Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 48
Текст из файла (страница 48)
85. Глубина изображаемого пространства и глубина резкости Глубина изображаемого пространства и глубина резкости — оба эти понятия относятся к расстояниям вдоль оптиче. ской оси, в пределах которых допускаются независимые перемещения плоскости предметов или плоскости пленки при условии, что качество изображения остается еще удовлетворительным. Допустимое перемещение плоскости предметов определяет глубину изображаемого пространства. Пусть А (рис.
203) — предметная плоскость, изображение которой А' сопряжено с плоскостью пленки, р — расстояние от входного зрачка Г1 оптической системы до этой плоскости, которую называют плоскостью на- Рнс. 203. Гвубннв нвобрвжввмого прострвнствв „' д водки, или основным планом. Пренебрегая аберрациями, можно утверждать, что плоскость А' явл яется плоскостью точечных изображений. В действительности на Р нс. 204. Глубина ревности поверхности пленки ка- жутся резко изображенными также рредметные точки, расположенные до и после плоскости наводки. Эти точки изображаются оптической системой в виде кружков, но таких малых размеров, что они воспринимаются как точки.
Ближняя предметная плоскость А„находящаяся на расстоянии р„называется передним планом, а задняя, находящаяся на расстоянии р„— эадним планом. Расстояние между задним и передним планами р,—,р, называется глубиной иэобраасагмого пространспма. Обычно характеристики фотообьектива и расстояния до основного плана известны, и для определения глубины изображаемого пространства надо вычислить величины р, и р,. Пусть 6' — допустимый размер (диаметр) изображения пятна вместо точки, 6 — соответствующий ему размер предметного пятна, воспринимаемого как точка. Диаметр 6' определяется условиями наблюдения, т.
е. угловым пределом разрешения глаза ф„, и расстоянием 'наблюдения р„„, а также масштабом, в котором был выполнен снимок. В общем случае, если линейное увеличение увеличителя, обеспечивающего задайный масштаб, то — рсл фен 4 ув. Если РассматРиваетсЯ непосРедственно пленка, то Ргв = — 1. На практике при расчете глубины изображаемого пространства для 6' принимают следующие средние значения при киносъемке на 35-миллиметровую пленку — 0,03 мм; при киносъемке на узкую пленку — 0,015 мм; при фотосъемке — 0,05 мм.
Более точно диаметр 6' определяет пятно рассеяния оптической системы, полученное с учетом аберраций и распределения энергии в этом пятне. Для нахождения расстояний р, и р, рассмотрим подобные треугольники, образованные лучами, опирающимися на входной зрачок и проходящими через центр и края пятна диаметром 6. Из рис. 203 следует, что О/ — р, = 6/(р, — р) и су/( — р,) =, = 6/(р — р,), откуда р, = Ор/(О + 6); р, = Вр/(/д — 6). (373) Учитывая, что р = — 6'/6, а также что при и = и' р = /'/(э,— — вн), по формуле (373) получим: ра =,, ' =,, (374) — г в,— ввв)' в* тт тк — ''лптвв) 252 или или Р 1 + 6 К (з — з )//~ Прнмер.
Опредедмть гпубнну нзобрзжвемого прострвнствв прн съемке пред. метов, рзсподоженных нз расстояннн р = — 2 м, с помощью фотокамеры с фокусным рвсстояннем /' = 50 мм, зя = — 46 мм, зр= 40 мм, К = 4 для 5' = 0,05 мм. Решенне. Кзк нзвестно, з, = рз+ зр = — 2000+ 40 = — !960 мм; «,— в зя = — !960+ 46 — !914 мм, поэтому Р, = — !735 мм, рз = — 2365 мм. Тзккм образом, гдубвнз нзобрзжземого пространства 630 мм.
