Устройство и принцип работы объектива
Свет попадает на матрицу цифрового фотоаппарата через оптическую систему, основными составляющими которой являются объектив, видоискатель и устройство автоматической фокусировки. Оптическая система собирает лучи света и проецирует изображение на плоскость. Объектив, безусловно, занимает центральное место в оптической системе цифровой камеры, поскольку именно от его характеристик и качества изготовления зависят детальность и резкость получаемого на светочувствительном носителе изображения.
Широкий выбор объективов для цифровой фототехники определяет разнообразие возможностей для реализации творческих идей и задумок фотографа. Несмотря на то, что объектив является одним из важнейших узлов фотоаппарата, его основные принципы работы и устройство мало изменились за десятилетия с момента появления первой пленочной камеры.
Принцип работы объектива фотоаппарата основан на одном из главных оптических свойств света – преломлении световых лучей при прохождении границы сред с разными плотностями. Это свойство прекрасно заметно, например, при размешивании сахара в чашке с чаем. Глядя в чашку, мы можем заметить, как ложка, который мы помешиваем сахар, оказывается точно надломленной на границе воды и воздуха. Это оптическое свойство обуславливается тем простым фактом, что скорость распространения света в воде меньше, чем скорость распространения световых лучей в воздухе.
Еще более впечатляющий эффект преломления наблюдается при прохождении света сквозь границу воздуха и стекла, особенно при определенном радиусе искривления стекла. В объективе цифровой камеры свет преломляется при прохождении через прозрачную полированную поверхность стекла линзы, то есть на границе «воздух — оптическое тело». В результате преломления светового потока объектив проецирует на светочувствительном элементе фотоаппарата (матрице) геометрически правильное, резкое изображение снимаемых объектов по всему полю кадра.
Получаемое таким способом световое изображение не должно содержать каких-либо искажений формы, яркости или цвета фотографируемых объектов. Однако явления преломления света в объективе фотоаппарата нередко сопровождаются возникновением так называемых аберраций (искажений изображения). Для того, чтобы снизить эти проявления, сказывающиеся негативно на качестве изображения, в современных оптических системах применяются разнообразные приемы, связанные, в частности, с увеличением числа линз в объективе.
Конструкция объектива
Объектив является сложным оптическим устройством, которое конструктивно состоит из следующих основных элементов: системы линз и сферических зеркал, изготовленных из специального оптического стекла, металлической оправы и диафрагмы. В лицевой части объектива располагается оптическая линза, основное предназначение которой состоит в сборе световых лучей. Внутри объектива размешаются уже другие оптические линзы и сферические зеркала, которые отвечают за последующее преломление света и дальнейшее формирование изображения.
Объектив Nikon DX 16-85mm f/3.5-5.6G ED VR AF-S NikkorКоличество линз или оптических элементов в конструкции современных объективов может быть разным. При этом они могут быть соединены друг с другом или, наоборот, разделены воздушным пространством. В простейших объективах используется система, состоящая из одной — трех линз. А в высококачественных и дорогих объективах количество оптических элементов, выполненных из различных сортов стекла, может достигать десяти и более.
Объектив Объектив Nikon DX 16-85mm f/3.5-5.6G ED VR AF-S Nikkor в разрезеОптическое стекло, используемое при изготовлении объективов, отличается идеальной прозрачностью и гладкостью, для него недопустимо наличие каких-либо пузырьков и короблений, ведь онимогут привести к искажению изображения. В конструкции современных объективов применяются особые асферические линзы, которые способны лучше справляться с разнообразными оптическими аберрациями. Такие асферические линзы довольно часто используются, в частности, в устройстве широкоугольной оптики.
Положение линз в объективе должно быть выдержано с точностью до тысячных долей миллиметра, чтобы создаваемое оптическое изображение было максимально резким и четким. В объективе, состоящем из нескольких линз, крайне важно, чтобы оптическая ось каждой отдельной линзы идеально совпадала с оптическими осями всех других линз. Только таким образом может быть достигнуто получение качественного изображения.
Высокая точность взаимного расположения линз в объективе достигается за счет крепления линз в металлической оправе. То есть оправа – это не просто корпус объектива, а компонент, обеспечивающий необходимое расстояние между линзами, а также защиту оптических элементов от механических и климатических воздействий. Оправа выполняется под конкретный тип камеры и ее соединения с объективом.
Большая часть объективов состоит из двух частей: основной металлической оправы, в которой размещаются все оптические детали и диафрагма, и переходной оправы, служащей для осевого перемещения основной оправы и ее соединения с камерой. Переходная оправа обычно имеет несколько кольцеобразных деталей. В результате поворота одного из таких колец обеспечивается осевое перемещение той части металлической оправы, в которой укреплен основной блок объектива. Конструкция оправ объектива предполагает возможность ручного или автоматического изменения диафрагмы, то есть регулируемого по величине отверстия, способного изменять количество световых лучей, проходящих через объектив на матрицу цифрового фотоаппарата.
Шестилепестковая диафрагмаДиафрагма в объективе представляет собой светонепроницаемую заслонку с небольшим отверстием в центре, которая просто отсекает световые лучи, проходящие сквозь края линзы. Такая заслонка в подавляющем большинстве объективов состоит из тонких металлических лепестков серповидной формы, установленных по окружности между линзами объектива. Эти лепестки диафрагмы могут поворачиваться одновременно друг с другом, двигаясь в пространство между линзами или выходя из него. Диафрагма служит для изменения глубины резко изображаемого пространства. Уменьшая размер диафрагменного отверстия, мы можем повысить резкость кадра.
Элементы объектива (источник electrogor.ru)В устройство объектива входит и фокусировочное кольцо. Оно используется для ручной наводки объектива на резкость. Вращая кольцо объектива, фотограф может сделать резким либо передний, либо задний план. Если же объектив снабжен функцией автофокуса, то фокусировочное кольцо вращается автоматически благодаря специальному мотору. При нажатии на затвор камеры объектив автоматически фокусируется на резкость по центральному участку кадра. Фиксирование фокусировки обычно происходит при нажатии кнопки спуска до половины.
В современных объективах ведущих производителей применяется ультразвуковой привод фокусировки (USM), встроенный непосредственно в объектив. Благодаря ему обеспечивается очень быстрая скорость работы фокусировки. Существуют объективы и с так называемым отверточным приводом, который механически связывает объектив и фотоаппарат. Такая система работает более медленно и шумно.
Типы ультразвуковых приводов фокусировки объективов CanonПомимо автофокуса, в конструкции объектива часто встраивается и механизм стабилизации, который компенсирует дрожание камеры при увеличенных выдержках, тем самым, давая фотографу возможность получать резкие кадры в условиях недостаточной освещенности без использования штатива. Объектив с переменным фокусным расстоянием имеет специальное кольцо трансфокатора, используемое для изменения фокусного расстояния. С помощью такого кольца можно приблизить или отдалить снимаемый объект в кадре.
Оправа объектива может составлять одно целое с камерой только в том случае, если объектив жестко встроен в фотоаппарат. В цифровых же камерах, рассчитанных на использование сменных объективов, применяется система крепления объектива — байонет. Такие системы крепления объектива к камере у каждого производителя свои собственные, хотя существуют и некоторые открытые стандарты байонета. Размеры и форма байонета зависят от типа камеры, к которой крепится объектив. Сам объектив может, в свою очередь, предоставлять возможность для установки разнообразных фильтров. Для этого он оснащается специальной резьбой, расположенной вокруг внешней линзы. Именно на эту резьбу и прикручиваются различные фильтры и другие аксессуары для объективов.
Характеристики объектива
Объективы характеризуются двумя основными параметрами – светосилой и фокусным расстоянием. Как правило, значения этих параметров указываются на передней части оправы любого объектива. Светосила определяет яркость создаваемого объективом оптического изображения, то есть иными словами служит показателем способности объектива пропускать свет. Чем больше света проходит через объектив, тем, соответственно, выше его светосила.
