Входной зрачок
Входной и выходной зрачки являются изображениями апертурнойдиафрагмы, образуемыми соответственно частями оптической системыобъектива, расположенными перед диафрагмой или позади её. Относятся к конструктивным оптическим характеристикам объектива.
Если апертурная диафрагма располагается перед или сзади объектива, то она является одновременно и входным, и выходным зрачком.
Размеры
зрачков связаны через линейное увеличение
в зрачках: 
.
От размера входного зрачка зависит
угловой размер конуса пучка лучей,
проходящего через объектив, следовательно,
и освещенности изображения, образуемого
объективом. Положение входного и
выходного зрачков задаются расстояниями,
откладываемыми от главных плоскостей H и H'.
Влияние размера входного зрачка на изображение
Известно, что при съёмке светосильным объективом с очень близкого расстояния может быть заметен дефект изображения, связанный с конечными (не точечными) размерами его входного зрачка.
Объясняется это тем, что из разных точек входного зрачка изображаемый предмет виден под несколько разными углами, но всё это соединяется в одном изображении. Хотя накладываемые изображения совпадают геометрически (без учётагеометрических аберраций), они отличаются друг от друга распределением светового потока. При этом могут изображаться также грани предмета, не видимые одновременно из одной точки. В результате, например, знакомые лица могут выйти на фотографии неузнаваемыми.
Строго говоря, такая особенность изображения пространственных предметов не является дефектом оптической системы. Она остаётся даже при идеальном ходе лучей. Тем не менее, при определённых условиях съёмки она приводит к тому, что изображение искажается. Уменьшается диафрагмированием.
Так же, данное явление следует отличать от искажений перспективы, когда передний план выглядит излишне увеличенным по сравнению с задним.
Апертурная диафрагма
Апертурная диафрагма, действующая диафрагма — специально установленная диафрагма или оправа одной из линз, которая ограничивает пучки лучей, выходящие из точек предмета, расположенных на оптической оси и проходящих черезоптическую систему.
Часто, располагается вблизи центра формирующей оптическое изображение оптической системы. Её изображение, сформированное предшествующей (по ходу лучей) частью оптической системы, определяет входной зрачок системы. Сформированное последующей частью — выходной зрачок.
Входной зрачок ограничивает угол раскрытия пучков лучей, идущих от точек объекта; выходной зрачок играет ту же роль для лучей, идущих от изображения объекта.
С увеличением диаметра входного зрачка (действующего отверстия оптической системы) растёт освещённость изображения.
Уменьшение до известного предела действующего отверстия оптической системы (диафрагмирование) улучшает качество изображения, так как при этом из пучка лучей устраняются краевые лучи, на ходе которых в наибольшей степени сказываются аберрации.
Диафрагмирование увеличивает также глубину резкости (глубину резко изображаемого пространства). В то же время, уменьшение действующего отверстия снижает, из-за дифракции света на краях диафрагмы, разрешающую способность оптической системы. В связи с этим апертура оптической системы должна иметь оптимальное значение.
Апертурный угол – это тот угол распространения световых лучей от точки объекта , который «захватывается» объективом. Этот параметр влияет на несколько параметров при съемке. Чем больше апертурный угол, тем больше будет освещенность изображения (изменение в этого числа в N раз приводит к изменению освещенности в N в квадрате раз), но сказывется это не только на экспозицию, но и на качество формируемого изображения.
Апертурный угол представляет из себя конус, исходящий из точки объекта и ограниченный с другой стороны апертурой объектива.
Описывают его обычно одним из следующих понятий:
1.Числовая Апертура (ЧА, в англоязычных источниках Numerical Aperture, N.A.) – синус половины апертурного угла;
2.Эффективный F/# , EFN (в англоязычных источниках, в русскоязычной литературе поскупились на это понятие)- отношение переднего отрезка линзы к к ее полной апертуре, т.е. EFN=2*tg(Sigma/2)=a/D.
Тот параметр, которым характеризуют установку апертуры на объективе – это Диафрагменное Число (К) (или “простой” F/# в англоязычном варианте) – отношение фокусного расстояния объектива к его полной апертуре. Нетрудно показать, что эти величины связаны следующим соотношением:
a=f+z ;
z=f/m, где m - увеличение системы;
a=f+f/m=f*(m+1)/m .
Т.е. EFN=a/D=(f/D)*((m+1)/m)=K*(m+1)/m
Естественно, что различаются входной и выходной апертурные углы (в пространстве предметов и пространстве изображения). В пространстве изображения:
EFN'=a'/D ;
z'=m/f' ;
a'=f'+m/f' ;
EFN'=(f'/D)*(m+1)=K*(m+1)
В фотографии глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — это одна из характеристик объектива.
Глубина резко изображаемого пространства на фотографическом изображении — это расстояние между передней и задней границами резко изображённого пространства, измеренное вдоль оптической оси, в пределах которого объекты съёмки на снимке отображаются безусловно резко.
Во времена плёночных SLR-камер шкала ГРИП находилась на объективе фотоаппарата, и представляла собой две совмещённые шкалы:
шкала диафрагменных чисел — на неподвижной части объектива — отложенная влево и вправо зеркально от отметки фокусировки,
шкала расстояний до объекта съёмки, на вращающейся части объектива.
После наводки на резкость фотограф плёночной технологии мог оценить по шкале ГРИП границы, в пределах которых на будущем фотоотпечатке объекты будут изображены резко.
Понятия «Глубина резкости» и «ГРИП» не одно и тоже, хотя они и связаны между собой. Глубина резкости объектива определяется выбранной диафрагмой, увеличивается при увеличении дифрагменного числа, отсчитывается по оптической оси, но не в плоскости предметов (объектов съёмки), а в плоскости оптических изображений, за объективом. Практическая оценка этой величины фотографом не производится, используется при изучении теории объектива.
ГРИП — понятие строго математическое, поскольку определяется размером кружка нерезкости, заложенного при проектировании объектива. Размер жекружков рассеяния, образующих изображение, зависит от расстояния от объекта съёмки до плоскости наводки на резкость. Чем больше диаметр такого кружка, тем нерезче изображение объекта. Точки предметов, расположенных вне плоскости фокусировки, могут изображаться резко, если диаметры соответствующих кружков рассеяния не превышают допустимого кружка рассеивания. При рассматривании изображения с расстояния 25 см человеческий глаз воспринимает его как абсолютно резкое, если кружок рассеяния меньше 0,1 мм.
На глубину резко изображаемого пространства (ГРИП) влияет:
диафрагменное число (численное значение диафрагмы, установленное фотографом при съёмке);
расстояние до объекта съёмки (плоскости фокусировки);
от фокусного расстояния объектива (проверяем по шкалам ГРИП короткофокусного и длиннофокусного объективов, не имеющих механизма автофокусировки);
от величины кружка нерезкости объектива (заложенного конструктором в расчёт при проектировании объектива).
При прочих равных условиях:
чем диафрагменное число (относительное геометрическое отверстие) больше, тем ГРИП больше;
чем расстояние до объекта съёмки больше, тем ГРИП больше;
чем фокусное расстояние объектива больше, тем ГРИП меньше;
чем кружок рассеяния больше, тем ГРИП больше.
И наоборот, при прочих равных условиях:
чем диафрагменное число (относительное геометрическое отверстие) меньше, тем ГРИП меньше;
чем расстояние до объекта съёмки меньше, тем ГРИП меньше;
чем фокусное расстояние объектива меньше, тем ГРИП больше;
чем кружок рассеяния меньше, тем ГРИП меньше.