Как найти относительное отверстие

Отношение
диаметра входного отверстия (зрачка)
объектива к его фокусному расстоянию
называется относительным отверстием.
Это отношение выражается в виде дроби
с числителем, равным единице, и знаменателем
к, равным отношению фокусного расстояния
/ к диаметру D действующего отверстия
объектива. Оно показывает, во сколько
раз фокусное расстояние объектива
больше диаметра входного отверстия
(зрачка): D /1=1 к

Величины
к — это так называемые числа диафрагмы,
которые гравируют на оправе объектива.

Относительное
отверстие — важная характеристика, так
как от него зависит светосила объектива,
глубина резко изображаемого пространства
и абсолютная резкость изображения.

При
диафрагмировании объектива увеличивается
глубина резко изображаемого
пространства, но вместе с тем изменяется
абсолютная резкость изображения .

Уменьшение
отверстия диафрагмы объектива вначале
ведет к повышению абсолютной резкости
изображения. В пределах относительных
отверстий 1 :5.6—1:8 резкость максимальная.
Дальнейшее диафрагмирование сопровождается
снижением абсолютной резкости изображения.
Это следует иметь в виду и применять
диафрагмирование объектива более 1:8
при съемках только в случаях крайней
необходимости.

На
оправах объективов имеются деления,
которые являются знаменателями
относительных отверстий и называются
числами диафрагмы. Для всех объективов
установлен следующий стандартный
ряд чисел диафрагмы: 2у 2,8; 4; 5,6; 8; 11;
16; 22. Число 2 соответствует относительному
отверстию 1:2; число 2,8 — относительному
отверстию 1:2,8 и т. д. Каждое
последующее деление) диафрагмы
соответствует двукратному изменению
освещенности оптического изображения
в кадровом окне киноаппарата. Чтобы
сравнить светосилу объектива при двух
разных значениях диафрагмы, следует
сопоставить квадраты чисел диафрагмы.
Например, требуется рассчитать, во
сколько раз снизится освещенность
оптического изображения в киноаппарате,
если переставить диафрагму с деления,
обозначенного числом 2, на деление с
числом 8. Сравним квадраты чисел диафрагмы
2~: 8″ = 4:64 = 1: 16, узнаем, что освещенность
при диафрагме 8 будет в 16 раз меньше, чем
при диафрагме 2. Следовательно, при
диафрагмировании объектива с числа
2 до числа 8 необходимо увеличить выдержку
в 16 раз, чтобы получить такую же экспозицию,
как при диафрагме 2.

Коэффициент
светопропускания т непросветленных
объективов составляет 0,5—0,7, в то время
как у просветленных он достигает
значения 0,9.

Некоторые
киносъемочные объективы имеют две
шкалы диафрагм: обычную, обозначающую
геометрические относительные отверстия,
и красную — выражающую эффективную
светосилу с учетом коэффициента
светопропускания объектива.

Однако
понятие относительного отверстия как
чисто геометрического отношения для
характеристики
светосилы справедливо только для
идеального объектива, не вызывающего
никаких потерь света. В реальных
объективах всегда имеются потери света
на поглощение в стекле линз и отражения
на их поверхностях, граничащих с
воздухом. Величины этих потерь зависят
от конструкции объектива, т.е. количества
входящих в него оптических компонентов
и суммарной толщины стекла линз. Они
могут достигать значительной величины
и ими нельзя пренебрегать при определении
экспозиции.

Поэтому
в практике применяют понятие эффективного
относительного отверстия, которое
всегда меньше геометрического на
величину, эквивалентную сумме всех
видов световых потерь в объективе.
Величины эффективных относительных
отверстий выражаются также
в виде дроби с числителем единица, но
обозначения соответствуют
не действительному геометрическому
отношению диаметра действующего
отверстия и фокусного расстояния, а
тому отношению, которое имел бы
идеальный объектив при такой же
действительной светосиле, как
имеющийся реальный.

Каждый
объектив имеет расположенную в
соответствующем месте между линзами
ирисовую апертурную диафрагму,
позволяющую плавно изменять диаметр
действующего отверстия объектива, а
следовательно, и его относительное
отверстие.

Разметка
шкал диафрагм производится в значениях
эффективных относительных отверстий.
Максимальное значение геометрического
относительного отверстия наносится
только на оправе объектива. Градуировка
шкал диафрагм производится таким
образом, что каждому следующему
смежному делению соответствует изменение
светового потока, проходящего через
объектив, в два раза. Это значит, что
площади, соответствующие смежным
отверстиям, также отличаются в два
раза, а их диаметры в -у2~ или в 1,41 раза.

