Главная | Обратная связь

Исправление астигматизма.

 

Так как астигматизм присущ не только широким, но и тонким (элементарным) пучкам лучей, то диафрагмированиеникак не влияет на его величину. Поэтому, как и другие аберрации, астигматизм коррегируется подбором кривизны поверхностей и толщин оптических компонентов, а также воздушных промежутков между ними.

 

Одним из примеров простейшего объектива, с исправленным астигматизмом, будет объектив монокль конструкции Уоллостона, где, направляемые апертурной диафрагмой, наклонные пучки лучей встречаются поверхностямименискообразной линзы под небольшими углами к нормалям. При этом, положительный астигматизм задней (выпуклой) поверхности мениска оказывается настолько невелик, что может быть скомпенсирован отрицательным астигматизмом передней (вогнутой) поверхности.

 

Монокль конструкции Уоллостона

 

Однако, в этом случае, даже при полном устранении астигматизма, кривизна поверхности изображения велика. Таким образом, скорректированный астигматизм ещё не гарантирует резкости по всему полю изображения.

 

Поэтому, при расчёте, так называемых, анастигматов используются более сложные решения, позволяющие исправить, в пределах некоторого угла, обе эти аберрации. Причём, как правило, даже исправленный астигматизм имеет небольшую отрицательную величину, тем меньшую, чем шире угол зрения объектива.

 

 

 

 

№42. Основные параметры киносъемочных объективов.

 

Характеристики объективов

Основные

Фокусное расстояние (и возможность его изменения) - физическая характеристика оптической системы. Для центрированной оптической системы, состоящей из сферических поверхностей, описывает способность собирать лучи в одну точку при условии, что эти лучи идут из бесконечности параллельным пучком параллельно оптической оси.

Для системы линз, как и для простой линзы конечной толщины, фокусное расстояние зависит от радиусов кривизны поверхностей, показателей преломления стёкол и толщин.

Определяется как расстояние от передней главной точки до переднего фокуса (для переднего фокусного расстояния), и как расстояние от задней главной точки до заднего фокуса (для заднего фокусного расстояния). При этом, под главными точками подразумеваются точки пересечения передней (задней) главной плоскости с оптической осью.

Величина заднего фокусного расстояния является основным параметром, которым принято характеризовать любую оптическую систему.

 

Угол поля зрения объектива - угол в пространстве предметов между двумя внеосевыми лучами, проходящими через объектив, и ограниченный диагональю кадрового окна (полевой диафрагмой).

Это не означает, что применив к данному объективу фотоприёмник бо́льшего формата можно расширить поле объектива, так как полевая диафрагма (кадровое окно) является частью оптической системы, и не только ограничивает поле зрения, но и, в частности, "срезает" (экранирует) сильно аберированные наклонные пучки лучей.

В случае, когда полевая диафрагма находится далеко от плоскости изображения, а зрачки оптической системы велики, некоторые наклоные пучки ограничиваются лишь частично.
Такое ограничение отдельных лучей наклонных пучков вызывает виньетирование, поэтому углом поля зрения объектива (или другой оптической системы), так же, принято условно считать угол 2ω соответствующий зоне поля изображения, имеющий виньетирование не более 50%.

При этом, диагональ кадрового окна (вблизи фотоприёмника), в зависимости от назначения объектива и допустимого виньетирования, может ограничивать большую или меньшую область. Так, например, в обычных фотографических объективах широкого применения допускается виньетирование 40 — 50%, в то время как в нормальных кино-проекционных объективах не более — 20%.

При отсутствии дисторсии полевые углы в пространстве предметов и пространстве изображений равны, поэтому угол поля зрения объектива определяет и, так называемый, «угол изображения объектива»^[1].

Светосила - величина, характеризующая степень ослабления объективом светового потока.

Иногда светосилой неправильно называют величину знаменателя относительного отверстия, так как светосила — характеристика самого объектива, а не связана с величиной диафрагмы, насадками в виде бленд, каше, светофильтров и т. п.

Максимальное относительное отверстие (иногда неправильно называемое светосилой) - отношение диаметра входного зрачка (изображения апертурной диафрагмы, построенного стоящими перед ней линзами в обратном ходе лучей (обычно совпадающего с первой линзой объектива)) объектива к его заднему фокусному расстоянию . Его величину выражают в виде дроби: , когда числитель приведён к единице. Знаменатель относительного отверстия называют «диафрагменным числом» или «числом диафрагмы».

Следует заметить, что утверждение: диаметр входного зрачка = диаметру первой линзы объектива действует только для нормальных и телеобъективов с фиксированным фокусным растоянием. У широкоугольных объективов имеющих удлиненной задний отрезок диаметр входного зрачка = диаметру максимально открытой диафрагмы.

Уровень и характер оптических искажений (аберраций - ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти видеальной оптической системе. Аберрацию характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности^[1] в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.

Величина аберрации может быть получена как сравнением координат лучей путём непосредственного расчёта по точным геометро-оптическим формулам, так и приближённо — с помощью формул теории аберраций.

Разрешающая способность - характеристики фотографического объектива, отображающие его свойства по передаче чёткого изображения.

