Оптичне зображення у фотоапараті Фотографія Уроки фотографії
Будь-який фотографічний апарат складається з світлонепроникного корпусу, у передній стінці якого розташовується фотографічний об'єктив, а на протилежній - касети зі світлочутливим матеріалом. Залежно від призначення камери бувають різних розмірів. Майже всі сучасні фотоапарати мають різні оптичні пристосування для отримання різкого зображення об'єктом, що знімаються, механізм, званий затвором, що дозволяє відкривати доступ світла до фотоматеріалу протягом різного часу, і транспортуючий механізм для фотоплівки.
Основною складовою фотоапарата є об'єктив, за допомогою якого на світлочутливому матеріалі виходить оптичне (світлове) зображення предметів, розташованих перед фотоапаратом
Сучасний складний фотографічний об'єктив складається з ряду спеціально підібраних лінз, укладених в оправу та мають одну загальну головну оптичну вісь. Лінзою називається оптичне скло, обмежене двома сферичними (кульовими) поверхнями або однією сферичною, а іншою плоскою поверхнями. Сферичні поверхні лінз можуть бути опуклими чи увігнутими, мати різний радіус кривизни.
Існує шість видів сферичних лінз (рис. 1). Перші три типи лінз товщають у середині. Вони називаються позитивними, або збірними, лінзами, так як збирають пучок променів, що падає на їх поверхню. Вони бувають двоопуклі (а), плоско-опуклі (б) і увігнуто-опуклі (в). У інших трьох лінз середина тонша, ніж краї. Такі лінзи називаються негативними, або розсіюючими, оскільки розсіюють пучок променів, що падає на них. Вони бувають двояковогнутими (г), плоско-увігнутими (д), опукло-увігнутими (е). Основні елементи лінзи показано на рис. 2. Радіусисферичні поверхні лінз R± і 7?2 називаються радіусами кривизни лінзи. Точки С1 і С2 – центри сферичних поверхонь (центри кривизни), що обмежують лінзу. Пряма С1С2, що з'єднує центри кривизни, називається головною оптичною віссю лінзи, а точки А і В, в яких головна оптична вісь перетинається з поверхнями лінзи - вершинами лінзи.
Однією з основних характеристик лінзи є її фокусна відстань. Якщо на позитивну лінзу направити пучок паралельних променів, то при виході з лінзи промені перетнуться на головній оптичній осі лінзи в точці F (рис. 3). Крапка F називається головним фокусом лінзи. Площина MN, що проходить через головний фокус перпендикулярно головної оптичної осі лінзи, називається головною фокальною площиною. У кожної лінзи, що збирає, є два головні фокуси, розташованих по обидва боки від лінзи. Фокус, розташований ліворуч від лінзи, називається переднім фокусом, а простір перед лінзою - предметним простір, де розташовуються предмети, зображення яких потрібно отримати. Фокус, розташований праворуч від лінзи, називається заднім фокусом, а простір - простір зображення, де розташовується дійсне зображення предметів.
Відстань від оптичного центру лінзи до головного фокусу називається головною фокусною (або просто фокусною) відстанню лінзи.
Кожна лінза має передню та задню фокусні відстані, які рівні між собою та постійні для кожної лінзи. Величина головної фокусної відстані залежить від показника заломлення скла лінзи та від радіусу кривизни її поверхонь. Чим більший показник заломлення скла і менше радіуси кривизни двоопуклої лінзи, тим сильніше вона заломлює промені, тим коротша її головна фокусна відстань (рис. 4). Отримання оптичногозображення у фотоапараті можна простежити з прикладу простої лінзи. Для побудови зображення достатньо показати перебіг променів із двох крайніх точок. Зображення інших точок предмета буде між зображенням двох знайдених точок.
Для спрощення побудови можна взяти лише два промені кожної точки хід якого відомий і знайти точку перетину цих променів, решта всіх променів перетнуться в тій же точці. Такими променями можуть бути: один, що йде паралельно головній оптичній осі, вийшовши з лінзи, він пройде через головний фокус, другий, що проходить через центри лінзи, без заломлення (такий спосіб застосовується у випадку досить тонкої лінзи). Як другий промінь можна взяти промінь, що проходить через головний фокус лінзи. При виході з лінзи цей промінь пройде паралельно до головної оптичної осі. Зображення предмета, розташованого на різній відстані від лінзи, наведено на рис. 5.
Предмет розташований на відстані, більшій за подвійну фокусну відстань лінзи (рис. 5, а). Зображення його буде перевернутим, зменшеним і розташованим між головною та подвійною фокусною відстанню лінзи. Це випадок звичайної фотографічної зйомки (зйомка портрета, пейзажу, архітектурних споруд). Предмет розташований від лінзи на відстані, що дорівнює її подвійній фокусній відстані (рис. 5, б). У цьому випадку зображення буде перевернуто і розташоване на відстані подвійної фокусної відстані, розмір зображення дорівнює розміру предмета. Це випадок фотографічної зйомки в натуральну величину (репродукція схем, креслень тощо). Предмет розташований між подвійною і головною фокусною відстанню (рис. 5, в). Зображення вийде збільшеним, перевернутим і розташується за подвійною фокусною відстанню. Цей випадок застосовується тоді, коли потрібно отриматизображення більше, ніж оригінал (макрозйомка).
Предмет розташований у площині переднього головного фокусу (рис. 5, г). Промені при виході з лінзи будуть йти паралельно, і зображення у площині світлочутливого матеріалу у фотоапараті отримати не вдасться.
Предмет розташований на відстані, меншій за головну фокусну відстань лінзи (рис. 5, д). Промені при виході з лінзи будуть розходитися і отримати зображення предмета, як і в попередньому випадку, неможливо.