Для
разметки шкал диафрагм киносъемочных
объективов принят следующий ряд
величин относительных отверстий: 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. Для
упрощения обозначений на шкалы диафрагм
на объективах наносятся только знаменатели
указанных дробей, выражающих величины
относительных отверстий. Шкала
каждого конкретного объектива начинается
с его максимального эффективного
относительного отверстия, которое может
и не совпадать с указанным рядом, все
же последующие должны ему соответствовать.

Следует
иметь в виду, что при наводке объективов
на дистанцию съемки, соизмеримую с его
фокусным расстоянием, дополнительное
выдвижение становится значительным
и вызывает изменение светосилы и
угла зрения, которыми уже нельзя
пренебрегать, например при макросъемках.

Остановимся
на назначении и применении имеющейся
в каждом съемочном объективе ирисовой
диафрагмы. Легкость изменения при помощи
диафрагмы величины относительного
отверстия объектива, а следовательно,
и освещенности создаваемого им изображения
привела к тому, что иногда считают
диафрагмирование объектива средством
установления правильного режима
экспонирования кинопленки, в
зависимости от ее светочувствительности
и условий освещения объекта съемки.

Однако
основное назначение диафрагмы заключается
не в установлении режима экспонирования,
а в выборе нужной глубины резко
изображаемого пространства. Кинооператор
почти никогда не выбирает величину
относительного отверстия объектива,
ориентируясь только на режим
экспонирования.

Диафрагмированием
он в первую очередь добивается нужного
характера изображения, а экспозицию
устанавливает соответствующим
освещением объекта, изменением угла
открытия обтюратора или применением
нейтральных светофильтров. В условиях
репортажных съемок это невозможно, и
приходится использовать диафрагму для
установки режима экспонирования.

Более
подробно о влиянии диафрагмирования
на глубину резко изображаемого
пространства и характер изображения
сказано в главе значениях диафрагмы,
следует сопоставить квадраты чисел
диафрагмы. Например, требуется рассчитать,
во сколько раз снизится освещенность
оптического изображения в киноаппарате,
если переставить диафрагму с деления,
обозначенного числом 2, на деление с
числом 8. Сравним квадраты чисел диафрагмы
2~: 8″ = 4:64 = 1: 16, узнаем, что освещенность
при диафрагме 8 будет в 16 раз меньше, чем
при диафрагме 2. Следовательно, при
диафрагмировании объектива с числа
2 до числа 8 необходимо увеличить выдержку
в 16 раз, чтобы получить такую же экспозицию,
как при диафрагме 2.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Относительное отверстие объектива — оптическая мера светопропускания объектива. Различают геометрическое и эффективное относительные отверстия. Геометрическим отверстием считается отношение диаметра входного зрачка объектива к его заднему фокусному расстоянию^[1]. Эффективное относительное отверстие всегда меньше, чем геометрическое, поскольку учитывает потери света при его прохождении через стекло и рассеянии на границах с воздухом и деталях оправы.

Зависимость светопропускания объектива от относительного отверстия

Расчёт относительного отверстия

Геометрическое относительное отверстие выражают в виде дроби^[2]:

где обозначает диаметр входного зрачка, а — заднее фокусное расстояние. Относительное отверстие принято обозначать соотношением двух чисел, написанных через двоеточие. При этом, первое число всегда принимается за единицу, например 1:5,6. В современной литературе более широкое распространение получило обозначение относительного отверстия в виде дроби с числителем f, например f/5,6. Для зеркально-линзовых объективов площадь входного зрачка рассчитывается по более сложному закону, поскольку его центральная часть экранирована^[1]. В этом случае диафрагма может иметь форму не круга, а кольца, и для нахождения диаметра входного зрачка необходимо реальный входной зрачок (кольцо) заменить при расчёте кругом эквивалентной площади. Диаметр найденного круга и будет являться искомым диаметром входного зрачка для применения в дальнейших расчётах.