Преимущество объективов, обладающих высокой светосилой, заключается в том, что они позволяют вести съемку в условиях недостаточной освещенности и предоставляют фотографу больше свободы в выборе экспозиционных параметров съемки. Но если снимаемый объект освещен достаточно хорошо, то светосильный объектив будет уже не помощником, а скорее помехой. Высокая яркость создаваемого им изображения обеспечит переэкспонирование матрицы фотоаппарата.
Фокусное расстояние, в свою очередь, характеризует масштаб изображения, проецируемого объективом на матрицу цифровой камеры. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем более «приближенное» и крупное изображение получится при съемке одного и того же объекта. Меньшее фокусное расстояние позволяет охватить большее поле обзора и уместить, таким образом, на одной фотографии широкую панораму.
Фокусное расстояние 24 мм ( в 35-мм эквиваленте)От фокусного расстояния объектива напрямую зависит не только охват кадра и угол обзора, но и перспектива снимка. В частности, увеличение фокусного расстояния позволяет сделать задний план более крупным, приблизить его к переднему и сгладить разницу в расстоянии. Наоборот, уменьшение фокусного расстояния дает возможность сделать задний план визуально дальше и мельче, усиливая ощущения перспективы на снимке.
Фокусное расстояние 360 мм ( в 35-мм эквиваленте)В зависимости от фокусного расстояния принято классифицировать объективы на следующие виды:
— Стандартные (фокусное расстояние от 40 до 50 мм)
Стандартным принято называть объектив с фокусным расстоянием, примерно равным диагонали кадра. С помощью стандартного объектива получается изображение, приближенное к тому, каким картинку видит человеческий глаз. То есть стандартные объективы нейтральны по своему действию и не обеспечивают никаких эффектов. Такие объективы широко применяются для съемки портретов, поскольку они не допускают искажения лиц.
— Широкоугольные (фокусное расстояние от 12 до 35 мм)
Широкоугольные объективы имеют короткое фокусное расстояния и широкий угол обзора, что позволяет использовать их в тех случаях, когда требуется увеличенный угол зрения. Например, при съемке пейзажей или архитектуры, где широкоугольный объектив дает возможность подчеркнуть перспективу пространства в кадре. Они также оказываются очень удобными при съемке в ограниченном пространстве благодаря своему широкому полю зрения.
— Телеобъективы (фокусное расстояние от 200 мм и более)
Для съемки удаленных объектов применяются телеобъективы. Благодаря небольшому углу обзора телеобъектив позволяет акцентировать внимание на основном объекте съемки, отсекая из кадра или размывая до неузнаваемости все лишнее. Телеобъективы способны сокращать расстояние между передним и задним планами, буквально «сплющивая» перспективу. Такие объективы гораздо более восприимчивы к дрожанию или малейшим вибрациям камеры, поэтому их использование практически немыслимо без надежного штатива.
Помимо этих типов, выделяют и другие объективы специального назначения. В частности, макрообъективы или объективы «фиш-ай».
Напоследок стоит сказать о некоторой специфике объективов, предназначенных именно для цифровых фотоаппаратов. Дело в том, что фотопленка может практически одинаково воспринимать как свет, падающий на ее поверхность под нормальным углом, так и косые световые лучи. Поэтому для определения качества объектива для пленочного аппарата нужно было лишь провести тестовую съемку и отпечатать фотографии большого формата, чтобы увидеть готовый результат.
Цифровая же фототехника характеризуется тем, что светочувствительный элемент (матрица) гораздо критичнее относится к углу падения световых лучей. И если лучи падают на поверхность матрицы под острым углом, то некоторая часть света просто не попадает на светочувствительную поверхность. В результате, при использовании некоторых объективов изображение по краям кадра теряет четкость, в других же случаях начинают проявляться заметные цветовые артефакты.
Чтобы решить эту проблему, производители объективов для цифровых фотоаппаратов стараются сегодня применять системы из нескольких линз и оптических элементов в конструкции оптики. Однако в этом случае приходится добиваться того, чтобы центр симметрии каждого оптического элемента идеально совпадал с оптическими осями других линз. Если этого не удается достичь, то неминуемо возникают различные геометрические аберрации и искажения, также портящие снимок.
Поэтому производство фотографических объективов в современных условиях отличается высокой степенью сложности и требует очень высокой точности изготовления. Такую точность при изготовлении линз и сборке объективов удается достигнуть только за счет использования на производственных предприятиях роботизированных сборочных аппаратов.
Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)
www.fotokomok.ru
Устройство объектива: основные элементы объектива фотоаппарата | Фотошкола Genesis
Свет попадает в фотокамеру через объектив. Каким образом с помощью объектива можно получить качественное и резкое изображение? Зная устройство объектива, можно дать полноценный ответ на этот вопрос.
Оптическая линза
В лицевой части объектива находится оптическая линза – один из ведущих элементов, входящих в устройство объектива. С помощью этой линзы свет направляется в камеру и попадает на матрицу. Внутри объектива находятся другие оптические линзы, которые отвечают за дальнейшее формирование изображения. Их также называют «оптическими элементами»:
Резьба для фильтров
В устройство объектива также входит резьба для фильтра, которая расположена вокруг внешней линзы. На эту резьбу можно прикручивать различные фильтры и другие аксессуары для объективов. На каждом объективе есть пометка о диаметре этой резьбы, чтобы фотограф мог подобрать фильтр по размеру.
Фокусировочное кольцо
На каждом объективе есть фокусировочное кольцо. Этот элемент, входящий в устройство объектива, можно использовать для ручной наводки объектива на резкость: вращая кольцо, фотограф может определить, какая часть сцены будет резкой – передний или задний план. В объективах с функцией автофокуса это кольцо вращается автоматически благодаря специальному мотору, когда фотограф прижимает кнопку спуска наполовину. Обычно на таких кольцах находятся пометки о расстоянии до объекта, на который фокусируется фотограф.
Кольцо трансфокатора
В устройство объектива с переменным фокусным расстоянием (возможностью приближать и отдалять объект) входит специальное кольцо для изменения фокусного расстояния, которое также называют кольцом трансфокатора. Возможность такого объектива приблизить или отдалить объект ограничивается фокусным расстоянием. Оно обозначается отрезком между минимальным и максимальным фокусным расстоянием объектива, например, 70-300 мм. Этот отрезок называется рабочим отрезком объектива.
Кольцо диафрагмы
На старых объективах (например, советских), также есть кольцо диафрагмы, с помощью которого можно установить значение диафрагмы. В устройство объектива современного производства оно не входит – диафрагма контролируется только через корпус камеры.
Диафрагма
Диафрагма – регулируемое по величине отверстие, которое входит в устройство объектива. С помощью этого отверстия регулируется количество света, попадающего на матрицу. Размер отверстия определяется значением F. Большое отверстие обозначается маленьким значением (например, f2.8). Маленькое отверстие обозначается большим значением (например, f16). Чем больше отверстие диафрагмы, тем сильнее размыт фон.
Байонет
Байонет – металлическая оправа, входящая в устройство объектива. Байонет – это место крепления объектива к камере. Размер и вид крепления зависит от типа камеры, к которой крепится объектив. Разные производители используют различные формы байонетов. Объектив, в свою очередь, устанавливается на кольцо объектива (или байонет) самой камеры. Чтобы установить объектив, нужно соединить его в месте, где совпадают точки на объективе и камере (красная или белая для разных объективов). После небольшого поворота объектив «встанет» на камеру. На байонете также находятся контакты, через которые камера передает объективу параметры съемки.
с вашего сайта.
www.si-foto.com
Урок 2. Устройство и принцип работы объектива
Объектив — это один из наиболее важных элементов фотоаппарата, от которого зависит качество получаемого снимка. Объектив формирует изображение и проецирует его на плоскость фотопленки или матрицы. В литературе Вы сможете встретить термин «рисует».Характер «рисунка» у каждого объектива индивидуальный. Именно этим объясняется то, что фотографы предпочитают иметь не один универсальный объектив, а несколько узкоспециализированных.
