Относительное отверстие и светосила

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 f к диаметру D действующего отверстия объектива. Оно показывает, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше диаметра входного отверстия (зрачка):

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 (рис. 7).

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.

Светосила объектива — отношение освещенности образуемого объективом изображения к яркости объекта съемки; характеризует возможности выполнения киносъемки в различных условиях освещения. Чем больше светосила, тем меньше может быть освещенность объекта съемки. Мерой светосилы объектива служит квадрат его относительного отверстия:

где В — яркость изображаемой поверхности объекта съемки; Е— освещенность изображения на пленке в кадровом окне киносъемочного аппарата; с — коэффициент свето-пропускания объектива; к — число диафрагмы.

Рис. 7. Закономерность изменения абсолютной резкости изображения при съемке с разными значениями диафрагмы объектива

На оправах объективов имеются деления, которые являются знаменателями относительных отверстий и называются числами диафрагмы. Для всех объективов установлен следующий стандартный ряд чисел диафрагмы: 2; 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 22: 82 = 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.

Угол поля изображения

С фокусным расстоянием связана весьма важная характеристика объектива — угол поля изображения, который определяет охват фотографируемого пространства.

Угол поля изображения образуется лучами, соединяющими заднюю узловую точку объектива с краями кадровой рамки кинокамеры. Так как кинокадр имеет форму прямоугольника, различают углы поля изображения по горизонтали и по вертикали.

Определение угла поля изображения можно произвести по формуле:

где а — угол поля изображения; l — ширина или высота кинокадра; f — фокусное расстояние объектива.

Как видим, угол поля изображения зависит также и от формата кинокадра. Один и тот же объектив при установке его в 16-мм кинокамере, 8-мм или Супер-8 будет иметь разные углы поля изображения. Например, при 8-мм формате кинокадра углы поля изображения тех же объективов будут почти вдвое меньше (табл. 5 и табл. 6).

Разрешающая сила

Разрешающей силой объектива называют свойство объектива раздельно изображать близко расположенные точки или штрихи. Разрешающая сила измеряется числом точек или параллельных штрихов равной ширины с промежутками такой же ширины, раздельно передаваемых объективом на 1 мм длины изображения.

Резкость фотографического изображения определяется не только разрешающей силой объектива, но и свойствами светочувствительного слоя кинопленки, который имеет зернистую структуру и представляет собой мутную рассеивающую среду. Попадая на эмульсионный слой, изображение теряет свою контрастность, очень тонкие штрихи при этом уже не различаются и разрешение падает. Разрешающая сила системы, состоящей из объектива и светочувствительного слоя, значительно меньше. Но именно эта фотографическая разрешающая сила (объектив + светочувствительный слой) может служить критерием качества изображения.

Определение фотографической разрешающей силы производят с помощью испытательной таблицы, состоящей из большого числа мир, расположенных во всех участках поля зрения объектива. Сделав несколько съемок с различной установкой на резкость, выбирают кадрик, на котором резкость наибольшая, и устанавливают число разрешаемых (воспроизводимых раздельно) штрихов в центре и по краям кадра. Необходимо учитывать, что фотографическая разрешающая сила зависит от свойств кинопленки, экспозиции и условий проявления.

Лучшие современные объективы узкопленочных киноаппаратов дают возможность получать на обычной мелкозернистой обращаемой или негативной кинопленке приблизительно 60 штрихов на 1 мм длины изображения. В большинстве же случаев разрешающая сила системы объектив + светочувствительный слой не превышает 40 линий на 1 мм. При недостаточно точной фокусировке объектива резкость изображения снижается еще больше.