Квадрат относительного отверстия называется светосилой и определяет соотношение яркости объекта и освещённости его изображения в фокальной плоскости^[1].
Эффективное относительное отверстие вычисляется с учётом коэффициента светопропускания tau оптической системы, учитывающего общую толщину стекла и количество границ воздух/стекло.
Коэффициент, снижающий прозрачность объектива, определяется по формуле:

${displaystyle tau =(1-P)^{n}cdot (1-alpha )^{m}}$ ,

где — доля света, теряемая при отражении одной поверхностью раздела сред;

— число поверхностей раздела воздух/стекло;

— удельное поглощение света в 1 сантиметре стекла;

— суммарная толщина линз объектива в сантиметрах.

Для непросветлённых объективов tau не превышает 0,65. Объективы с просветлением теряют не более 10% света при его прохождении и рассеянии.

Приведённые способы расчёта геометрического и эффективного относительного отверстия справедливы только при фокусировке объектива на «бесконечность». Для конечных дистанций знаменатель дроби увеличивается из-за выдвижения объектива, приводя к уменьшению относительного отверстия. Эффект особенно заметен при макросъёмке, когда сопряжённое фокусное расстояние может превосходить расчётное в два и более раз. В этом случае пренебрегать изменением относительного отверстия недопустимо и требуются поправки при расчёте экспозиции^[3].

Диафрагменное число

Шкала диафрагмы объектива (нижняя), размеченная в диафрагменных числах. Положение кольца соответствует относительному отверстию f/8

Если принять диаметр входного зрачка равным единице, геометрическое относительное отверстие может быть выражено следующим образом^[4]:

В этом случае знаменатель относительного отверстия называют «диафрагменное число» или «число диафрагмы». Диафрагменное число вычисляется, как отношение фокусного расстояния объектива к диаметру его входного зрачка и обозначается цифрой.
Диафрагменное число является величиной, обратной относительному отверстию^[5]^[6].

Этот параметр наиболее удобен для разметки шкал диафрагмы, поскольку не содержит дробей^[7].
Регулировочная шкала ирисовой диафрагмы киносъёмочных объективов и фотообъективов старых типов (без автофокуса) градуируется в диафрагменных числах эффективного относительного отверстия, учитывающих потери света при его прохождении через стекло.

Каждое деление такой шкалы соответствует изменению светосилы в два раза, а относительного отверстия в раз^[7]^[2]. Исключение могут составлять самые малые значения диафрагменного числа, соответствующие оптическим возможностям объектива, и не укладывающиеся в стандартный ряд^[8]. Такое строение шкалы диафрагменных чисел используется с 1950-х годов, когда появилось понятие экспозиционного числа, и позволяет при повороте кольца на одно деление менять экспозицию точно на одну экспозиционную ступень.

На современных фотообъективах такая шкала (как и кольцо регулировки диафрагмы) отсутствует и установка диафрагмы производится дистанционно органами управления фотоаппарата. Шкала диафрагменных чисел современных цифровых фотоаппаратов имеет промежуточные значения, соответствующие 1/3 экспозиционной ступени:

1.0

1.1

1.2

1.4

1.6

1.8

2.2

2.5

2.8

3.2

3.5

4.5

5.0

5.6

6.3

7.1

При автоматическом управлении экспозицией относительное отверстие регулируется бесступенчато и диафрагменное число может принимать любые дробные значения.

См. также

Светосила
Диафрагма объектива
Аббе, Эрнст
Апертура (оптика)

Источники

↑ ¹ ² ³ Фотокинотехника, 1981, с. 228.
↑ ¹ ² Гордийчук, 1979, с. 152.
↑ Гордийчук, 1979, с. 153.
↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 17.
↑ Фотокинотехника, 1981, с. 78.
↑ Фотография: Техника и искусство, 1986, с. 20.
↑ ¹ ² Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 34.
↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 18.

Литература

Гордийчук, И. Б. Справочник кинооператора / И. Б. Гордийчук, В. Г. Пелль. — М. : Искусство, 1979. — 440 с. — 30 000 экз.

Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 228. — 447 с. — 100 000 экз.

Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. Краткий справочник фотолюбителя / Н. Н. Жердецкая. — М.: «Искусство», 1985. — С. 179—184. — 367 с. — 100 000 экз.

Фомин А. В. § 4. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 124—130. — 256 с. — 50 000 экз.

Хокинс Э., Эйвон Д. Фотография: Техника и искусство / А. В. Шеклеин. — М.: «Мир», 1986. — С. 45—55. — 280 с. — 50 000 экз.

Источник

В данной статье будет подробно разбираться определение термина относительное отверстие объектива и его роль в формировании телевизионного изображения.