Для создания качественных фотоснимков Вам совершенно не обязательно быть квалифицированным экспертом в области прикладной оптики. Но необходимо иметь хотя бы базовые представления о том, как работает объектив.
Широкий выбор объективов доступный для цифровой фототехники определяет разнообразие возможностей для реализации ваших творческих планов. С момента создания первых объективов для пленочных фотокамер принцип работы объектива практически остался без изменения.
Конструкция объектива
Любой объектив является сложным оптическим прибором, который конструктивно состоит из: системы линз, сферических зеркал, металлической оправы, диафрагмы и управляющих элементов.
Передняя линза объектива служит для сбора световых лучей, идущих от объекта съемки. Т.к. эта линза в объективе ничем не защищена от внешних факторов, то ее желательно защитить с помощью UV-фильтра. Это позволит предотвратить попадание на нее пыли, грязи и брызг, защитит от механических повреждений.
Внутри объектива располагаются блоки линз, которые отвечают за формирование изображения. Этот блок может состоять из нескольких линз или иметь сложную структуру.
Помимо блока линз объектив содержит ряд вспомогательных узлов, которые обеспечивают наводку на резкость, оптическую стабилизацию, управление диафрагмой. В зум-объективах (объективы с переменным фокусным расстоянием) дополнительно есть элемент, отвечающий за изменение фокусного расстояния.
Задняя линза в объективе проецирует изображение на светочувствительный элемент — матрицу.
Фотографы, при приобретении объектива, в первую очередь оценивают состояние задней линзы, т.к. от ее качества сильно зависит то, какую картинку будет выдавать нам объектив.
Корпус объектива служит для размещения всех элементов и их надежного крепления. Для качественной работы объектива очень важно чтобы была соблюдена высокая точность взаимного расположения линз. Корпус так же выполняет защитную роль, оберегая оптику от механических воздействий, пыли и влаги.
Большая часть объективов состоит из нескольких частей. В основном металлическом стакане располагаются все оптические элементы и механизм диафрагмы и переходного стакана, служащего для крепления к камере объектива и осевого перемещения основного стакана (внутренний стакан). Конструкция объектива предполагает возможность ручного или автоматического изменения диафрагмы.
В конструкцию объектива также входит фокусировочное кольцо, которое используется для ручной наводки на резкость. Вращая это кольцо, Вы сможете изменить резкость (сфокусироваться на объекте переднего плана или заднего). Если в фотокамере включен режим автофокусировки, то при нажатии на кнопку спуска затвора, Вы отдаете команду и камера с объективом произведут фокусировку по центральному участку кадра. Фиксирование фокуса производится с помощью нажатия на кнопку спуска затвора на половину ее хода. В современных объективах, которые позиционируются для профессионального использования, применяется ультразвуковой привод фокусировки. Двигатель размещается непосредственно в самом объективе. Такие объективы отличаются более быстрой и менее шумной фокусировкой по сравнению с «отверточными» объективами.
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние — основная характеристика любой оптической системы.
Фокусное расстояние — расстояние от оптического центра объектива до плоскости матрицы. Это упрощенное определение наиболее понятно для начинающих фотолюбителей.
Где: F — фокус; f — фокусное расстояние
Фокусное расстояние измеряется в миллиметрах.
На основании соотношения между фокусным расстоянием и диагональю кадра, все объективы можно разделить на три основные группы:
— нормальные — объективы у которых фокусное расстояние равно диагонали кадра;
— длиннофокусные (телевики) — объективы у которых фокусное расстояние превышает диагональ кадра;
— короткофокусные (широкоугольники) — объективы у которых фокусное расстояние меньше диагонали кадра.
От выбранного фокусного расстояния зависит угол изображения, а так же масштаб и перспектива снимка. Ниже в таблице приведены наиболее часто используемые значения расстояний и соответствующие им углы изображения (значения взяты для полнокадровых фотокамер с размером сенсора 36 х 24 мм).
| Фокусное расстояние, мм | Угол изображения, о |
| 20 | 95 |
| 24 | 84 |
| 28 | 75 |
| 35 | 63 |
| 50 | 47 |
| 85 | 29 |
| 105 | 23 |
| 135 | 18 |
| 200 | 12 |
| 300 | 8 |
Диафрагма
Диафрагма служит для изменения интенсивности светового потока, который проходит через объектив. В объективе диафрагма представляет собой набор зачерненных непрозрачных подвижных лепестков. Лепестки диафрагмы по-центру формируют многоугольное отверстие, через которое проходят световые лучи. Диаметр отверстия может регулироваться в широком диапазоне.
С помощью изменения диафрагмы фотограф может управлять экспозицией кадра и глубиной его резкости.
Мерой светопропускающей способности объектива является число диафрагмы — отношение между фокусным расстоянием объектива и диаметром отверстия диафрагмы.
Например. Возьмем объектив с фокусным расстоянием 200 мм и диаметром отверстия диафрагмы в 50 мм. Их отношение будет равно 200/50 = 4. Диафрагменное число принято записывать как f/4.
Стоит заметить, что если вы возьмете широкоугольный объектив и поставите значение диафрагмы 8, а потом возьмете зум-объектив с фокусными расстояниями 24-70 и на нем тоже поставите значение диафрагмы 8, то оба объектива на матрицу вашей фотокамеры передадут одинаковое количество света.
Диафрагменные числа составляют одноименный ряд и являются стандартными значениями для любых объективов.
f/1 f/1.4 f/2 f/2.8 f/4 f/5.6 f/8 f/11 f/16 f/22 f/32 f/45 f/64.
В современных фотокамерах используется усеченный диафрагменный ряд в который введены промежуточные значения диафрагм.
Пример диафрагменного ряда для фотокамеры Sony A99 с объективом Minolta AF 24 f/2.8
f/2.8 f/3.2 f/3.5 f/4 f/4.5 f/5 f/5.6 f/6.3 f/7.1 f/8 f/9 f/10 f/11 f/13 f/14 f/16 f/18 f/20 f/22
Аналогичную картину с диафрагменным рядом можно наблюдать и у других производителей фототехники.
Следуем помнить, что чем меньшее значение Вы берете из представленного диафрагменного ряда, тем сильнее Вы открываете отверстие через которое свет попадает на матрицу фотокамеры. Минимальное значение, которое доступно для вашего объектива, принято считать его светосилой. У профессиональных объективов на всем диапазоне фокусных расстояний светосила постоянная. Как правило, на такие объективы наносится значение их светосилы.
Пример. Sony Distagon FE 35mm F1.4 ZA. В этом объективе 1.4 — это его светосила.
Для осуществления кадрирования и экспозамера в современных объективах применяется «прыгающая» диафрагма. Принцип ее работы заключается в том, что вне зависимости от того какое значение в настройках фотокамеры Вы поставили, диафрагма всегда остается полностью открытой. Только в момент спуска затвора ее значение скачком меняется то того, которое было в настройках выставлено. После того как снимок сделан, диафрагма так же скачком меняет свое значение до полностью открытого.
Что бы оценить глубину резкости будущего снимка, фотограф на фотокамере может нажать кнопку «Репетир диафрагмы». Пока будет зажата эта кнопка диафрагма будет закрыта до выбранного в настройках значения.
Байонет
Объектив крепится к фотоаппарату с помощью байонетного соединения. Такой способ крепления объектива по сравнению с резьбовым упрощает саму операцию, экономит время и относительно фотокамеры объектив располагается более четко, что необходимо для бесперебойной работы механического привода фокусировки и надежной передачи сигналов на контактной площадке. Каждый производитель фотокамер в своей продукции использует свой уникальный тип байонета. С появлением беззеркальных фотокамер на рынке фототехники массово появились переходники, которые позволяют устанавливать оптику других фирм.
В качестве примера можно привести линейку беззеркальных фотокамер Sony A7, A7R, A7S к которой сейчас выпущено большое количество переходников, позволяющих устанавливать практически любые объективы.
