11

оптической оси. Имеем изображение А1 В1 - уменьшенное, обратное, действительное и расположенное между фокусом и двойным фокусом.

Построение изображения в рассеивающей линзе.

Предмет АВ находится за фокусом рассеивающей линзы (рис. справа). Снова используем «удобные» лучи: первый луч идёт параллельно к г лавной оптической оси и преломляется линзой так, что его продолжение

проходит через фокус (пунктир на рисунке); второй луч, не преломляясь, проходит через оптический центр линзы.

На пересечении второго луча и продолжении хода первого луча имеем изображение точки В - точку В1. Опускаем перпендикуляр на главную оптическую ось из точки В1 и получаем точку А1 - изображение точки А.

Следовательно, А1 В1 - уменьшенное, прямое, воображаемое изображение, расположенное между воображаемым фокусом и линзой.

Рассмотрим несколько случаев построения изображений в зависимости от места, где находится предмет.

Лаб. работа 2. Параметры и характеристики объективов

ЗАДАНИЕ: Выписать параметры и характеристики двух фотоаппаратов:

1.Марка объектива

2.Фокусное расстояние объектива

3.Тип затвора

4.Перечислить все выдержки

5.Размер кадра

6.Перечислить все диафрагменные числа

7.Указать, светосила какого фотоаппарата больше и во сколько раз.

8.Вычислить угол поля зрения

Фотоаппарат, как пленочный, так и цифровой условно состоит из:

∙затвора,

∙объектива,

∙устройства фиксации изображения,

∙устройства для временного хранения отснятых кадров.

Затвор – устройство, ограничивающее продолжительность действия света на светочувствительный слой и т.о. определяющее время выдержки. По принципу действия бывают шторные, щелевые,

центральные. Ряд выдержек представляет собой последовательность, в которой соседние значения отличаются в 2 раза: 1; 1/2; 1/4; 1/8; 1/15; 1/30; 1/60; 1/125; 1/250; 1/500; 1/1000 сек.

Объектив — оптическое устройство, служащее для построения изображения в плоскости светочувствительного слоя. Объектив включает следующие элементы: линзы, оправу, диафрагму.

Основными параметрами объектива являются:

1.главное фокусное расстояние (и возможность его изменения);

2.диапазон относительных отверстий ;

3.светосила объектива;

4.угол поля зрения;

12

1. Главное фокусное расстояние объектива.

Главное фокусное расстояние объектива - это расстояние вдоль оптической оси от задней главной точки h´объектива до задней фокальной плоскости,

Рис. Фокусное расстояние Рис. Объектив МИР-61 Фокальная плоскость - это изображение плоскости, бесконечно удаленной от объектива.

Пустим три параллельных луча под углом к главной оптической оси. Мы увидим, что пересечение прошедших через объектив лучей произойдет не в главном фокусе линзы, а в другой точке. Точки пересечения лучей, падающих на объектив параллельными пучками, и при различных углах, образуемых этими пучками с главной оптической осью, располагаются в плоскости, перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главную фокальную точку.

Фокальная точка – точка, в которой идеальный объектив соберет все световые лучи, в том случае, если они попадают на объектив параллельно оптической оси, т.е. из бесконечности.

Главная точка объектива – пересечение главной плоскости и оптической оси объектива. Гла́вные пло́скости объекти́ва— пара условных сопряженных плоскостей, расположенных

перпендикулярно оптической оси, содержащих в себе точки пересечения лучей, как бы входящих в систему и выходящих из неё, как бы сводящих действие всех преломляющих поверхностей. Такое допущение позволяют заменять фактический ход световых лучей в реальных объективах условными линиями, что очень упрощает все геометрические построения.

Различают переднюю и заднюю главные плоскости. В задней главной плоскости объектива сосредоточено действие оптической системы при прохождении света в прямом направлении (от объекта съёмки к фотоматериалу). Положение главных плоскостей зависит от формы линзы и типа фотообъектива: они могут лежать внутри оптической системы, впереди и сзади.

Аэрофотоаппараты имеют постоянное фокусное расстояние. Оно, как правило, известно с большой степени точности, что необходимо для проведения последующих фотограмметрических работ.

Любительские фотоаппараты могут иметь как постоянное фокусное расстояние, так и переменное – так называемые вариообъективы. Вариобъектив - это объектив с переменным фокусным расстоянием, т.е. конструктивно предусмотрена возможность изменения фокусного расстояния. Представляет собой единую оптическую систему, в которой компоненты взаимно перемещаются относительно друг друга, за счет чего происходит изменение эквивалентного фокусного расстояния системы с сохранением резкости изображения.

2. Диапазон относительных отверстий

Любой объектив это не только линзы и (или) зеркала в оправе, но и расположенная, между ними диафрагма. Диафрагма – элемент оптической системы, ограничивающий проходящие через нее световые пучки

Полевая диафрагма – диафрагма, расположенная в плоскости изображения, и чётко ограничивающая размер линейного поля оптической системы в пространстве изображений, определяет размер кадра.