Относительная отверстие – это оптическая мера светопропускания объектива, то есть способность объектива давать более или менее яркое изображение на телевизионном изображении при одинаковых условиях съемки. Большее значение относительного отверстия объектива (F/1.0, F/1.2, F/1.4 и т.д.) позволяет снимать при более низком уровне освещенности на объекте. Регулируется относительное отверстие апертурной диафрагмой (вставной или ирисовой), которая представляет собой устройство, изменяющее размеры действующего отверстия в объективе и этим ограничивающее поперечное сечение световых пучков, проходящих через объектив, то есть изменяет количество света, падающего на фотоприемник. Величина относительного отверстия напрямую влияет на глубину резко изображаемого пространства (ГРИП), чем меньше значение относительного отверстия, тем больше глубина резкости на изображении.

Существует два разных типа относительных отверстия — геометрическое (f-Stop) и эффективное (t-Stop).

Относительное геометрическое значение апертуры (С) определяется как:

C = D / F

где D — максимальный диаметр отверстия апертурной диафрагмы (входного зрачка), F — фокусное расстояние.

У большинства объективов отверстие апертурной диафрагмы в полностью открытом состоянии практически равно диаметру переднего стеклянного элемента. Исключением из этого правила являются сверхширокоугольные объективы, у которых передний элемент физически намного больше.

При вычислении геометрического значения апертуры не учитываются потери света на поглощение в стекле линз и отражения на их поверхностях, граничащих с воздухом, эффективное относительное отверстие отличается от геометрического тем, что рассчитывается и измеряется на практике. Таким образом, фактическая светосила всегда меньше геометрической на величину всех потерь света в линзе. В объективах с большим количеством стеклянных элементов такие потери могут составлять около 30-40%, и их следует учитывать при расчете экспозиции.

Необходимо отметить, чем больше оптических элементов используется в объективе, тем ниже коэффициент пропускания света. Например, вариофокальные объективы имеют более низкий коэффициент пропускания, чем объективы с фиксированным фокусным расстоянием, так как в них используется более сложная оптическая схема. Также многое зависит от качества стекла, суммарной толщины стекла линз и самой сборки объектива. В более бюджетных объективах,как правило, используется стекло худшего качества (порой производители для удешевления модели вместо стекла используют пластик). Это означает (среди прочего), что они пропускают меньше света, нежели более дорогая оптика. Качество сборки внутри объектива также имеет огромное значение. Чем лучше будут устранены отражения внутри объектива, чем большее количество света попадет на фотоприемник.

Чтобы уменьшить потери света и увеличить контраст изображения, все современные объективы имеют специальное просветляющее покрытие. На поверхности элементов, граничащих с воздухом, наносится прозрачный материал, который имеет средний коэффициент преломления между границей двух сред: стекла и воздуха. Такой материал значительно уменьшает количество отраженного света, что способствует меньшему рассеиванию света при прохождении через линзы объектива.

Наилучшие характеристики достигаются, когда толщина просветляющего покрытия равна длине световой волны, но это условие может выполняться только для одной длины волны. На графике ниже (рис. 1) показано соотношение количества отраженного света от одной границы стекло / воздух до и после нанесения просветляющего покрытия. Как видите, отражение полностью устраняется только для одной длины волны (в данном случае λ = 560 мкм), но значительно уменьшается и для других длин волн.

Шкала значений геометрического относительного отверстия объектива маркируется на его оправе. Некоторые зарубежные объективы имеют шкалу диафрагмы, отмеченную как геометрическим, так и эффективным значением диафрагмы. В этом случае эффективные значения диафрагмы отмечены красной краской, а значения геометрической апертуры — белой краской. Устанавливается серия отмеченных значений таким образом, чтобы каждая следующая метка диафрагмы соответствовала двойному или половинному количеству света, прошедшему через линзу, по сравнению с предыдущей меткой. Количество проходящего света прямо пропорционально площади отверстия апертурной диафрагмы, поэтому подходящие относительные значения апертуры составляют 1: 1, 1: 1.4; 1: 2; 1: 2.8; 1: 4; 1: 5.6; 1: 8; 1:11; 1:16; 1:22. В целях удобства, было принято обозначать значения только их знаменателями — 1, 1.4; 2; 2.8; 4; 5.6 и т. д. Первая отметка на шкале диафрагмы соответствует величине полностью открытой диафрагмы (максимальному значению геометрической апертуры) и может отличаться от указанной выше серии. Все остальные значения должны соответствовать указанной строке. Вторая отметка может быть без надписи, если ее значение отличается от первой отметки менее чем на 10%.

