История изобретения и развития фотографии

В пределах поля зрения не все изображение будет одинаково резким. Наибольшая резкость изображения будет находиться в центре поля, здесь же будет и наибольшая освещенность. По мере удаления от центра к краям резкость и освещенность будут падать.

Центральная часть поля зрения, которая используется для фотографических целей, называется полем изображения. Размер его определяет собой максимальный формат кадра. Обычно это прямоугольник, вписанный в пределы круга поля изображения.

Если соединить две противоположные точки окружности, ограничивающей поле изображения, с задней главной точкой объектива, получим угол β, который называется углом изображения. По величине угла изображения объективы подразделяются на:

1. длиннофокусные с углом изображения 15-25°;
2. с нормальным углом изображения (около 40°);
3. широкоугольные (угол изображения более 55°).

Величина угла изображения объективов пленочных камер указана в таблице 1.

Для сравнения величины используемого угла изображения различных объективов следует принимать во внимание величину угла, которая получена по длине кадра, так как изображаемое пространство ограничивается сторонами негатива. Величина угла по диагонали кадра необходима для расчета устройства камер (см. табл. 2).

Глубина резкости и диафрагма

Для того, чтобы получить резкое изображение снимаемых объектов, необходимо объектив установить на определенном расстоянии от пленки или пластинки. Эта установка называется наводкой на резкость.

При наводке на резкость предметов, находящихся в бесконечности, то есть на удалении более 25 метров, расстояние между задней главной точкой объектива и плоскостью негативного материала будет равно главному фокусному расстоянию. Предметы, расположенные ближе 25 метров, будут изображаться нерезкими.

Резкость изображения будет понижаться постепенно как по мере удаления предметов от камеры, так и по мере приближения к ней. Таким образом, в пределах каких-то границ от точки наводки изображение будет казаться резким. Глубина пространства, в пределах которого предметы изображаются резкими, называется глубиной резкости.

Глубина резкости зависит от фокусного расстояния, величины действующего отверстия объектива и расстояния от точки наводки до объектива. Глубина резкости тем больше, чем короче фокусное расстояние объектива, чем меньше диаметр действующего отверстия и чем больше расстояние от объектива до точки наводки.

Ниже приводятся рисунки 8 и 9 и таблица 3, показывающие зависимость глубины резкости от перечисленных факторов. При прочих равных условиях, то есть при F постоянном и также постоянном расстоянии от объектива до объекта, для увеличения глубины резкости уменьшают диаметр действующего отверстия. С этой целью между линзами объектива устанавливается диафрагма, позволяющая изменить диаметр входного отверстия.

Рис. 8. Зависимость резкости изображения 
от расстояния между предметами и объективом.

A, B, C — точки разноудаленных предметов. A1, B1, C1 — точки пересечения лучей, прошедших через линзу. При наводке на резкость на среднюю точку B изображение точек A и С в фокальной плоскости получится в виде нерезких кружков, называемых кружками рассеяния.

Рис. 9. Увеличение глубины резкости диафрагмированием.

 

Диаметр кружка рассеяния АБ уменьшается при уменьшении отверстия диафрагмы dd благодаря уменьшению угловой величины пучка лучей.

На подвижной части оправы объективов аппаратов "ФЭД" и "Зоркий" наносится шкала относительных отверстий. (У аппаратов "Москва" и "Киев" эта шкала нанесена на неподвижной части). Кроме этой шкалы, на неподвижной части оправы нанесена шкала расстояний (рис. 10). На подвижной части оправы объективов нанесена глубокая черная выемка, которая при наводке на резкость показывает расстояние до точки наводки. Справа и слева от выемки, против одинакового значения диафрагмы, можно прочесть расстояние от камеры до передней и задней границ резкости (см. табл. 3).

Рис. 10. Шкала расстояний объектива и определение задней и передней границ резкости:

A — резко все от 2 до 2,5 м; 
Б — резко все от 2 до 3 м; В — резко все от 2 до 4 м.

Для тех аппаратов, у которых шкала диафрагмы не нанесена на оправу, глубину резкости можно рассчитать по формуле гиперфокального расстояния.

D = F2/kz,

где D - гиперфокальное расстояние при заданной диафрагме — расстояние от главной точки объектива до точки на оптической оси, от которой, при наводке на бесконечность, все предметы будут изображаться резко; 
F - фокусное расстояние объектива в миллиметрах; 
z - знаменатель относительного отверсия;  
k - величина, равная 0,1 мм, для широкопленочных камер, и 0,03 мм - для малоформатных. (k - это "максимально допустимый кружок нерезкости". т.е. размер кружка на приемнике изображения, больше которого точка уже не будет восприниматься как точка; естественно, чем больше формат приемника, тем большие кружок нерезкости )

Передняя и задняя границы резкости определяются по формулам

a1 = d(D + F)/D – d и   a2 = d(D + F)/D + d

где a1 - расстояние до задней границы резкости; 
a2 - расстояние до передней границы резкости; 
d - расстояние до снимаемого объекта;  
D - гиперфокальное расстояние.

При расчете числа можно округлять. Вычисленную таблицу рекомендуется наклеить на камеру или переписать в записную книжку.

