусуванням процес фокусування здійснюється шляхом визначення положення фокуса на площині зображення (площині плівки) за допомогою датчика, який як оптично еквівалентний (збільшення 1: 1) і розташований поза площиною плівки, так і автоматично контролює об'єктив, з тим щоб ввести зображення об'єкта в область глибини фокуса.
Співвідношення глибини фокуса і апертури
Якщо застосувати принцип глибини різкості, коли об'єктив поступово фокусується на далекій відстані до об'єкта, то в кінці кінців буде досягнута точка, в якій дальній межа задньої глибини різкості стане рівним "нескінченності". Діапазон зйомки в цій точці, тобто найкоротша відстань, при якому "нескінченність" потрапляє в область глибини різкості, називається гіперфокальна відстанню. Гіперфокальна яку можна визначити наступним чином:
Гіперфокальна відстань = f 2 / d x F де f це фокусна відстань, F - число F, a d - мінімальний діаметр кола нерізкості.
Таким чином, якщо заздалегідь встановити об'єктив на гіперфокальна відстань, то глибина різкості збільшиться від відстані, який дорівнює половині гіперфокальної відстані до нескінченності. Цей метод корисний для попередньої установки великої глибини різкості і моментальних знімків без необхідності турбуватися про регулювання фокуса об'єктива, особливо при використанні ширококутний об'єктив. (Наприклад, якщо 24мм об'єктиві діафрагма встановлена на f / 11 і діапазон зйомки встановлено на гіперфокальна відстань приблизно 1,5 м / 4,9 фута, то всі об'єкти в межах від приблизно 70 см / 2,3 фута від камери до нескінченності будуть перебувати у фокусі.)