Фокусировка
Все современные объективы позволяют проводить фокусировку в ручном или автоматическом режимах. Если в настройке фотоаппарата выбран автоматический режим фокусировки, то при полунажатии кнопки спуска затвора, камера начнет фокусироваться на выбранном объекте.
Для ручной фокусировки в камере необходимо включить соответствующий режим, после чего с помощью фокусировочного кольца, которое расположено на корпусе объектива, Вы наводите резкость на выбранном объекте.
Стоит отметить, что не во всех случаях возможно провести фокусировку в автоматическом режиме. Особенно это актуально, когда используются бюджетные варианты объективов в сложных съемочных условиях. В качестве примера сложных условий для фокусировки можно привести фотосъемку фотомодели в контровом свете (заходящее солнце).
Оптический стабилизатор
На рынке фототехники есть объективы, которые снабжены оптическим стабилизатором. Оптический стабилизатор позволяет вам при фотосъемке уменьшать влияние тремора рук на качество снимка. Польза от этого устройства очевидна — вы сможете фотографировать без эффекта «шевеленка» при большем недостатке света.
Специалисты советуют отключать стабилизатор при съемке со штатива (монопода), а так же при съемке на выдержках короче 1/500 секунды.
Использование оптического стабилизатора увеличивает скорость разряда аккумулятора вашей фотокамеры.
foto-mig.com
Как устроен объектив. Практическая фотография
Как устроен объектив
Даже самые простые современные объективы состоят из двух-трех линз, а более совершенные — еще сложнее.
На рис. 4 показан объектив «Юпитер-8». В нем шесть линз.
Рис. 4. В объективе «Юпитер-8» шесть линз
Хотя простая собирательная линза и дает изображение, но из-за свойственных ей оптических недостатков изображение получается плохим — резким только в центральной части и совершенно нерезким по краям. Прямые линии на краях изображения получаются изогнутыми.
Правда, многие недостатки простой линзы можно значительно смягчить с помощью диафрагмы (светонепроницаемой заслонки с небольшим отверстием в центре), поместив ее перед или за линзой. Этим средством и пользовались первые фотографы, в распоряжении которых не было хороших объективов. Но с применением диафрагмы количество света, проходящего через объектив, во много раз уменьшается, что, естественно, вызывает значительное увеличение выдержки во время съемки.
Поиски иных способов, которые позволили бы повысить качество работы объектива, не уменьшая его действующего отверстия, уже в первые годы существования фотографии показали, что достигнуть этого можно только сочетанием в объективе двух или нескольких линз определенной формы, изготовленных из специальных сортов оптического стекла[3]. Первым таким объективом был ахромат (рис. 5) — ахроматическая линза, склеенная из двух линз. Затем предложили перископ — объектив из двух отдельно стоящих линз. Позднее был создан апланат, состоящий из двух отдельно стоящих ахроматов и просуществовавший почти 30 лет как лучший объектив своего времени, хотя и ему были свойственны некоторые оптические недостатки. И только в начале нашего века удалось создать наиболее совершенные объективы, практически свободные от всех недостатков. Объективы эти получили название анастигматов.
Рис. 5. Так совершенствовался фотографический объектив
В настоящее время выпускаются только анастигматы, если не считать некоторых фотоаппаратов упрощенного типа, в которых устанавливаются более простые объективы. Оптические схемы анастигматов весьма разнообразны и часто очень сложны.
Фотографическим объективам, как и фотоаппаратам, присваивают названия, например: «Индустар», «Руссар», «Орион» и т. п. Иногда эти названия дополняют тем или иным цифровым шифром, например: «Гелиос-44», «Индустар-50». Лишь изредка в названии объектива отражаются конструктивные или другие особенности. Так, буквой «Т» обозначают трехлинзовые объективы (триплеты), приставкой «Теле» (например, «Телемар») обозначают телеобъективы.
Главные оптические характеристики обозначаются на оправе передней линзы объектива рядом с названием. Именно этими характеристиками и надо руководствоваться при покупке фотоаппарата.
Все современные объективы дают весьма четкое и геометрически правильное изображение снимаемых предметов по всему полю фотокадра, но технические характеристики и связанные с ними оптические свойства у разных объективов различны. Объективы различаются по светосиле, величине главного фокусного расстояния, углу поля изображения и разрешающей силе. Наибольшее практическое значение имеют светосила и главное фокусное расстояние. Численные выражения этих характеристик и наносят на оправы объективов.
Рис. 6. Главные технические характеристики объектива наносятся на его оправу
Взгляните на оправу объектива. Кроме названия и порядкового номера вы увидите, к примеру, такие пока еще непонятные вам условные обозначения: «1:3,5» и «F = 5 см» (рис. 6). Первое из них характеризует светосилу объектива, второе выражает величину его главного фокусного расстояния.[4] Со смыслом и значением этих характеристик необходимо ознакомиться в первую очередь.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
design.wikireading.ru
Как устроен объектив фотоаппарата
Более подробная информация об объективах, об их видах и назначениях читайте в этом разделе Объективы фотокамер.
Как устроен объектив
Объектив современной фотокамеры состоит из нескольких линз, объединенных в оптические системы (например, оптическая схема Тессар). Число линз в объективах самых простых фотокамер — от одной до трех, а в современных дорогих фотоаппаратах их бывает до десяти или даже восемнадцати.
Оптических систем в объективе может быть от двух до пяти. Практически все оптические схемы устроены и работают одинаково – они фокусируют проходящие через линзы лучи света на светочувствительной матрице.
Только от объектива зависит качество изображения на снимке, будет ли фотография резкой, не исказятся ли на снимке формы и линии, хорошо ли она передаст цвета — все это зависит от свойств объектива, поэтому объектив и является одним из самых важных элементов современной фотокамеры.
Линзы объектива
Линзы объектива делают из специальных сортов оптического стекла или оптической пластмассы. Создание линз одно из самых дорогостоящих операций создания фотокамеры. В сравнении стеклянных и пластмассовых линз стоит отметить, то пластмассовые линзы дешевле и легче. В настоящее время большинство объективов недорогих любительских компактных камер изготавливается из пластмассы. Но, такие объективы подвержены царапинам и не так долговечны, примерно через два-три года они мутнеют, и качество фотографий оставляет желать лучшего. Оптика камер подороже изготавливается из оптического стекла.
В настоящее время большинство объективов компактных фотокамер изготавливается из пластмассы.
Между собой линзы объектива склеивают или соединяют при помощи очень точно рассчитанных металлических оправ. Склейку объективов можно встретить намного чаще, нежели металлические оправы.
Оправа объектива
Не менее сложная деталь объектива, это его оправа , так как она должна предельно точно обеспечивать правильное положение линз. Кроме того, в оправу монтируется множество важных устройств, таких как, диафрагма, фокусирующий механизм, затвор. С внешней стороны оправы располагаются кольца для управления фокусировкой и диафрагмой.
Объективы бывают встроенными в корпус фотоаппарата и съемными. На следующем рисунке показан съемный объектив. Такие объективы предназначены для зеркальных фотокамер и крепятся к корпусу при помощи резьбового или байонетного соединения. Объективы на резьбе просто ввинчиваются в оправу объектива. Этот вид крепления надежен, но в настоящее время ушел в прошлое. Его заметил байонет — специальный поворотный замок. На следующем рисунке показано изображение фотокамеры, снабженной байонетным замком. Объектив с байонетным замком устанавливают, совместив метки корпуса камеры и объектива и повернув по часовой стрелке до щелчка. Выгода такого соединения — в его простоте, в возможности смены объектива одним движением.