Источник

Относительное отверстие объектива — отношение диаметра действующего отверстия (диаметра действующей диафрагмы) объектива

к его главному фокусному расстоянию

. Его величину выражают в виде дроби:

d
f

1
K

{d over f}={1 over K}

, когда числитель приведён к единице.

Для всех объективов с фиксированным фокусным расстоянием справедливо также утверждение, что относительное отверстие приблизительно равно отношению фокусного расстояния к диаметру изображения диафрагмы, образованного передним компонентом и измеренного на главной плоскости объектива. Для неширокоугольных объективов упрощённо можно считать, что относительное отверстие приблизительно равно отношению фокусного расстояния к диаметру передней линзы объектива.

Относительное отверстие объектива уменьшают диафрагмой из специальных ирисовых лепестков, позволяющей менять её величину ступенчато, однако или с плавной регулировкой. В современных фотообъективах предусмотрена плавная регулировка величины диафрагмироваия отверстия. На оправу объектива может быть нанесена шкала из знаменателей относительных отверстий (числа ирисовой диафрагмы), соответствующих различному диафрагмированию, на большинстве современных объективов такая шкала (как и кольцо регулировки диафрагмы) отсутствует и установка диафрагмы производится органами управления на теле фотокамеры. Перевод диафрагмы на одно деление изменяет относительное отверстие в

≈
1
,
41

sqrt{2}approx 1,41

раза, что даёт увеличение или уменьшение освещённости оптического изображения в два раза, за исключением первых двух чисел ирисовой диафрагмы, у которых такого изменения может и не быть.

Шкала ирисовой диафрагмы стандартизована, и образует следующий ряд:

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.

Однако первые диафрагменные числа на объективах могут и не совпадать со стандартными (1:2,5; 1:1,8).

Для удобства пользования на шкалу диафрагм обычно наносят только знаменатели относительных отверстий.

В современных автоматических и полуавтоматических фотоаппаратах, число диафрагмы может устанавливаться не только на значения стандартного ряда, но и на промежуточные величины.

Следует отметить, что для некоторых зеркально-линзовых объективов данные рассуждения применимы с оговорками. В них диафрагма может иметь форму не круга, а кольца, и для расчёта радиуса следует использовать другие формулы.

См. также[править | править код]

Светосила

Литература[править | править код]

Яштолд-Говорко В. А. Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.

Источник

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (СВЕТОСИЛА) ОБЪЕКТИВА

Светосилой объектива называется его способность давать ту или иную яркость изображения для светочувствительного слоя. Чем выше светосила объектива, тем меньшая выдержка требуется при съемке. Светосила объектива зависит от двух величин: от размера отверстия и от фокусного расстояния. Объектив тем светосильное, чем больше его отверстие и чем короче его фокусное расстояние. Эта взаимосвязь выражается величиной относительного отверстия, которое представляет собой отношение диаметра полного действующего отверстия объектива к его главному фокусному расстоянию. Например, диаметр отверстия объектива 5 см, а фокусное расстояние 20 см. Выполняем арифметический подсчет: 5:20 = 1/4. Это и есть числовое значение относительного отверстия, которое показывает, во сколько раз диаметр полного отверстия данного объектива меньше его фокусного расстояния, обозначаемого буквой F (а данном случае F 1:4). Чем больше второй член отношения, тем меньше само относительное отверстие, тем хуже с потребительской точки зрения объектив. Например, есть два объектива с относительными отверстиями 1/1,6 и 1/5,6. При съемке в конкретных условиях при недостаточном освещении первым объективом выдержка, например, будет 1/30 секунды, тогда как для второго объектива, соответственно, выдержка будет довольно большой — 1/2 секунды, так что возникнут технические трудности во время съемки.

^{На этом снимке диафрагма была полностью прикрыта, и ее значение составляло 22.}

^{На этом снимке диафрагма была полностью открыта, и ее значение составляло 2.}

Расчёт относительного отверстия

Диафрагменное число

См. также

Источники

Литература

См. также[править | править код]

Литература[править | править код]

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (СВЕТОСИЛА) ОБЪЕКТИВА

Читайте также

Люк (отверстие)

АБСОЛЮТНОЕ И ОТНОСИТЕЛЬНОЕ

Фокусное расстояние объектива

apertura, ae f – отверстие (проем)

ostium, i n – отверстие

Не пропустите также: