Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Объектив — это наиболее важная часть любого фото- или киноаппарата, и от его свойств главным образом зависит качество изображения. Основными оптическими характеристиками объектива являются фокусное расстояние Г, относительное отверстие РЦ' н угловое поле 2в. Другие важные характеристики объектива— это разрешающая способность, функция передачи модуляции (ФПМ), распределение освещенности по полю изображения, спектральная характеристика пропускания света, интегральный коэффициент пропускания света, светорассеяние и др. Фокусное расстояние фотообъектива определяет масштаб изображения, длину системы и светосилу.
При съемке удаленных объектов их изображение получается уменьшенным у' = — ~' 1я ы, где м — угловой размер предмета у. При съемке близко расположенных предметов масштаб изображения определяется линейным увеличением р, которое зависит от фокусного расстояния: р = — //г или при и = и' р = ~'/г. Следовательно, при одинаковом расстоянии г до предмета его изображение у' = ур будет тем больше, чем больше фокусное расстояние.
Вот почему при крупномасштабных съемках требуются длиинофоку оные объективы, За основу разделения объективов по фокусному расстоянию принимается отношение фокусного расстояния к диагонали кадра, которое для нормальных фотообъективов обычно составляет 0,9 ... 1,5. Объективы, у которых это отношение меньше 0,9, называются короткофокусными, а больше 1,5 — длиннофокусными.
Фокусное расстояние современных фото- и кинообъективов колеблется от нескольких миллиметров (например, объектив ОКС-7 для съемки на 1б-мнллиметровую кинопленку имеет 1' = = 7 мм, К = 2,5, 2ы' = 87,5') до метра (например, объектцв МТО-1000 имеет 7' = 1000, К = 10, 2м' = 2,5'). Кроме объективов с постоянным фокусным расстоянием имеются объективы с переменным непрерывно изменяющимся фо- 240 кусным расстоянием. Такие объективы, называемые также яанкратическими, позволяют в определенном диапазоне непрерывно изменять масштаб изображения.
Среди панкратических объективов различают трансфокаторы и вариообъективы (см. п. 87). Относительное отверстие Р1[' объектива определяет освещенность изображения и, следовательно, светосилу. Освещенность Е' изображения осевой точки предмета, имеющего яркость Е, как известно [см. формулу (222)) при п' = и будет равна: Е' = 0,25тпЬ (0Ц')' [6гl(6г — 6) Р или Е' = (0,25тпЫК~) [[)э1([)р — ~) Р, где К = [*!Р— диафрагменное число. Если предмет расположен в бесконечности, то 6 = 0 и приведенные выше формулы упрощаются: Е' = 0,25тпЬ (1)/1')' = 0,25тиЕ1К'.
Светосила Е'!7. при постоянном отношении тп(4 = сопз1 зависит от квадрата относительного отверстия. Различают (см. п. 43) геометрическую светосилу (Рд')' и физическую светосилу т (О/1')'. Относительное отверстие объектива, определенное с учетом коэффициента пропускання т, называется эффективным.
Соответственно эффективное диафрагменное число К, = = Г((Р э 'т) = К/у' т. Для эффективных относительных отверстий приняты числа: 1:07; 1:1; 1:14; 1:2; 1:28; 1:4; 1:56; 1:8; 1:11; 1: 16; 1: 22; 1: 32; 1: 64. За основу построения этого ряда принято условие, чтобы при переходе от одного относительного отверстия к ближайшему освещенность изображения изменялась вдвое, а для этого диафрагмениое число должно изменяться в у'2 = 1,41 раза.
Освещенность изображения Е„'внеосевых точек, имеющих яркость Ь, зависит от геометрического виньетирования Й и углового поля 2а' в пространстве изображения [см. формулу (228) ): Е;; = И Е'соз'о>'. Отрицательное влияние косинуса четвертой степени угла поля изображения особенно сказывается в широкоугольных системах. Разработанный проф. М.
М. Русиновым метод (31) аберрационного виньетирования позволяет уменьшить степень косинуса угла поля изображения и тем самым выровнять освещенность изображения по полю. В зависимости от значения диафрагменного числа различают объективы: сверхсветосильные (К( 1,4); светосильные (1,4 «( ~ К ~" 2,8); нормальные (2,8 ( К ( 5,6); несветосильные (5,6 «( < К).
16 заквзнеа и. и. 241 "а Рис. 196. Слема фотографического оаъ- Рис. !97. Свяаь угловых полей с угло-. ектива. Свяаь углового поля с рааме- вым увеличеиием рами кадра Значение относительного отверстия в объективах изменяют с помощью ирнсовой диафрагмы, служащей апертурной диафрагмой. Угловое поле 2в' объектива в пространстве иэображений определяет формат снимка. Для фотографических систем преимущественно принят прямоугольный формат изображения, обеспечиваемый кадровым окном. Кадровое окно имеет высоту и„, ширину Ь„, диагональ 21„ = у'йГ+ Ь$ и являетсн полевой диафрагмой (рис. 196).
При известном фокусном расстоянии угловое поле в пространстве изображений 2в' = 2 агс16 (1„//'). Угловое поле 2в в пространстве предметов связано с угловым полем 2в' угловым увеличением в зрачках объектива: 1и в = (1и в')/у„; уи = л/и'+ аг//', а при и = и' уг = 1+ арТ (рис. 197). Для объектива, находящегося в однородной среде, при линейном увеличении в зрачках, равном единице, угловое поле объектива в пространстве предметов равно угловому полю в пространстве изображений (2в = 2в').