Разрешающая способность объектива оценивается по количеству воспроизводимых штрихов на 1 мм изображения, которое тот способен спроецировать на фоточувствительный элемент (плёнку или матрицу цифровой камеры). Само собой разумеется, что при этом снимаемый объект находится в фокусе, а не в зоне резкого изображения для данного объектива. Измерения разрешающей способности проводят с помощью специальных мир.

Глубина резкости-является элементом характеристики объектива . любую фигуру или группу точек ,занимающих в поперечнике не более 0,1 мм, с расстояния 25-30мм глаз воспринимает как одну точку. С учетом этого устанав допустимые нерезкости фотографического изображения.

Тип байонета или диаметр резьбы для крепления к камере — для сменных фотографических или киносъемочных объективов

№44. угол поля зрения и поля изображения объектива.

Угол поля зрения объектива – максимально достижимый угол поля изображения называется углом поля зрения. Если угол поля изображения объектива больше, чем угол поля зрения, то углы кадра не будут равномерно освещены, и изображение, как говорят, будет виньетировано. Правильно сконструированный объектив не дает значительного виньетирования.

Из рис. 5.4 видно, что угол поля зрения |3 должен быть больше угла поля изображения а, определяемого размером кадра, в том случае, если кадр сдвинут относительно оси, как это иногда случается в фотоаппаратах с видоискателями

 

Пример 5.2. Предположим, что у нас есть складная фотокамера 4x5 дюймов (101x127 мм) со стандартным объективом (f = 165 мм). Этот объектив имеет угол поля зрения 100°. Как далеко может быть сдвинут центр фотопластинки относительно оптической оси, чтобы фотопластинка оставалась полностью освещенной?

Так как стандартный объектив имеет угол поля изображения 53°, то смещение может быть произведено в пределах угла 100 — 53 = 47°. Этот угол определяет полное (по обе стороны от оптической оси) диагональное смещение. Таким образом, диагональное смещение по одну сторону от оптической оси должно быть ограничено углом 47°/2 = 23,5°.

 

 

Рис 5.4. Соотношение между углом поля зрения и углом поля изображения

 

 

Или

Уго́лпо́ля зре́ния объекти́ва— угол в пространстве предметов между двумя внеосевыми лучами, проходящими через объектив, и ограниченный диагональю кадрового окна (полевой диафрагмой).

Это означает, что применив к данному объективу фотоприёмни к большего формата можно расширить поле объектива, так как полевая диафрагма (кадровое окно) является частью оптической системы, и не только ограничивает поле зрения, но и, в частности, "срезает" (экранирует) сильно аберированные наклонные пучки лучей.

В случае, когда полевая диафрагма находится далеко от плоскости изображения, а зрачки оптической системы велики, некоторые наклоные пучки ограничиваются лишь частично.
Такое ограничение отдельных лучей наклонных пучков вызывает виньетирование, поэтому углом поля зрения объектива (или другой оптической системы), так же, принято условно считать угол 2ω соответствующий зоне поля изображения, имеющий виньетирование не более 50%.

При этом, диагональ кадрового окна (вблизи фотоприёмника), в зависимости от назначения объектива и допустимого виньетирования, может ограничивать большую или меньшую область. Так, например, в обычных фотографических объективах широкого применения допускается виньетирование 40 — 50%, в то время как в нормальных кино-проекционных объективах не более — 20%.

При отсутствии дисторсии полевые углы в пространстве предметов и пространстве изображений равны, поэтому угол поля зрения объектива определяет и, так называемый, «угол изображения объектива»^[1].

 

ИЛИ

Угол поля зрения объектива (устаревший термирн "угол изображения") — угол в пространстве между двумя внеосевыми лучами, проходящими через объектив, и ограниченный диагональю кадра (полевой диафрагмой).

На схеме приведенной ниже угол поля зрения обозначен как α. Для угла α/2, tan α/2 = d / f
d = фокусное расстояние на углах
f = фокусное расстояние

Пример: Если фокусное расстояние равно диагонали формата кадра, тогда tan α = 0.5 и следовательно, угол равен 53 °. Это стандартная линза для соответствующего формата.

 

 

 

Угол поля изображения объектива - Та часть сцены, которую можно запечатлеть на фотопленке, называется полем изображения. или под «углом изображения объектива», подразумевается угол, образованный лучами, соединяющими диагональ кадра с задней главной точкой объектива, то есть точкой пересечения задней главной плоскости с оптической осью.

 

Угол поля изображения определяется как угол с вершиной в центре объектива, охватывающий диагональ снимаемой сцены, изображение которой заполняет все кадровое окно. Этот угол показан на рис. 5.2 для 35-мм фотоаппарата. Отметим, что фотографу часто полезнее знать вертикальный или горизонтальный угол, так как они дают более практическую информацию для фотографирования. Тем не менее большинство производителей теле- и фотообъективов настаивают на применении принципа диагонального измерения.

 

 

 

Угол изображения (β) и угол зрения (α) объектива

 

Для объективов без дисторсии угол изображения можно найти, зная размер диагонали светочувствительного элемента и эффективное фокусное расстояние объектива :

 

Эффективное фокусное расстояние в большинстве случаев равно фокусному расстоянию , исключая случаи макрофотосъёмки, где нужно принимать в расчет масштаб изображения :