Распространенные сменные объективы для фотоаппаратов типа «Зенит»

Еще более компактны зеркально-линзовые объективы (рис. 29). У них на передние и задние оптические элементы нанесено зеркальное покрытие. Свет, отражаясь от заднего зеркала, попадает на зеркальное покрытие переднего элемента и, отражаясь от него, выходит из объектива через отверстие заднего зеркала. Благодаря многократному отражению удлиняется путь прохождения света в пределах тубуса объектива, и его физическая длина оказывается гораздо меньше фокусного расстояния.

Недостатком зеркально-линзовых объективов является фиксированное относительное отверстие (отсутствует диафрагма). Это ограничивает возможности выбора экспозиции при съемке, затрудняет и наводку на резкость вследствие ухудшения освещенности в плоскости изображения.

В настоящее время в фотографии широко распространены объективы с переменным фокусным расстоянием (панкратические объективы). Они обеспечивают большую оперативность в работе, способность быстро переходить от общих планов к крупным.

Относительное отверстие выражает отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию:

d / ƒ,

где d – диаметр действующего отверстия объектива;

ƒ – его фокусное расстояние.

Поскольку фокусное расстояние в большинстве случаев больше диаметра действующего отверстия, относительное отверстие чаще выражают дробью, показывающей, во сколько раз диаметр действующего отверстия меньше фокусного расстояния: 1 : ƒ / d. Например, при фокусном расстоянии объектива «Гелиос-44М» 58 мм и диаметре действующего отверстия 29 мм относительное отверстие равно 1:58/29 = 1:2.

Величины, обратные относительным отверстиям, называются диафрагменными числами и наносятся на шкалу диафрагм. Деления шкалы представляют собой числовой ряд, составляющий геометрическую прогрессию со знаменателем 1,41 – 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. Шкала диафрагм объектива «Гелиос-44М» имеет следующий ряд значений: 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16. У некоторых объективов, например «Индустар-50-2», в силу конструктивных особенностей величина относительного отверстия (3,5) не входит в ряд стандартных чисел.

От величины относительного отверстия и фокусного расстояния объектива зависит освещенность в плоскости изображения. Чем больше действующее отверстие и меньше фокусное расстояние, тем больше света проходит через объектив и меньшие выдержки можно использовать при съемке (рис. 30). Количественную взаимосвязь между освещенностью, действующим отверстием и фокусным расстоянием дает такая характеристика объектива, как светосила.

Рис. 30. Принцип работы диафрагмы: 1 – объектив со шкалой значений диафрагм; 2 – величина отверстия диафрагм; 3- изменение светосилы объектива (большой круг больше каждого маленького в четыре раза по площади, в четыре раза пропускает больше света; при переходе от одного значения диафрагмы к другому светосила объектива изменяется в 2 раза)

Рабочий отрезок – это расстояние от опорной плоскости оправы объектива до фокальной плоскости. Рабочий отрезок объектива должен совпадать с рабочим отрезком фотокамеры. Все сменные объективы для данного типа фотокамеры имеют стандартные рабочие отрезки. Для зеркальных фотоаппаратов типа «Зенит» он равен 45,2 ± 0,03 мм.

Светосила – это способность объектива создавать определенный уровень освещенности в плоскости изображения. Действующее отверстие объектива имеет форму круга, а площадь круга пропорциональна квадрату его диаметра. Поэтому светосила прямо пропорциональна квадрату диаметра действующего отверстия и обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния объектива:

I = (d / ƒ)²,

где I – светосила объектива;

d – диаметр действующего отверстия;

ƒ – фокусное расстояние.

При сопоставлении светосил двух объективов сравнивают квадраты их относительных отверстий. Так, при сопоставлении объективов с относительными отверстиями 1:2 и 1:4 оказывается, что первый из них светосильнее второго в 4 раза:

I₁ : I₂ = (1:2)² : (1:4)² = 1/4 : 1/16 = 4,

С уменьшением относительного отверстия (диафрагмы) освещенность изображения, т. е. светосила, уменьшается, а выдержка при съемке возрастает. Площади отверстий диафрагм распределены таким образом, что при переходе с одного значения к другому освещенность изображения (светосила) изменяется в два раза.

По светосиле фотографические объективы делят на три группы: сверхсветосильные (1:0,7–1:2), светосильные (1:2,8–1:4) и малосветосильные (1:5,6 и менее). Первые из них позволяют вести съемку при низкой освещенности, для последних, наоборот, необходима высокая освещенность.

Со светосилой объектива связан и подбор оптимальной для данного случая съемки пары экспозиционных чисел – выдержки и диафрагмы.

Диафрагма и выдержка взаимосвязаны друг с другом и характеризуют при съемке величину экспозиции: соответственно, освещенность в плоскости изображения и время прохождения света к фотоматериалу. Открывая диафрагму на одно деление шкалы, необходимо помнить, что экспозиция при этом увеличивается в 2 раза. Чтобы сохранить прежнее ее значение, в 2 раза следует уменьшить выдержку. Наоборот, закрывая диафрагму, выдержку необходимо увеличить.