Примечание: Оптическая схема Тессар — была разработана доктором Паулем Рудольфом, и запатентована 25 апреля 1902 фирмой«Carl Zeiss». Имеет конструкцию из четырех элементов в трёх группах. Третья и четвертая линза склеены. Лепестки диафрагмы размещаются перед задним компонентом.
fototimes.ru
Объективы, часть II. Характеристики и свойства объективов
Читайте также:
Резкость объектива: что это
Насколько объектив резкий? Насколько четкое изображение он может дать? На этот вопрос отвечает разрешающая способность объектива. Мы уже сталкивались с понятием разрешения в контексте цифрового изображения. Мы выяснили, что чем выше разрешение цифрового изображения, тем оно более качественное, более детализированное. В случае с объективом все то же самое. Чем выше его разрешающая способность, тем более детализированную картинку можно получить с этого объектива. Однако, разрешение объектива измеряется совсем иначе, не в количестве точек (как в случае с цифровым изображением). Ведь объектив проецирует на матрицу фотоаппарата изображение, не разбитое на мелкие элементы-пиксели. И его разрешение поэтому измерить сложнее. Тем более, резкость объектива будет зависеть от диафрагмы, на которой ведется съемка, а в случае с зум-объективами, еще и от выбранного фокусного расстояния. Чтобы дать общую характеристику резкости объектива, проводится целое лабораторное исследование, а по его итогам составляются так называемые графики MTF. О том, как читают графики MTF, а также с самими графиками по каждому объективу Nikon, можно ознакомиться на официальном сайте Nikon: https://nikoneurope-ru.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/27512
Однако фотограф работает не в лабораторных условиях, и на резкости итогового изображения влияет масса побочных факторов как технического характера (например, высокое ISO, неправильная выдержка, неточность фокусировки, нехватка глубины резкости), так и прочие обстоятельства. Например, передняя линза объектива может быть загрязнена, при ярком солнце объектив может поймать блик, резкость объектива может портить защитный светофильтр или другие насадки, при фотографировании на улице может быть смог или туман, очень часто резкость кадров портится некорректной компьютерной обработкой.
Поэтому лучше всего о резкости объектива судить не по графикам, а по корректно снятым фотографиям с этого объектива. Ведь оценивать свои фотографии мы будем не математически, а собственными глазами и чувствами.
В интернете сегодня очень много примеров снимков с любой оптики. Их можно найти как на официальных сайтах производителей объективов, так и в тестах, на популярных фотохостингах. Например, на сайте Pixel-Peeper.com собраны миллионы снимков, сделанных пользователями фотохостинга Fliсkr на ту или иную фототехнику.
Снимок, по которому можно оценить резкость объектива. Кадр не смазался на слишком длинной выдержке, фокусировка точна, минимальный уровень цифрового шума.
По этому снимку невозможно оценить резкость объектива. Объект съемки немного смазался в движении, очень много цифровых шумов из-за высокого ISO. Да и в точности фокусировки уверенности нет.
Кстати, посмотрев в интернете примеры снимков на тот или иной объектив, мы еще раз убедимся в том, что даже на самый качественный объектив можно снять плохой кадр — всё зависит от навыков фотографа. Чтобы оценить резкость изображения по фотопримерам, стоит обратить внимание как на центр кадра, так и на его края. В центре кадра объектив всегда имеет самое высокое разрешение, тогда как к его краям оно может заметно снижаться. В самом факте небольшого снижения резкости к краю кадра нет ничего страшного: в конце концов на самом краю фотографии редко располагают значимые объекты. При оценке резкости объектива стоит иметь в виду, что при максимально открытой диафрагме резкость изображения зачастую не так высока, как при F8-F11. На более закрытых диафрагмах резкость опять начинает постепенно снижаться. Поэтому не стоит без необходимости использовать диафрагмы F16-F32.
Если разрешающей способности объектива будет не хватать при практическом его использовании, при полном увеличении снимков мы увидим, что даже с абсолютно точной фокусировкой они будут давать не совсем резкое изображение. Часто в таком случае фотографы говорят “объектив мылит”. “Мылят” частенько самые простые, недорогие объективы, например “китовые”, поставляющиеся в комплекте с камерой. Безусловно, и на “китовую” оптику можно получать прекрасные снимки, однако продвинутые фотографы предпочитают по мере возможности сменить их на более совершенные модели объективов в зависимости от своих задач.
Сравним на фотопримере резкость трех объективов разных классов: зума начального уровня, профессионального зум-объектива и фикс-объектива. Мы выбрали типичных представителей каждого класса, так что результаты сравнения будут в той или иной мере характерны для всех представителей этих категорий оптики. Все кадры сделаны на фотоаппарат Nikon D5300 при диафрагме F8, то есть на пике резкости данных объективов. Сравним фрагменты из центра изображения при 100% увеличении.
Зум-объектив начального уровня. Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor
Зум-объектив профессионального класса Nikon 70-200mm f/4G ED AF-S VR Nikkor
Объектив с постоянным фокусным расстоянием Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor
Каждый фотограф решает для себя сам: какой резкости ему достаточно для своих задач и выбирает соответствующую оптику. О выборе оптики для тех или иных видов фотосъемки мы поговорим еще не раз в следующих уроках. Уже сейчас можно ознакомиться с материалами рубрики “Как это снято?”, чтобы увидеть какими объективами снимают в тех или иных ситуациях.
Субъективные характеристики: “Рисунок” объектива и красота боке
Эти характеристики называются субъективными потому, что их нельзя измерить и оцениваются фотографами исходя из собственных вкусов и творческого опыта. Множество фотографов, особенно занятых не творческой, а технической фотографией вообще не интересуют такие понятия как “рисунок” и боке.
Поскольку каждая модель объектива имеет ту или иную оптическую систему, проецируемое ими на матрицу изображение может различаться не только по резкости, но и по своему художественному характеру. Такой характер изображения, даваемого объективом, фотографы называют “рисунком”. С понятием рисунка соседствует понятие “боке”. Боке — зона нерезкости на фото. Различные объективы дают различное боке. Характер боке зависит от оптической системы объектива и от устройства его механизма диафрагмы. Считается, что чем круглее будет отверстие диафрагмы, тем приятнее получится боке и тем более правильную форму будут иметь круглые блики от точечных источников света на фоне. Производители часто устанавливают в объектив специальные скругленные лепестки диафрагмы для получения красивого боке.
Понятия рисунок и боке чаще всего используются применительно к светосильной оптике и объективам с постоянным фокусным расстоянием, так как считается, что такие объективы обладают ярко выраженным, характерным рисунком. У какого объектива красивее рисунок и лучше боке — решает каждый фотограф сам для себя.
Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor при его максимально открытой диафрагме.
Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor при максимально открытой диафрагме.
Устройство объектива фотоаппарата и органы управления.
Разберемся с тем, какие детали и органы управления расположены на объективе и зачем они нужны.
Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor
Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor
Байонетное крепление. При помощи него объектив устанавливается на фотоаппарат.
Название объектива. Чуть ниже мы научимся расшифровывать все обозначения, используемые в названиях объективов Nikon.
Переключатель между автоматической (A) и ручной (M) фокусировкой объектива.
Включение и выключение оптического стабилизатора (VR — Vibration Reduction) объектива. Имеется только на объективах, оснащенных этим самым стабилизатором.
Кольцо фокусировки. Необходимо для ручной фокусировки объектива.
Шкала выбранного фокусного расстояния. Есть на большинстве зум-объективов, за исключением самых простых. На объективах с постоянным фокусным расстоянием тоже отсутствует за ненадобностью.
Кольцо зумирования. Имеется только у зум-объективов. Необходимо для смены фокусных расстояний объектива (а вместе с этим и угла обзора объектива).
Крепление для бленды. Бленда — это своеобразный “козырёк”, защищающий его переднюю линзу от бликов, которые могут возникнуть при съемке на ярком солнце. Помимо этого, бленда может выполнять защитную функцию, делая переднюю линзу объектива более труднодоступной для пальцев рук и защищая ее от физических повреждений при падении объектива.
