Deschidere

Diafragma  este o valoare care caracterizează transmisia luminii a unui sistem optic , adică raportul dintre iluminarea imaginii reale care i se oferă în planul focal și luminozitatea inițială a obiectului afișat [1] . Diafragma este proporțională cu pătratul deschiderii relative a sistemului optic și determină eficiența luminoasă a acestuia [2] [3] .

În fotografia practică și cinema , se folosește un concept simplificat de zi cu zi de deschidere a obiectivului , care este diafragma relativă maximă obținută cu o diafragmă complet deschisă și la care transmisia maximă a luminii a obiectivului este realizabilă [4] [5] . Dependența pătratică nu este luată în considerare în acest caz, deoarece este luată în considerare automat în calculele de măsurare a expunerii. Astfel, un obiectiv cu o deschidere maximă de f/2.0 este mai rapid decât un obiectiv f/4.5.

Luminozitate geometrică

Se obișnuiește să se facă distincția între luminozitatea geometrică și cea efectivă, care sunt proporționale cu pătratele deschiderilor geometrice și relative efective [6] . Luminozitatea geometrică poate fi calculată folosind expresia:

,

unde este diametrul pupilei de intrare și distanța focală din spate . Luminozitatea oricărui sistem optic are o limită teoretică determinată de proprietățile undei ale luminii. Se calculează folosind o relație matematică:

Unde

Având în vedere că indicele de refracție al aerului este aproape de unitate, deschiderea relativă maximă realizabilă a oricărui sistem optic nu poate depăși f/0,5 sau 2:1 [* 1] . În consecință, deschiderea maximă realizabilă egală cu pătratul acestei valori nu depășește 4:1.

Diafragma efectivă

Diafragma geometrică caracterizează transmisia luminii a lentilei doar parțial, deoarece nu ține cont de transparența lentilelor sale . Când fluxul de lumină trece prin lentilă, o parte din acesta este absorbită de masa de sticlă, iar o parte este reflectată și împrăștiată de suprafața lentilelor și cadrului, astfel încât fluxul de lumină ajunge la elementul fotosensibil slăbit. Luminozitatea , care ține cont de transmisia lentilei, se numește luminozitate efectivă (în unele surse, luminozitatea fizică [7] ). Luminozitatea efectivă este întotdeauna mai mică decât cea geometrică [8] .

Diafragma efectivă , așa cum sa menționat mai sus, determină raportul dintre iluminarea imaginii și luminozitatea subiectului [1] :

,

unde este coeficientul de transmisie a luminii al sistemului. În optică modernă, acoperirile sunt folosite pentru a crește transmisia luminii , ceea ce reduce pierderea de lumină. Pentru lentilele neacoperite, atunci când lumina trece prin lentilă, fluxul luminos este atenuat cu 1% pentru fiecare centimetru de grosime a sticlei și cu 5% datorită reflectării razelor la fiecare interfață aer-sticlă. Valoarea medie a coeficientului de transmisie a luminii pentru lentilele neacoperite este de 0,65, iar pentru lentilele acoperite este de  0,9. Fluxul luminos, care trece printr-o lentilă neluminată, este slăbit în medie cu aproximativ 1/3. Pentru lentilele acoperite, fluxul de lumină este atenuat cu o medie de 0,1, practic fără niciun efect asupra expunerii .

În lentilele zoom complexe cu mai multe lentile , chiar și în prezența acoperirii, pierderile cresc, aducând diferența dintre diafragma geometrică și cea efectivă la valori care trebuie luate în considerare. În optica de film, pentru care diferența dintre luminozitatea geometrică și cea efectivă poate fi semnificativă, se adoptă o denumire separată a deschiderilor relative efective sub forma literei " T ". De exemplu, T1.3 indică deschiderea relativă efectivă a obiectivului f / 1.3 cu deschiderea efectivă corespunzătoare. În cinematografia practică, dependența pătratică a raportului de deschidere de deschiderea relativă este omisă, numind raportul de deschidere efectivă deschiderea relativă efectivă maximă „T”. Pe ramele lentilelor fotografice este indicată deschiderea relativă maximă geometrică, care caracterizează cel mai mare raport geometric al diafragmei, în timp ce valorile intermediare ale diafragmei sunt marcate în ceea ce privește deschiderea relativă efectivă, ținând cont de transmisia luminii a sticlei [5] . Pe cadrele opticii moderne de filmare, dimpotrivă, deschiderile relative efective sunt indicate cu o desemnare suplimentară cu litera „T”.