Таким образом, можно устанавливать разные значения выдержек и диафрагм, обеспечивая одинаковое количество проходящего к фотоматериалу света. При съемке оба этих параметра варьируют таким образом, чтобы найти лучшее их сочетание для каждого конкретного случая. В практике фотографии возможны два основных варианта. При съемке движущихся объектов в первую очередь подбирают меньшие выдержки, а к ним – соответствующие значения диафрагм. Для получения максимально резкого изображения на снимке используют минимальные диафрагмы, а к ним подбирают соответствующие значения выдержек.

Разрешающая сила – это способность объектива раздельно передавать близко расположенные детали. Она выражается числом раздельно передаваемых линий на 1 мм изображения (лин/мм). Разрешающая сила в центре объектива выше, чем по его краям. Например, для объектива «Гелиос-44М» по центру она составляет 35, а по краям – 14 лин/мм.

Разрешающую силу определяют с помощью специальной испытательной таблицы – миры. Мира содержит группы штрихов (рис. 31), отличающихся шириной. В каждой отдельной группе штрихи и промежутки между ними равны между собой. Различают разрешающую силу визуальную и фотографическую.

Рис. 31. Мира для определения разрешающей силы объектива

Визуальную разрешающую силу определяют, рассматривая оптическое изображение миры через микроскоп. Фотографическая разрешающая сила имеет большее практическое значение. Ее определяют приборами – резовольтметрами, с помощью которых производят съемку миры на мелкозернистые фотоматериалы. При таких испытаниях, кроме факторов, вносимых самим объективом, учитываются и влияние разрешающей способности, контрастности, зернистости применяемого фотоматериала, а также факторы, вносимые фотографической обработкой.

Угол поля изображения. Поле, в пределах которого объектив формирует изображение на плоскости, называется полем зрения объектива. Оно имеет форму круга, где освещенность и резкость постепенно падают от центра к границам. При съемке используют лишь ту его часть, которая характеризуется максимальной резкостью и равномерной освещенностью. Эта часть изображения, воспроизводимая объективом, является полем изображения. Угол, ограничиваемый двумя лучами, проходящими через центр диафрагмы и противоположными углами кадрового окна, называется углом поля изображения объектива (рис. 32). По величине угла поля изображения различают нормальные (45–60°), узкоугольные (менее 45°) и широкоугольные объективы (более 60°).

Глубина резкости – это способность объектива давать резкое изображение предметов, расположенных на разных расстояниях от плоскости фокусирования (рис. 33). Известно, что оптическое изображение объекта формируется в фокальной плоскости объектива. При точной наводке на резкость любая точка предмета (В) передается точкой на изображении в этой плоскости. Ближе расположенные (А) и более удаленные (С) его элементы получаются размытыми (нерезкими).

Рис. 33. Глубина резкости объектива и глубина резко изображаемого пространства

Глубине резкости объектива (2b) соответствует свойство зрения человека видеть изображение резким, если кружок рассеяния (d), изображающий точку, не превышает 0,03 мм для малоформатных фотокамер и 0,1 мм для крупноформатных. Этой характеристике объектива в предметном пространстве соответствует глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) – расстояние между передней и задней границами пространства, передаваемого объективом на изображении резко. Глубина резкости и, соответственно, глубина резко изображаемого пространства зависят от величины диафрагмы, расстояния до точки наводки на резкость и фокусного расстояния объектива (рис. 34, 35).

Рис. 34. Влияние диафрагмирования объектива на глубину резкости

Рис. 35. Изменение глубины резко изображаемого пространства с изменением значения диафрагмы, расстояния до точки наводки на резкость, фокусного расстояния объектива

Точное значение ГРИП рассчитывают по формулам, номограммам. Для определения ГРИП при работе в полевых условиях объективы снабжены шкалой глубины резко изображаемого пространства. Шкала ГРИП на оправе объектива (рис. 36) образована значениями диафрагм, расположенными слева и справа от центра в возрастающем порядке, и шкалой расстояний. Деления метражной шкалы, соответствующие тому или иному значению диафрагмы слева и справа, показывают соответственно переднюю и заднюю границы резкости.

Рис. 36. Шкала глубины резко изображаемого пространства

Гиперфокальное расстояние – это расстояние до первого резко изображенного предмета при установке объектива на бесконечность. Фокусирование объектива на гиперфокальное расстояние расширяет пределы ГРИП, приближая переднюю границу резко передаваемого пространства к объективу в два раза. Гиперфокальное расстояние зависит от фокусного расстояния объектива, величины диафрагмы.

Гиперфокальное расстояние определяют по левой части шкалы ГРИП, фокусируя объектив на бесконечность. При этом каждому значению диафрагмы будет соответствовать определенное гиперфокальное расстояние. Чтобы обеспечить при съемке максимальную ГРИП, объектив фокусируют не на ∞, а на гиперфокальное расстояние. Например, значению диафрагмы 16 (рис. 37) примерно соответствует гиперфокальное расстояние 3 м, а ГРИП от 3 м до ∞. При фокусировании объектива на 3 м задняя граница резко передаваемого пространства остается в ∞, а передняя приближается к объективу в 2 раза (рис. 38).

Рис. 37. Шкала глубины резко изображаемого пространства –

определение гиперфокального расстояния

Рис. 38. Шкала глубины резко изображаемого пространства – определение глубины резко изображаемого пространства при установке объектива на гиперфокальное расстояние