Угловые поля в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно равны: 1К в,' = /г,/(2Г) и 16 в' = ъl М' в' + 1а' в'. (н в„' = Ь„/(2/'); В зависимости от углового поля фотообъективы делят на: узкоугольные (2в' ч" 40'); нормальные (40' ~ 2в' ч" 60'); широкоугольные (60' ( 2в' ч- 100'); сверхширокоугольные(!00' ~ 2в'). Естественно, что в объективах с различными фокусными расстояниями указанным угловым полям будут соответствовать 242 Таалаца 7 Форматы фотографических аэобрамеииа Прамеаеаее д- валь Формат Дааго- эаль Прамеаееае 3,55Х 4,9 4Х 5,36 7,45Х Х 10,55 6Х6 8,48 Репортерская съемка 6,69 9Х 12 1ЗХ 18 !5 22,2 12,51 Техиическая фо- тография 13,6 17,2 25,24 8Х 11 !ОХ 14 14Х 21 18Х 18 25,4 Техиическая фо- тография и аэро.
съемка Техническая фо- тография Аэрофотосъемка В полиграфии Аэрофотосъемка !6Х 22 27,2 18Х 24 30 42,4 70,07 ЗОХ 30 ЗОХ 40 50Х 50 30 18Х 24 24Х 36 23Х 52,5 43,27 57,3 50Х 60 70Х 80 78,1 ! 06,3 В полиграфии различные форматы изображений. Наиболее распространенные форматы изображений приведены в табл. 7. , Из формул, связывающих основные оптические характеристики объектива, следует, что увеличение относительного отверстия приводит к необходимости уменьшения углового поля, увеличение фокусного расстояния требует ограничения относительного отверстия и углового поля системы (при сохранении остальных высоких оптических качеств). Проф. Д.
С. Волосов (5) исследовал взаимозависимость между оптическими характеристиками наилучших фотообъективов и установил, что для больших групп объективов существует определенная инвариантность характеристик, при которой некоторый коэффициент С остается постоянным: С„„= (П тК о/7') у'77)ОО = (тЯ ы/К) у'~тДОО Величина С зависит от фотографической разрешающей способности, степени падения освещенности по полю изображения, сложности оптической схемы и др. Эту величину можно назвать 16е 243 коэффициентом добротности. У современных анастигматов С = 0,22 ...
0,24. Разработка объектива сравнительно проста, если С е" 0,20. 84. Разрешающая способность и функция передачи модуляции фотографической системы где бо 1,22ХК вЂ” линейный предел разрешения. Принимая Х = )„= 0,5461 мкм, получим )((е = 15000Д ~а~ 1500(К (368) Разрешающая способность Лге реальных объективов отличается от величины, определяемой по формуле (368), и зависит от степени исправления аберраций, контраста изображения, типа и ориентации штрихов миры и т.
п. Например, для современных анастигматов типа «Юпитер» наибольшее приближение дает фор- мула )Уо !ме1 ю 560/К. Разрешающая способность фото- и типов указана ниже (!5): Фотовленка Черно-белая негативная (ГОСТ 24876 — 81): фото 32 фото 65 .
фото 130 фото 250 Цветная обращаемая (ТУ 6-17-625 — 74): ЦОД 16 ЦОД 32 Кинопленка Черно-белая негативная (ТУ 6-17-445 †): 244 кинопленок различных 116 92 75 70 45 45 Разрешающая способность — наиболее распространен- ный критерий количественной оценки качества изображения, создаваемого оптической системой, показывающий, сколько линий нли предметных точек может изобразить раздельно фотографиче- ская система на отрезке длиной 1 мм. Единица разрешающей способности — миллиметр в минус первой степени (мм-'), В фотографической системе различают визуальную разрешаю- щую способность Фе объектива, определяемую визуальным путем по изображению штриховой миры.
разрешающую способность фотографического слоя ))1, (фотопленки, фотобумаги и т. п.) . и фотографическую разрешающую способность )((е системы объ- ектив †фотосл. Визуальная разрешающая способность Фе для идеального фотообъектива при использовании миры абсолютного контраста й(о = 1Фо, кн.! 135 кн-г .. кн-3 .. Цветная обращаемая ЦО-б 100 78 70 Максимальное значение разрешающей способности фотослоя /1/о зависит от контраста Ат тест-объекта, условий экспонирования, проявления и т.
п. Если разрешающую способность фотослоя при абсолютном контрасте (А, = 1) обозначить й/,'", то при понижеииом контрасте (А, ( 1) разрешающую способность фотослоя можно определить по следующей приближенной формуле (!5): й/, = й/,'и У'/,. Онеика качества изображении Фотограенееская раареюаюгцая способность, мм"' Оценка в центре поля по полю на краю поля Отличное Хорошее Среднее )40 )50-- 50 ...
45 )35 )35 35 ...30 >35 30 ... 25 25... 22 Удовлетворительное Пониженное 45...40 или 30...25 20 25 ... 20 или 20 Фотографическую разрешающую способность Л/ обычно связывают с величинами й/е и /т'о приближенной формулой вида 1/й/Ф = 1//Уо+ 1/й/. или 6' = бе+ бс, т. е. линейный предел разрешения 6' фотографической системы равен сумме линейных пределов разрешения объектива бе —— = 1/й/е и фотослоя бс — — 1/й/о. В реальных фотообъективах разрешающая способность поиижается вследствие аберраций и светорассеяния. Например, для объектива «Юпитер-12» (/' = 35 мм; /( = 2,8; 2ш = 62') по формуле (368) находим л/о < и> = 200 мм-'. При использовании пленки КН-1 ожидаемая фотографическая разрешающая способность в центре поля /т/ф =,/т/а/а/с/(/те + й/о) = 80 мм-'. В эксперименте получено Л/Ф вЂ” — 60 мм-'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