Valoarea practică a luminozității

Diafragma afectează indirect calitatea instrumentelor astronomice care au o lentilă: telescoape și astrografe . Valoarea sa este indisolubil legată de deschiderea maximă, care determină luminozitatea minimă a corpurilor cerești disponibile pentru înregistrare prin mijloace vizuale sau fotografice. Pentru a efectua observații cu succes, sunt create instrumente optice cu cea mai mare luminozitate posibilă, care fac posibilă detectarea stelelor și a clusterelor lor la distanțe mari. Pentru alte dispozitive de observare, raportul de deschidere al lentilei determină iluminarea minimă la care este încă posibil să se distingă obiectele vizibile prin sistemul optic.

În fotografie și cinema, diafragma maximă nu este mai puțin importantă. Acesta determină viteza minimă de expunere cu care este posibilă fotografierea sub o anumită iluminare a scenei . Diafragma este deosebit de importantă în filmare și filmare, deoarece în acest caz viteza maximă a obturatorului nu poate fi mai mare decât perioada de fotografiere a unui cadru , spre deosebire de fotografie, unde expunerea poate dura câteva secunde sau chiar minute. Cu toate acestea, în fotografie, diafragma obiectivului limitează iluminarea minimă la care este încă posibil să fotografiați la viteze de expunere instantanee fără un trepied . Denumirea în limba engleză a obiectivului rapid rapid (literalmente - „obiectiv rapid”) subliniază adecvarea acestuia pentru fotografierea obiectelor care se mișcă rapid la viteze scurte de expunere.

Nu trebuie uitat că la diafragma relativă maximă, calitatea imaginii rezultate este mai proastă decât la diafragmă medie, în ciuda perfecțiunii designului obiectivului [9] . Vignetarea atinge valorile maxime și la diafragma maximă [10] . În plus, adâncimea câmpului este foarte mică și insuficientă pentru o afișare clară a obiectelor care se extind în adâncimea cadrului. Acest lucru este cel mai vizibil atunci când fotografiați de la distanțe scurte, astfel încât raportul de deschidere al obiectivelor macro este adesea relativ mic. Cu toate acestea, utilizarea lentilelor ultrarapide cu deschidere deschisă face posibilă obținerea de efecte artistice în fotografie și cinema inaccesibile opticii cu diafragmă redusă. O diafragmă maximă mare este caracteristică obiectivelor pentru portret , care permit aberația sferică reziduală și modelul optic moale [11] .

În lentilele de proiecție, valoarea diafragmei determină eficiența luminoasă a întregului proiector și, în cele din urmă, luminozitatea imaginii de pe ecran. Inutilitatea unei adâncimi mari de câmp și a unui câmp unghiular mic fac posibilă fabricarea majorității lentilelor pentru proiecția obiectelor plate cu deschidere suficient de rapidă.

Clasificarea opticii după luminozitate

Lentilele cu valori diferite ale deschiderii geometrice maxime sunt de obicei împărțite în mai multe grupuri. Pe lângă optica convențională cu o diafragmă redusă, lentilele pot fi rapide și super- apertura . În cinematografie , primul grup include optica cu o deschidere relativă maximă peste f/2.8, iar al doilea grup începe cu f/1.5 [12] . În fotografie, datorită dimensiunilor mai mari ale cadrelor, optica este considerată super-apertura, începând de la f/2.0 [13] . Diafragma maximă a celor mai bune obiective ultrarapide se apropie de limita teoretică de f/0,5 pentru fotografierea în aer [* 2] :

Pentru diferite clase de echipamente, următoarele valori ale diafragmei obiectivului sunt tipice [23] :

Rata de deschidere mare este ușor de realizat în obiectivele normale, cu dimensiunile lor mici și costul relativ scăzut. Menținând aberațiile mici și rezoluția ridicată, creșterea luminozității necesită limitarea câmpului unghiular [24] . Prin urmare, raportul de deschidere al lentilelor cu unghi larg este de obicei mai mic, în timp ce raportul de deschidere al lentilelor cu focalizare lungă este limitat de aberația cromatică, care crește proporțional cu distanța focală și poate fi eliminată cu mare dificultate. Dimensiunile lentilelor rapide cu unghi larg și teleobiectiv pot crește de câteva ori în comparație cu omoloagele mai puțin rapide. În conformitate cu principiul invarianței sistemelor optice, produsul tangentei câmpului unghiular, rădăcina pătrată a distanței focale și raportul de deschidere este o constantă pentru orice obiectiv anastigmat cu același nivel de perfecțiune optică [25] .