Резьба для установки светофильтров на объектив. Каждый объектив имеет определенный диаметр резьбы. Измеряется этот диаметр в миллиметрах: 52 мм, 67 мм, 72 мм, 77 мм. Под каждый диаметр резьбы выпускаются специальные светофильтры. Самый распространенный светофильтр — защитный. Его функция — защищать переднюю линзу объектива от механических повреждений. Светофильтрам будет посвящен отдельный урок, ведь это весьма обширная тема. Как узнать диаметр резьбы под светофильтр вашего объектива? Обычно он написан рядом с его передней линзой. Если же вдруг там он не написан, всегда можно найти характеристики объектива в интернете или инструкции к нему. Помимо этого, можно посмотреть на обратную сторону крышки от объектива. На них часто указан диаметр.
10.Шкала дистанции фокусировки. Есть не на всех объективах. Помогает понять, на какую дистанцию сейчас сфокусирован объектив. Особенно полезна при предметной, пейзажной фотосъемке.
Читаем название объектива. Технологии объективов Nikon
Пример названия объектива
Какое фокусное расстояние у объектива, какая светосила? Подойдет ли он к вашей фотокамере? Всё это можно узнать из названия объектива. Научимся его читать. Прежде всего, в названии объектива указан производитель. Объективы производства компании Nikon называются Nikkor — это фирменное название семейства оптики. В названии объектива это слово может употребляться наравне с названием фирмы-производителя.
Остальное название объектива строится из аббревиатур, обозначающих те или иные технологии и стандарты, и числовых характеристик: фокусное расстояние и светосила.
Мы уже знаем, что фокусное расстояние объектива обозначается в миллиметрах. В случае с зум-объективами указывается самое короткое и самое длинное фокусное расстояние данного через тире. Например: “18 — 55мм”. Если перед нами фикс-объектив, то и его фокусное расстояние обозначается одним числом. Например: “50 мм”. Светосила объектива, как и фокусное расстояние, может быть постоянной и переменной. У некоторых зум-объективов встречается переменная светосила. Тогда так же через черточку указывается светосила объектива при самом коротком фокусном расстоянии и на самом длинном. К примеру: F/3.5-5.6. Если же объектив обладает постоянной светосилой, светосила обозначается одним числом. Например: “F/1.4”.
Среди аббревиатур в названии современного объектива от Nikon могут использоваться следующие:
AF (Autofocus) — автофокусные объективы без встроенного мотора для автоматической фокусировки. Используют мотор, встроенный в фотокамеру. Не все современные фотоаппараты имеют встроенный мотор для фокусировки: у бюджетных аппаратов Nikon его нет.
Такие объективы называются “отверточными”, как и фотокамеры, обладающие встроенным мотором фокусировки. Такое название получено из-за того, что привод автофокуса, выглядывающий из байонета фотоаппарата, похож на отвертку. Этот привод крутит специальный “винтик” на объективе, тем самым перемещая группы линз и наводя объектив на резкость.
Байонет камеры без встроенного привода фокусировки.
Байонет камеры со встроенным приводом фокусировки. Красным квадратом выделена та самая “отвертка”, обеспечивающая связь между объективом типа “AF” и встроенным мотором фокусировки.
Если такой объектив будет установлен на фотокамеру без встроенного привода фокусировки, автофокус не будет работать. Будет возможна только ручная фокусировка.
На сегодня встроенный привод фокусировки имеют фотокамеры начиная с Nikon D7100 и старше: Nikon D600, Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810, Nikon D4, Nikon D4s.
Не имеют встроенный привод фокусировки камеры младше Nikon D7100: Nikon D3200, Nikon D3300, Nikon D5200, Nikon D5300 и другие.
На сегодня “отверточные” объективы считаются практически устаревшими, все новые объективы оснащаются собственными моторами и имеют аббревиатуру “AF-S”.
AF-S (AF-Silent Wave Motor) — автофокусный объектив со встроенным мотором автофокуса. При использовании такого объектива автофокус будет работать на любой цифровой зеркальной фотокамере Nikon.
SWM (Silent Wave Motor) — ультразвуковой мотор фокусировки. Используется в объективах стандарта AF-S.
G (G-type) — Объективы без кольца управления диафрагмой. Кольцо управления не нужно при использовании современных фотоаппаратов, поэтому от него решили избавиться. Однако, объективы серии G не получится использовать на старых, полностью механических фотоаппаратах типа Nikon FM3a, Nikon FM10
Micro (Macro) — предназначенные для макросъемки объективы. Обладают короткой минимальной дистанцией фокусировки, что позволяет снимать предметы очень крупным планом.
PC-E (Perspective Control) — тилт-шифт объективы, объективы с коррекцией перспективы.
ED — в объективе использованы специальные линзы для снижения хроматических аберраций.
AS — в объективе используются асферические линзы.
IF (Internal focus) — объектив с внутренней фокусировкой. При фокусировке передняя линза объектива остается неподвижной. Таким образом повышается надежность объектива.
RF (Rear Focusing) — почти то же самое, что IF. Только фокусировка осуществляется задними оптическими элементами с малым весом, а значит занимает меньше времени.
DC (Defocus Control) — функция контроля зоны нерезкости. Включив ее, можно добиться более красивого боке.
VR (Vibration Reduction) — очень важная функция: стабилизатор изображения.
N (Nano Crystal Coat) — за счет нанесения на линзы объективы нанокристаллов уменьшается подверженность объектива к бликам, получается более контрастное изображение.
AF-D, D (AF-Distance Information) — объективы, передающие камере информацию о дистанции до объекта. Сегодня эта возможность есть у всех объективов. Объективы, маркирующиеся аббревиатурами AF-D и D — это не самые новые объективы.
DX — объектив разработан для камер с матрицами формата APS-C. Объектив проецирует изображение небольшого размера, как раз для уменьшенной матрицы APS-C. Так что если поставить его на камеру с полнокадровой матрицей (а это вполне возможно), по краям кадра будет очень сильное затемнение. Современные полнокадровые камеры Nikon имеют режим совместимости с DX-оптикой. В таком режиме фотокамера будет получать изображение не со всей площади матрицы, а с области, равной по площади матрице формата APS-C. То есть никакого виньетирования (затемнения краев) не будет, но и полнокадровый аппарат превратиться в кроп-камеру.
FX — объектив, разработанный для использования с полнокадровыми фотоаппаратами. В полной мере может использоваться и с камерами APS-C.
CX — объективы, разработанные для использования с фотокамерами системы Nikon 1. Несовместимы с зеркальными аппаратами Nikon, имеющими байонет Nikon F.
Теперь мы запросто сможем расшифровать названия объективов Nikkor, узнать об их основных характеристиках, технологиях и стандартах.
Подробнее с технологиями и аббревиатурами, использующимися в названиях объективов можно познакомиться на сайте Nikon: http://www.nikon.ru/ru_RU/product/nikkor-lenses/glossary
На этом тема изучения объективов не окончена. В следующих уроках нам предстоит узнать как классифицируются объективы по углу обзора, как меняется передача пространства и перспективы на объективах с различным фокусным расстоянием, как работать с глубиной резкости.
Читайте также:
prophotos.ru
Устройство фотоаппарата
В предыдущей статье в разделе технических основ фотодела мы рассматривали виды фотоаппаратов. Если кто не читал статью, настоятельно рекомендую ознакомиться, потому что тема сегодняшней статьи будет перекликаться с предыдущей. Для всех остальных еще раз повторю резюме. Существует три типа фотоаппаратов: компактные, беззеркальные и зеркальные. Компактные – самые простые, а зеркальные – самые продвинутые. Практический вывод статьи заключался в том, что для более-менее серьезного занятия фотографией следует остановить свой выбор на беззеркалках и зеркалках.
Сегодня мы поговорим об устройстве фотоаппарата. Как и в любом деле, нужно понимать принцип работы своего инструмента для уверенного управления. Не обязательно досконально знать устройство, но основные узлы и принцип действия понимать надо. Это позволит взглянуть на фотоаппарат с другой стороны – не как на черный ящик со входным сигналом в виде света и выходом в виде готового изображения, а как на устройство, в котором вы разбираетесь и понимаете, куда дальше проходит свет и как получается итоговый результат. Компактные камеры затрагивать не будем, а поговорим о зеркальных и беззеркальных аппаратах.
