Глава XV. ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ

83. Основные характеристики фотообъектива

Фотографическим объективом называется оптическая система, образующая действительное изображение предметов на светочувствительном слое фото- и кинопленки, поверхности фотокатода, ЭОП или телевизионной передающей трубки и т. д.

В отличие от некоторых других оптических систем в фотообъективе исправляют все аберрации. 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 относительное отверстие и угловое поле Другие важные характеристики объектива — это разрешающая способность, функция передачи модуляции 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 где угловой размер предмета у.

При съемке близко расположенных предметов масштаб изображения определяется линейным увеличением которое зависит от фокусного расстояния: или при

Следовательно, при одинаковом расстоянии до предмета его изображение будет тем больше, чем больше фокусное расстояние. Вот почему при крупномасштабных съемках требуются длиннофокусные объективы.

За основу разделения объективов по фокусному расстоянию принимается отношение фокусного расстояния к диагонали кадра, которое для нормальных фотообъективов обычно составляет Объективы, у которых это отношение меньше 0,9, называются короткофокусными, а больше -длиннофокусными. Фокусное расстояние современных фото- и кинообъективов колеблется от нескольких миллиметров (например, объектив для съемки на -миллиметровую кинопленку имеет до метра (например, объектов имеет .

Кроме объективов с постоянным фокусным расстоянием имеются объективы с переменным непрерывно изменяющимся

фокусным расстоянием. Такие объективы, называемые также пан-кратическими, позволяют в определенном диапазоне непрерывно изменять масштаб изображения. Среди панкрэтических объективов различают трансфокаторы и вариообъективы (см. п. 87).

Относительное отверстие объектива определяет освещенность изображения и, следовательно, светосилу. Освещенность изображения осевой точки предмета, имеющего яркость как известно [см. формулу (222)] при будет равна:

или

где диафрагменное число.

Если предмет расположен в бесконечности, то и приведенные выше формулы упрощаются:

Светосила при постоянном отношении Зависит от квадрата относительного отверстия. Различают (см. п. 43) геометрическую светосилу и физическую светосилу Относительное отверстие объектива, определенное с учетом коэффициента пропускания х, называется эффективным. Соответственно эффективное диафрагменное число

Для эффективных относительных отверстий приняты числа: За основу построения этого ряда принято условие, чтобы при переходе от одного относительного отверстия к ближайшему освещенность изображения изменялась вдвое, а для этого диафрагменное число должно изменяться в раза.

Освещенность изображения внеосевых точек, имеющих яркость зависит от геометрического виньетирования и углового поля в пространстве изображения [см. формулу (228)]:

Отрицательное влияние косинуса четвертой степени угла поля изображения особенно сказывается в широкоугольных системах. Разработанный проф. . Русиновым метод 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 светосильные ; нормальные ; несветосильные

Рис. 196. Схема фотографического объектива. Связь углового поля с размерами кадра

Рис. 197. Связь угловых полей с угловым увеличением

Значение относительного отверстия в объективах изменяют с помощью ирисовой диафрагмы, служащей апертурной диафрагмой.

Угловое поле объектива в пространстве изображений определяет формат снимка. Для фотографических систем преимущественно принят прямоугольный формат изображения, обеспечиваемый кадровым окном. Кадровое окно имеет высоту ширину диагональ и является полевой диафрагмой (рис. 196).

При известном фокусном расстоянии угловое поле в пространстве изображений Угловое поле в пространстве предметов связано с угловым полем угловым увеличением в зрачках объектива:

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

Угловые поля в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно равны:

В зависимости от углового поля фотообъективы делят на:

узкоугольные нормальные широкоугольные ; сверхширокоугольные .

Естественно, что в объективах с различными фокусными расстояниями указанным угловым полям будут соответствовать

Таблица 7 (см. скан) Форматы фотографических изображений

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. Волосов [5] исследовал взаимозависимость между оптическими характеристиками наилучших фотообъективов и установил, что для больших групп объективов существует определенная инвариантность характеристик, при которой некоторый коэффициент остается постоянным:

Величина зависит от фотографической разрешающей способности, степени падения освещенности по полю изображения, сложности оптической схемы и др. Эту величину можно назвать

коэффициентом добротности. У современных анастигматов Разработка объектива сравнительно проста, если