Este necesară o deschidere mare de la lentilele concepute pentru holografia picturală . Acest lucru se datorează necesității de a combina o pupilă de intrare largă (150-200 mm) cu un câmp unghiular mare , care corespunde unei distanțe focale scurte. Astfel, se asigură un câmp vizual larg menținând în același timp multi-unghi [26] . Astfel, luminozitatea lentilei de filmare holografică OKG-2 creată în URSS cu un diametru al pupilei de intrare de 200 mm și o distanță focală de 150 este f/0,75 [27] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Afirmația este adevărată în aer și alte medii cu indici de refracție apropiați
  2. ↑ Obiectivul Carl Zeiss Super Q Gigantar, creat în scopuri de marketing, este considerat o curiozitate tehnică deoarece nu este potrivit pentru fotografia practică

Surse

  1. ↑ 1 2 Un scurt ghid pentru fotografi amatori, 1985 , p. 35.
  2. ↑ Butikov, 1986 , p. 363.
  3. ↑ Curs de fotografie generală, 1987 , p. optsprezece.
  4. ↑ Echipament de filmare, 1988 , p. 81.
  5. ↑ 1 2 Gordiychuk, 1979 , p. 152.
  6. ↑ Volosov, 1978 , p. 75.
  7. ↑ Volosov, 1978 , p. 76.
  8. ↑ Un scurt ghid pentru fotografi amatori, 1985 , p. 35.
  9. ↑ Un scurt ghid pentru fotografi amatori, 1985 , p. 34.
  10. ↑ Curs de fotografie generală, 1987 , p. douăzeci.
  11. ↑ Volosov, 1978 , p. 316.
  12. ↑ Echipament de filmare, 1988 , p. 82.
  13. ↑ Curs de fotografie generală, 1987 , p. 19.
  14. ↑ Carl Zeiss Super Q Gigantar 40mm F / 0.33: cel mai rapid obiectiv sau ironia producătorului? . Cameralabs. Consultat la 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015.
  15. ↑ Michael Zhang. Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 40mm f/0.33: Cel mai rapid obiectiv realizat vreodată?  (engleză) . Stiri . Petapixel (6 august 2013). Data accesului: 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 7 decembrie 2015.
  16. ↑ Lentile dezvoltate la GOI, 1963 , p. 269.
  17. ↑ Luiz Paracampo. Cel mai rapid obiectiv din lume  (engleză) . Fotografie URSS (25 decembrie 2007). Consultat la 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015.
  18. ↑ Top 10 cele mai rapide lentile  . „Kadrr”. Consultat la 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015.
  19. ↑ Vladimir Samarin. Handevision Ibelux 40mm f/0.85: un nou deținător de record . „Sfaturi foto” (28 decembrie 2013). Consultat la 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015.
  20. ↑ Produse |  Optica Mitakon-ZY . Preluat la 31 august 2020. Arhivat din original la 5 august 2020.
  21. ↑ Ken Rockwell. Canon 50mm f/1.0 L  (engleză) . Recenzii (octombrie 2013). Consultat la 14 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 13 noiembrie 2015.
  22. ↑ Jupiter-3 . Camera ZENIT. Consultat la 16 aprilie 2019. Arhivat din original pe 8 aprilie 2019.
  23. ↑ Camere, 1984 , p. 43.
  24. ↑ Teoria sistemelor optice, 1992 , p. 243.
  25. ↑ Volosov, 1978 , p. 295.
  26. ↑ Holografie picturală și cinematografie holografică, 1987 , p. 128.
  27. ↑ Holografie picturală și cinematografie holografică, 1987 , p. 129.

Literatură