Устройство зеркального фотоаппарата
Глобально фотоаппарат состоит из двух частей: фотоаппарата (его еще называют body — тушка) и объектива. Тушка выглядит следующим образом:
Тушка — вид спереди
Тушка – вид сверху
А вот так выглядит фотоаппарат в комплекте с объективом:
Теперь посмотрим на схематическое изображение фотоаппарата. Схема будет отображать структуру фотоаппарата “в разрезе” с такого же ракурса, как на последнем изображении. На схеме цифрами обозначены основные узлы, которые мы и будем рассматривать.
Объектив представляет собой набор линз, которые пропускают свет и формируют изображение. Конструкция объективов, их типы и особенности не входят в данную статью. Поэтому рассмотрим их позже, а сейчас двигаемся дальше.
- Внутри объектива находится диафрагма. Она представляет собой набор лепестков, которые накладываются друг на друга и образуют отверстие круглой формы.
В зависимости от того, на какое расстояние будет сдвинут лепесток от начального положения, будет зависеть площадь кружка. Итак, мы пришли к тому, что диафрагма служит для регулирования количества пропускаемого света. Она имеет свойство открываться и закрываться. При полностью закрытой диафрагме площадь отверстия минимальна и света проходит также минимум, при полностью открытой – наоборот. Часть света, которая прошла через диафрагму, через дальнейший набор линз попадает на полупрозрачное зеркало 3. Если снять объектив, то первое, что вы увидите внутри, будет зеркало. Вернитесь в начало статьи, посмотрите на первое изображение и вы увидите не что иное, как зеркало. На нем световой поток разделяется на две части.
Первая часть потока поступает на систему фокусировки 4. Система фокусировки представляет собой несколько фазовых датчиков, которые определяют, находится ли изображение в фокусе или нет и выдают задание на перемещение линз так, чтобы нужный объект попал в фокус.
Вторая часть светового потока поступает на фокусировочный экран 5, который позволяет фотографу оценить точность фокусировки и увидеть, какой будет ГРИП (глубина резко изображаемого пространства) в итоговом снимке. Над фокусировочным экраном, который представляет собой матовое стекло, расположена выпуклая линза, увеличивающая картинку.
После фокусировочного экрана свет поступает в пентапризму. Изображение, поступающее с объектива 1 на зеркало 3, является перевернутым. Пентапризма состоит из двух зеркал, которые переворачивают изображение, чтобы в итоге в видоискателе оно отображалось нормальным. Выступ сверху характерен для зеркалок и представляет собой не что иное, как пентапризму.
С пентапризмы свет поступает в видоискатель, в котором мы и видим итоговое нормальное (не перевернутое) изображение. Основными характеристиками видоискателя являются его покрытие, размер и светлость. В современных зеркалках покрытие видоискателя составляет 96-100%. Если оно меньше 100%, то получаемая фотография будет немного больше, чем видит фотограф. Но, во-первых, это незначительно, а, во-вторых, больше — не меньше. При высоком разрешении матриц в современных камерах лишнее можно “отрезать”. Размер видоискателя определяется его площадью, а светлость – качеством и светопропускаемостью стекол, из которых он изготовлен. Чем видоискатель больше и стекла светлее, тем легче фотографу будет фокусироваться и определять, попал ли нужный объект в фокус. В целом работать со светлыми и большими видоискателями одно удовольствие, но устанавливаются они только в топовые камеры и фотоаппараты уровня выше среднего.
В зависимости от того, на какое расстояние будет сдвинут лепесток от начального положения, будет зависеть площадь кружка. Итак, мы пришли к тому, что диафрагма служит для регулирования количества пропускаемого света. Она имеет свойство открываться и закрываться. При полностью закрытой диафрагме площадь отверстия минимальна и света проходит также минимум, при полностью открытой – наоборот.После настройки всех параметров, кадрирования и фокусировки фотограф нажимает кнопку спуска. При этом зеркало поднимается и поток света попадает на главный элемент фотоаппарата – матрицу.
Как видите, поднимается зеркало и открывается затвор 1. Затвор в зеркалках механический и определяет время, в течении которого свет будет поступать на матрицу 2. Это время называется выдержкой. Также его называют временем экспонирования матрицы. Основные характеристики затвора: лаг затвора и его скорость. Лаг затвора определяет, как быстро откроются шторки затвора после нажатия кнопки спуска – чем меньше лаг, тем больше вероятность, что вон та проносящаяся мимо вас машина, которую вы пытаетесь снять, получится в фокусе, не смазана и скадрирована так, как вы это сделали при помощи видоискателя. У зеркалок и беззеркалок лаг затвора небольшой и измеряется в мс (миллисекундах). Скорость затвора определяет минимальное время, в течении которого будет открыт затвор – т.е. минимальную выдержку. На бюджетных камерах и камерах среднего уровня минимальная выдержка – 1/4000 с, на дорогих (в основном полнокадровых) – 1/8000 с. Когда зеркало поднято, свет не поступает ни на систему фокусировки, ни на пентапризму через фокусировочный экран, а попадает прямо на матрицу через открытый затвор. Когда вы делаете кадр зеркальным фотоаппаратом и при этом все время смотрите в видоискатель, то после нажатия на спуск вы на время увидите черное пятно, а не изображение. Это время определяется выдержкой. Если установить выдержку 5 с, к примеру, то после нажатия на кнопку спуска вы будете наблюдать черное пятно в течении 5 секунд. После окончания экспонирования матрицы зеркало возвращается в исходное положение и свет опять поступает в видоискатель. ЭТО ВАЖНО! Как видите, существуют два основных элемента, регулирующих поток света, попадающий на сенсор. Это диафрагма 2 (см. предыдущую схему), которая определяет количество пропускаемого света и затвор, который регулирует выдержку – время, за которое свет попадает на матрицу. Эти понятия лежат в основе фотографии. Их вариациями достигаются различные эффекты и важно понять их физический смысл.
Матрица фотоаппарата 2 представляет собой микросхему со светочувствительными элементами (фотодиодами), которые реагируют на свет. Перед матрицей стоит светофильтр, который отвечает за получение цветной картинки. Двумя важными характеристиками матрицы можно считать ее размер и соотношение сигнал/шум. Чем выше и то, и другое, тем лучше. Подробнее о фотоматрицах мы поговорим в отдельной статье, т.к. это очень обширная тема.
С матрицы изображение поступает на АЦП (аналого-цифровой преобразователь), оттуда в процессор, обрабатывается (или не обрабатывается, если ведется съемка в RAW) и сохраняется на карту памяти.
Еще к важным деталям зеркалок можно отнести репетир диафрагмы. Дело в том, что фокусировка производится при полностью открытой диафрагме (насколько это возможно, определяется конструкцией объектива). Выставляя в настройках закрытую диафрагму, фотограф не видит изменений в видоискателе. В частности, ГРИП остается постоянной. Чтобы увидеть, каким будет выходной кадр, можно нажать на кнопку, диафрагма прикроется до установленного значения и вы увидите изменения до нажатия на кнопку спуска. Репетир диафрагмы устанавливается на большинстве зеркалок, но мало кто им пользуется: новички часто о нем не знают или не понимают назначения, а опытные фотографы примерно знают, какой будет ГРИП в тех или иных условиях и им легче сделать пробный кадр и в случае необходимости поменять настройки.
Устройство беззеркального фотоаппарата
Давайте сразу посмотрим на схему и будем обсуждать предметно.
Беззеркалки не в пример проще зеркалок и по сути являются их упрощенным вариантом. В них нет зеркала и сложной системы фазовой фокусировки, а также установлен видоискатель другого типа.