Разрешающая способность

Разрешающая способность — это способность объектива раздельно передавать очень мелкие детали снимаемого предмета. Разрешающая способность обычно больше в центре и снижается к краям объектива. Объективы, выпускаемые нашей промышленностью, обладают разрешающей способностью, позволяющей получать большие увеличения с малоформатных негативов.

В последнее время для фотоаппарата "Зоркий" выпущен объектив "Индустар-50", который обладает повышенной разрешающей способностью и с успехом может быть использован для репродукционных работ. На разрешающую способность полученного изображения, кроме разрешающей способности объектива, влияют негативный материал и условия обработки. Но при всех равных условиях то изображение будет обладать большими подробностями, которое получено объективом с большей разрешающей способностью.

Простейший объектив и его недостатки

Один из простейших объективов — двояковыпуклая линза. Однако такой объектив обладает рядом существенных недостатков.

Лучи света, падающие на двояковыпуклую линзу, преломляются ее краями значительно сильнее, чем центральной частью (рис. 11). Таким образом, лучи имеют различные точки пересечения. Этот недостаток простой линзы называется сферической аберрацией. Она не дает возможности получить резкого изображения. Сферическая аберрация устраняется путем соединения двух линз, одна из которых собирательная, а другая рассеивающая (рис. 12).

Рис. 11. Сферическая аберрация и уменьшение ее путем диафрагмированием.

Рис. 12. Исправление сферической аберрации.

Второй недостаток простой линзы — кома. Она представляет собой сферическую аберрацию лучей, падающих на линзу под углом к оптической оси (рис. 13). Изображение в этом случае получается вытянутым в виде запятой. Комбинирование собирательной и рассеивающей линз в объективе позволяет исправить этот недостаток.

Рис. 13. Кома.

Техническая природа возникновения этих двух недостатков одна и та же.

Третий недостаток линзы — хроматическая аберрация. Дело в том, что линза так же, как и призма, разлагает лучи света на его составные части, и так как фиолетовые лучи преломляются наиболее сильно, а красные лучи обладают наименьшим преломлением, то, выходя из линзы, различные лучи пересекаются в разных фокусах (рис. 14). В результате этого явления каждая точка изображения будет окружена радужной каемкой. Хроматическая аберрация исправляется комбинированием собирательной и рассеивающей линз из стекол с различными коэффициентами преломления.

Рис. 14. хроматическая аберрация.

Fс, Fж, Fк — точки пересечения синих, желтых и красных лучей.

Один из наиболее трудно устранимых видов аберрации — астигматизм. Это явление заключается в том, что линза собирает наклонные лучи не в один общий фокус, а в две отдельные плоскости (рис. 15). Изображение перекрестия пучка света получается в виде двух взаимно перпендикулярных прямых. В оптической системе астигматизм устраняется подбором линз и сортов стекол.

Рис. 15. Астигматизм.

Если произвести съемку фотоаппаратом, у которого объективом служит двояковыпуклая линза, то получится негатив, у которого резкое изображение будет только в центре или только по краям. Это явление называется кривизной поля изображения и происходит потому, что резкое изображение образуется не на плоскости, а на сфере (рис. 16).

Рис. 16. Кривизна поля изображения.

Линза, наконец, обладает еще одним недостатком, называемым дисторсией. Этот недостаток заключается в том, что на изображении прямые линии предмета искривляются (рис. 17). Характер искривления зависит от положения диафрагмы. Если диафрагма располагается за линзой, то получается подушкообразная дисторсия, а если диафрагма помещается перед линзой, то будет наблюдаться так называемая бочкообразная дисторсия. Дисторсию устраняют путем симметричного расположения двух линз относительно помещенной между ними диафрагмы.

Рис. 17. Дисторсия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фотографический процесс

Получение фотографического изображения основано на фотографическом эффекте. Под воздействием энергии излучения некоторые природные или созданные человеком вещества изменяют свое состояние. При этом вещества, являющиеся результатом фотохимической реакции, образуют фотоизображение. В фотографическом процессе наиболее часто используют галогениды серебра (галоидное серебро): бромистое(AgBr), хлористое (AgCl), йодистое (AgI) и их сочетания.

Фотографически эффект в общем виде описывается формулой:

AgBr+hν=Ag+Br,

Где hν - энергия фотона ( h- постоянная Планка; ν - частота электромагнитных колебаний); Ag – серебро; Br – бром.

Энергия, поступающая на галогенид серебра, вызывает начальную фазу реакции разложения, происходящую медленно. Для её ускорения применяют химические реактивы (проявители). Образованное при этом металлическое серебро (Ag) есть та частица, из которой строится изображение. Чем интенсивнее световой поток, тем активнее происходит фотохимическая реакция и тем больше образуется металлического серебра (на снимке это участки черного цвета).

Весь процесс получения фотографического изображения состоит из нескольких этапов.

На первом этапе – съемочном – с помощью оптической системы строится изображение на светочувствительном слое фотографического материала, находящегося в ее фокальной плоскости. Освещенность отдельных участков оптического изображения будет пропорциональна яркостям соответственных участков снимаемого объекта. В результате взаимодействия световых лучей и галогенидов серебра происходит фотохимическая реакция и образуется так называемое скрытое изображение.