На практике встречаются фата- или кинокамеры с постоянной наводкой на резкость. Определим глубину изображаемого пространства для фотообъектива, у которого плоскость пленки совпадает с задней факальной плоскостью. В этом случае основной план расположен в бесконечности (р = †), задний 'план — также в бесконечности, а передний план — на расстоянии (см. (374)) р! = †/' /(6'К), Однако при такой наводке часть «глубины» пропадает, так как и р = †и рз = †.
Для получения максимальной глубины изображаемого пространства примем только р, = †, а основной план расположим на расстоянии р р, которое называют гилерфокильным. Теперь передний план окажется на расстоянии р, = †/' /(26'К). Кзк видим, передний план по сравнению с первым случаем приблизился вдвое.
Рас стояние р, называют «началам бесконечности». Допустимое перемещение плоскости пленки вдоль оси определяется глубиной резкости (рис. 204). Нерезкость изображения точки характеризуется кружком диаметром 6', который образуется вместо точки при смещениях плоскости А', в которой расположена пленка, в положения А! и А;.
Глубина резкости равна разности рз — р! ° Обозначим рз — р! = Ьрз,! и по рис. 204 найдем гзрз,! = = 2 (р' — р!), где р' — р! = 6'/(2 1д а'), т. е. Ьрз. ! = 6'/1д о', Так как 1й о' = 0'/(2р'), Е!' = ЩР, р' ж /', то при ()Р = 1 окончательно получим: Лрз, ! = 26'К или Лрз, ! = ~=6'К. 86. Определение выдержки прн фотографировании Время воздействия света на светочувствительный слой фотографического материала называется выдержкой й От выдержки и созданной на поверхности пленки освещенности Е' зависит количество освещения Н, полученное пленкой и называемое в фотографии экспозицией: Н = Е'й (376) Р Экспозиция обеспечивается в и, †---- -- ---- — ' фотоаппаратах установкой диафрагменного числа К и временем срабатывания затвора (выдержкой).
От экспозиции зависит оптическая плотность 0 химически обработанного светочувствитель- 3 ного слоя. Экспозиция, в свою ц» — , 'а)- — -в~- ', очередь, связана со светочувствиг в , в , „ тельностью 9 применяемого фотогрн, цн, ~рн л!рн=ез графического материала. В насто- ящее время в соответствии с треРяс.
205. Хараятермс»ма»свая ари- бованиями ГОСТ 10691 — 84 для аая фотоматериала фотографических черно-белых не- гативных пленок светочувствительность определяется соотношением (рис. 205) о = 0,8/Н„р, (376) где 9 в ед. ГОСТ (совпадают с ед. АЗА); Н„р — — Но,+а, ~ — экспозиция, соответствующая оптической плотности обработанного материала, на 0,1 превышающей оптическую плотность вуали; Г1» — оптическая плотность химически обработанного светочувствительного слоя, не подвергавшегося воздействию света. Для - многих черно-белых светочувствительных слоев Оа = 0,05 ... 0,15. Оптическая плотность участков пачернения не всегда прямо пропорциональна экспозиции, она описывается некоторой характеристической кривой, прямолинейный участок которой определяет тангенс угла наклона а, называемый коэффициентом контрастности 7 светочувствительного слоя.
Из рис. 205 следует, что у = Р,— Гэ,У()дн,— )дн,), где 1д Н, — 1и Н, — фотографическая широта. Область, лежащая левее окончания прямолинейного участка кривой, называется областью недодержек, а правее — областью передержек. Коэффициент контрастности для негативных фотографических пленок общего назначения составляет 0,8 ... 1,1, для кинонегативных пленок — 0,65 ... 0,85, для фонограммных — 2,4, для позитивных — 2 ... 2,5, для пленки аМикрат-200» — 3 и для фототехнической репродукционной пленки — 1,8 ... 3,6.