Световой поток попадает через объектив на матрицу 1. Естественно, свет проходит через диафрагму в объективе. Она не обозначена на схеме, но, думаю, по аналогии с зеркалками вы догадались, где она расположена, ведь объективы зеркалок и беззеркалок по конструкции практически не отличаются (разве что размерами, байонетом и количеством линз). Более того, большинство объективов от зеркалок через переходники можно установить на беззеркалки. В беззеркалках нет затвора (точнее, он электронный), поэтому выдержка регулируется временем, в течении которого матрица включена (принимает фотоны). Что касается размера матрицы, то он соответствует формату Micro 4/3 или APS-C. Второй используется чаще и полностью соответствует матрицам, встраиваемым в зеркалки от бюджетного до продвинутого любительского сегмента. Сейчас стали появляться полнокадровые беззеркалки. Думаю, в будущем количество FF (Full Frame — полнокадровых) беззеркалок будет увеличиваться.
На схеме цифрой 2 обозначен процессор, на который поступает информация, полученная матрицей.
Под цифрой 3 изображен экран, на который выводится изображение в режиме реального времени (режим Live View). В отличии от зеркалок в беззеркалках это не сложно сделать, потому что световой поток не преграждается зеркалом, а беспрепятственно поступает на матрицу.
В общем все выглядит просто замечательно – убраны сложные конструктивные механические элементы (зеркало, датчики фокусировки, фокусировочный экран, пентапризма, затвор). Это значительно облегчило и удешевило производство, уменьшило в размере и весе аппараты, но также создало массу других проблем. Надеюсь, вы помните их из раздела о беззеркалках в статье о типах фотоаппаратов. Если нет, то сейчас мы их обсудим, попутно разбирая, какими техническими особенностями обусловлены эти недостатки.
Первая главная проблема – видоискатель. Так как свет попадает прямо на матрицу и никуда не отражается, то мы не можем видеть изображение напрямую. Мы видим лишь то, что попадает на матрицу, потом непонятным образом преобразуется в процессоре и выводится на непонятно какой экран. Т.е. в системе существует множество погрешностей. Мало того, у каждого элемента имеются свои задержки и изображение мы видим не сразу, что неприятно при съемке динамических сцен (из-за постоянно улучшающихся характеристик процессоров, экранов видоискателей и матриц это не так критично, но все равно имеет место быть). Изображение выводится на электронный видоискатель, у которого высокое разрешение, но которое все равно не сравнится с разрешением глаза. Электронные видоискатели имеют свойство слепнуть при ярком свете из-за ограниченной яркости и контрастности. Но более чем вероятно, что в будущем эту проблему преодолеют и чистое изображение, пропущенное через ряд зеркал канет лету также, как и “правильная пленочная фотография”.
Вторая проблема возникла из-за отсутствия фазовых датчиков автофокуса. Вместо них используется контрастный метод, который по контуру определяет, что должно быть в фокусе, а что – нет. При этом линзы объектива перемещаются на определенное расстояние, определяется контрастность сцены, линзы перемещаются опять и снова определяется контрастность. И так до тех пор, пока не будет достигнута максимальная контрастность и камера не сфокусируется. Это занимает слишком много времени и такая система менее точна, чем фазовая. Но в то же время контрастный автофокус представляет собой программную функцию и не занимает дополнительного места. Сейчас в матрицы беззеркалок уже научились встраивать фазовые датчики, получив гибридный автофокус. По скорости он сопоставим с системой автофокусировки у зеркалок, но пока что устанавливается только в избранных дорогих моделях. Думаю, в будущем эта проблема также будет решена.
Третья проблема представляет собой низкую автономность из-за напичканности электроникой, которая постоянно работает. Если фотограф работает с камерой, то все это время свет поступает на матрицу, постоянно обрабатывается процессором и выводится на экран или электронный видоискатель с высокой скоростью обновления – фотограф ведь должен видеть происходящее в реальном времени, а не в записи. Кстати, последний (я про видоискатель) тоже потребляет энергию, и не мало, т.к. его разрешение высоко и яркость с контрастностью должны быть на уровне. Отмечу, что при увеличении плотности пикселей, т.е. при уменьшении их размера при одном и том же энергопотреблении неизбежно снижается яркость и контрастность. Поэтому на питание качественных экранов с высоким разрешением расходуется много энергии. В сравнении с зеркалками количество кадров, которое можно сделать от одного заряда батареи, в несколько раз меньше. Пока что эта проблема критична, потому что значительно уменьшить энергопотребление не получится, а рассчитывать на прорыв в элементах питания не приходится. По крайней мере такая проблема долгое время существует на рынке ноутбуков, планшетов и смартфонов и ее решение успехом не увенчалось.
Четвертая проблема представляет собой как преимущество, так и недостаток. Речь идет об эргономике камеры. Вследствие избавления от “ненужных элементов” зеркалочного происхождения уменьшились размеры. Но беззеркалки пытаются позиционировать как замену зеркалкам и размеры матриц это подтверждают. Соответственно, используются объективы не самого маленького размера. Небольшая беззеркалка, похожая на цифрокомпакт, просто исчезает из поля зрения при использовании телевика (объектива с большим фокусным расстоянием, сильно приближающим объекты). Также многие элементы управления спрятаны в меню. В зеркалках они вынесены на корпус в виде кнопок. Да и просто приятнее работать с аппаратом, который нормально ложится в руку, не норовит выскользнуть и в котором можно наощупь, не задумываясь оперативно менять настройки. Но размер камеры – это палка о двух концах. С одной стороны большой размер обладает выше описанными преимуществами, а с другой — малая камера помещается в любой карман, ее можно чаще брать с собой и люди обращают на нее меньше внимания.
Что касается пятой проблемы, то она связана с оптикой. Пока что существует множество байонетов (типов креплений объективов к камерам). Под них сделано на порядок меньше объективов, чем под байонеты основных систем зеркалок. Проблема решается установкой переходников, с помощью которых на беззеркалках можно использовать абсолютное большинство зеркалочных объективов. Простите за каламбур)
Устройство компактного фотоаппарата
Что касается компактов, то у них масса ограничений, основным из которых является малый размер матрицы. Это не позволяет получить картинку с низким шумом, высоким динамическим диапазоном, качественно размыть фон и накладывает еще массу ограничений. Далее идет система автофокусировки. Если в зеркалках и беззеркалках используется фазовый и контрастный виды автофокуса, которые относятся к пассивному типу фокусировки, так как ничего не излучают, то в компактах используется активный автофокус. Камерой излучается импульс инфракрасного света, который отражается от объекта и попадает обратно в камеру. По времени прохождения этого импульса определяется расстояние до объекта. Такая система работает очень медленно и не работает на значительных расстояниях.
В компактах используется несменная низкокачественная оптика. Для них недоступен широкий набор аксессуаров, как для старших собратьев. Визирование происходит в режиме Live View по дисплею или через видоискатель. Последний представляет собой обычное стекло не очень хорошего качества, не связан с оптической системой фотоаппарата, из-за чего возникает неправильное кадрирование. Особенно сильно это проявляется при съемке близлежащих объектов. Продолжительность работы компактов от одного заряда невелика, корпус маленький и его эргономичность еще намного хуже, чем у беззеркалок. Количество доступных настроек ограничено и они спрятаны в глубине меню.
Если говорить об устройстве компактов, то оно простое и представляет собой упрощенную беззеркалку. Здесь меньше и хуже матрица, другой тип автофокуса, нет нормального видоискателя, отсутствует возможность замены объективов, невысокая продолжительность работы от аккумулятора и непродуманная эргономика.
Вывод
Вкратце мы рассмотрели устройство фотоаппаратов различных типов. Думаю, теперь вы имеете общее представление о внутреннем строении камер. Эта тема очень обширна, но для понимания и управления процессами, происходящими при съемке теми или иными фотоаппаратами при различных настройках и с разной оптикой вышеизложенной информации, думаю, будет достаточно. В дальнейшем мы все-таки поговорим об отдельных важнейших элементах: матрице, системах автофокусировки и объективах. А пока давайте на этом остановимся.
foto-osnova.ru