Апертурная диафрагма это диафрагма, которая ограничивает размер осевого пучка (изображение которой видно под наименьшим углом из осевой

точки предмета), определяет телесный угол, в котором распространяется световой поток и,

13

соответственно, световой поток, участвующий в образовании изображения каждой точки. Располагается обычно между линзами объектива. Диафрагма состоит из тонких серповидных металлических лепестков. При вращении специального кольца или рычажка, имеющегося на оправе объектива, лепестки уменьшают или увеличивают входное отверстие объектива.

ограниченного диафрагмой dвх, к фокусному расстоянию оптической системы f. Определяет яркость изображения или освещенность, создаваемую объективом на светочувствительном слое. В большинстве фотографических объективов относительное отверстие можно изменять путём изменения апертурной диафрагмы. Величина относительного отверстия объектива устанавливается с помощью диафрагмы.

Диафрагменное число n0 - величина, обратная относительному отверстию. Значения диафрагменных чисел гравируются на оправе и представляют собой геометрическую прогрессию со знаменателем √‾2: 0.7; 1; 1.4; 2; 2,8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22; 32; 64 и т.д. При переходе к соседнему диафрагменному числу количество света, проходящего через объектив, изменяется в 2 раза.

Чтобы показать это, вычислим отношение двух любых соседних диафрагменных чисел 1/n1 : 1/n2 =√‾2 = d1/f : d2/f = d1/d2 (т.е. диаметры входных отверстий, ограниченных двумя соседними положениями диафрагмы) отличаются в √‾2. С другой стороны площадь входного отверстия,

ограниченный диафрагмой. За двумя соседними положениями диафрагмы площади входных

отверстий отличаются S1/S2 =( d1/d2)2 = (√‾2)2 . А так как освещенность изображения определяется площадью входного отверстия, то соответственно при переходе к соседнему д.ч. освещенность изображения изменится в два раза.

3. Светосила

Светосила объектива - отношение освещенности изображения, создаваемого данной системой, к яркости изображаемого предмета. Чтобы сравнить светосилу двух объективов нужно

d 2

f 2

1

п0

)2, где с – коэффициент пропорциональности . Ни диаметр входного отверстия, ни фокусное расстояние отдельно не могут служить мерой освещенности или светосилы объектива. Это соотношение не учитывает количество линз, материал (коэффициенты отражения, рассеяния) из которого изготовлены линзы. Таким образом, различают так называемую физическую светосилу Iэф =Eиз / Bоб (освещенность изображения/яркость объекта), и геометрическую светосилу Iгеом = d02 / f2 =

14

Чтобы сравнить геометрическую светосилу двух объективов, нужно найти отношение квадратов их НАИМЕНЬШИХ относительных отверстий. При помощи более светосильного объектива можно получить изображение в худших условиях освещения.

4. Угол поля зрения

Полем зрения (углом поля зрения) называется та часть пространства предметов, которая видна или изображается с помощью данной оптической системы. Поле зрения оптических систем принято характеризовать в угловой мере. Так, рассматривая какой либо предмет, о его размере судим по тому углу, под которым он виден. Угол зрения объектива понимается как телесный угол (конический) угол, образованный линиями, соединяющими переднюю главную точку объектива с краями изображаемого пространства. Выражают угол зрения величиной плоского угла, вращение которого образует данный конический угол.

Изображение, даваемое объективом, не обладает одинаковым качеством по всему полю, наибольшая резкость и освещенность изображения наблюдаются в центре поля. По мере удаления от центра резкость и освещенность заметно снижаются, а у границ поля изображение весьма расплывчатое и тусклое. Так на изображении, полученном при помощи простой линзы, границы поля зрения невозможно даже установить из-за значительной потери резкости и освещенности к краям поля.

Центральная часть поля зрения объектива, в пределах которой изображение обладает степенью резкости, достаточной для фотографических целей и которая фактически используется в фотосистеме для получения изображения на светочувствительном материале, называют полем изображения объектива. Размер поля изображения определяет размер кадра. Диагональ кадра равна диаметру поля изображения.

Угол, образованный лучами, соединяющими крайние точки поля изображения с задней главной точкой объектива, называется углом изображения объектива β:

tgβ = d / 2 f

где d – диагональ кадра, f - фокусное расстояние.

Поле зрения ограничивается полевой диафрагмой , которая обычно имеет форму круга в наблюдательных приборах (бинокли) и прямоугольную форму – в фотоаппаратах. Размер полевой диафрагмы определяется величиной резкого и достаточно освещенного изображения, заметно неухудшенного аберрациями, пригодного для практических целей.

Рис. Угол поля зрения