Цветная негативная пленка имеет коэффициент контрастности 0,65 ... 0,85, обращаемая — 1,4 ... 1,9, а позитивная — 2,1 ... З,З. Участку предмета с наименьшей яркостью Е,„в фотографическом изображении должен соответствовать участок с наименьшей освещенностью и, следовательно, с наименьшей оптической плотностью. Поэтому для правильного отображения свегоэнергетических свойств фотографируемого предмета необходимо, чтобы выдержка позволяла для наименее ярких участков предмета по- 254 лучать оптическую плотность изображеяия, превышающую оптическую плотность вуали. Требованиями ГОСТ 10691 — 84 устанавливается разность плотностей в двух точках характеристической кривой (рис.
206), отстоящих друг от друга на Л 1я И = 1,3, 80 = 0,8, и зто необходимо учитывать при определении выдержки. Известно, что освещенность изображения Е' ° внеосевых точек меньше освещенности изображения Еа осевых точек [см. формулу (228) [. Учитывая соотношения (376), (376), формулы для освещенности осевой и внеосевой точек, соотношение Е ~( Е пы а также требования ГОСТ к разности плотностей Л0 = 0,8, получим формулу для вычисления выдержки при фотографировании С = 163,85 Кэ/(й„тпЬ,и, совам'5Ц [(бр — 35)/5р1э.
Прямер. Определить выдержку прн съемке книжного текста, освещенного с расстояния 450 мм электрической лампой с силой света / = 60 кд под углом падения е = 50', коэффициент отражения р = 0,6. Фотографирование осуществляется иа пленку со светочувствительностью 64 ед. ГОСТ ооъектнвом с угло.
вым полем нвооражения 2м' = 4?' прн днафрагмеином числе К = 21 линейное увеличение б = — 0,15, Рр = 1, коэффициент пропускания объектива т = 0,9, йи = 1. Рещение 1. Определим освещенность, созданную на поверхности текста, Е = 1 соэ ечэ = 257 лк. 2. Определим яркость освещенной поверкностн с коэффициентом отражения р: Ь = рЕ/и = 49 кд м"э. 3. Применяя вавнснмость для вычисления амдержки, найдем: 63,65 4 (1-Ь 0,15) 1 0,9 и 49 0,707.64 87. Основные типы фотографических объективов Фотографические обьективы можно классифицировать по различным признакам, присущим тем или иным типам. Оптики- конструкторы, разрабатывающие оптические системы фотообъективов, определяют их тип числом включаемых линз, формой и знакам фокусного расстояния линз, последовательностью их взаимного расположения, т.
е. на основе оптической схемы. Типы фотообъективов различают также по оптическим характеристикам: фокусному расстоянию /', относительному отверстиюО//' н угловому полю 2щ или формату кадра (см. п. 83). Фотообъективы можно различать по назначению: для наземной фотографии, азрофотографические, киносъемочные, телевизионные, инфракрасные н т.
п. Наконец, можно в основу разделения фотообъективов положить принцип нх геометрического устройства: например, нормальными иногда называют объективы, фокусные расстояния которых больше фокального отрезка и меньше расстояния от первой поверхности до плоскости изображения. Если фокусное рас- 255 стояние объектива равно расстоянию от первой поверхности до плоскости изображения или больше его, то такой объектив называют телеобъективом, если фокусное расстояние равно заднему фокальному отрезку или меньше его, — реверсивным и т. д. По степени коррекции аберраций различают объективы ахроматы, апохроматы, аплаиаты и анастигматы.
фотографические объективы в основном относятся к анастигматам с ахроматической или даже апохроматической степенью исправления хроматических аберраций, и поэтому их оптическая схема содержит три линзы и более. Рассмотрим основные типы объективов в основном по оптическим характеристикам. На рнс. 206 приведены оптические схемы рассматриваемых объективов, а в табл. 9 — характеристики как группы объективов, так и отдельных объективов, принадлежащих к этой группе. Наиболее обширную группу фотообъективов составляют так называемые универсальные — это объективы, оптические харак- ат в) б! а! ау ВВ Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
