В своем большинстве, представленные сегодня на рынке фотокамеры укомплектованы объективами с изменяющимся фокусным расстоянием, так называемыми zoom-объективами. Качество zoom-объективов сегодня достаточно высокое, что дает возможность фотографу увеличить спектр доступных ему технических приемов. К примеру, увеличив фокусное расстояние (zoom-in) мы имеем возможность делать достаточно качественные снимки наиболее интересных моментов спортивных состязаний, даже если объекты съемки находятся на значительном от нас удалении. При уменьшении же фокусного расстояния (zoom-out) можно существенно увеличить угол обзора, чтобы сфотографировать пейзажи, интерьеры или большие группы людей.

Сегодня линзы для цифровых фотоаппаратов разрабатываются при помощи компьютеров, проходят большое количество тестов на качество, на них наносятся специальные химические составы в целях повышения пропускной способности (увеличения светосилы). Далее уже на этой основе производятся объективы с использованием ударопрочного пластика и других спец материалов. Качество таких объективов намного выше, чем у их аналогов изготовленных даже несколькими годами раньше. Главная задача объективов заключается в том, чтобы собирать лучи отраженного от объекта съемки света и фокусировать их с достаточной резкостью на поверхности цифровой матрицы. Объективы высокого качества решают эту задачу превосходно, но некоторые другие, не вошедшие в их перечень, делают необходимым для нас ознакомление с рядом характеризующих их работу параметров, которые непосредственно влияют на качество конечного снимка.

Если вы являетесь обладателем цифровой камеры с zoom-объективом, то здесь вы узнаете, как правильно им пользоваться в качестве нормального, телескопического или широкоугольного объектива. Кроме этого, вы получите представление о том, как добиться хорошего решения для своих творческих замыслов и как наиболее эффективно пользоваться различными типами фотообъективов.

Принцип работы объектива

Возможно, это будет для вас сюрпризом, но фотографию можно получить и при полном отсутствии объектива. Можно сделать примитивную фотокамеру взяв за основу обычную коробку, и проделать в одной из ее сторон небольшое отверстие. Несмотря на такое примитивное устройство, данная камера имеет возможность сфокусировать изображение и отразить его на фотопленке. Для того чтобы получить фотографию с помощью данного фотоаппарата, в темном помещении необходимо уложить в коробку лист светочувствительного материала, после этого проделанное отверстие необходимо закрыть светонепроницаемым скотчем.

Отлепляя скотч (подобие срабатыванию затвора) открывая при этом отверстие (своеобразное подобие диафрагмы), мы тем самым осуществляем экспозицию листа фотобумаги или фотопленки, которые мы предварительно разместили внутри коробки. Для завершения экспозиции, мы снова залепляем скотчем «диафрагму». Далее, в темном помещении, достаем лист экспонированного фотоматериала, и после проявки получаем, может быть и не слишком качественный, но все же самый настоящий фотоснимок.

На рисунке показано как при прохождении света через отверстие исходный предмет отображается на противоположной стороне камеры в перевернутом виде.

Существует такое оптическое свойство света, как преломление при прохождении границ сред с отличными друг от друга плотностями. Мы можем наблюдать это явление, когда, к примеру, размешиваем сахар в чашке с чаем. Ложечка как будто надломлена на границе воздуха и воды.Происходит это по той причине, что скорость распространения света в воздухе больше чем скорость его распространения в воде.

Подобный эффект преломления происходит и при прохождении света сквозь границу воздуха и стекла. При специально определенном радиусе искривления стекла в линзах, лучи света вынуждены преломляться таким образом, что изображение объектов которые находятся перед линзой полностью фокусируется на пленке или цифровой матрице.

На рисунке. Если в отверстие вставить линзу, мы получим практически функционирующую фотокамеру. На данном рисунке фокусное расстояние обозначено буквой F.

Фокусным расстоянием линзы, называется расстояние между ее оптическим центром и точкой фокусировки изображения. Чтобы лучше это представить, можно вспомнить, как в детстве мы старались поджечь предмет при помощи увеличительного стекла. След от фокусируемого нами на предмете луча света представлял собой по форме белый круг. Приблизив или удалив стекло от поверхности предмета, мы тем самым увеличивали или уменьшали его размер. Именно тогда, когда размер кружка становился минимальным и предмет начинал гореть, можно было сказать, что линза в этот момент находится в фокусе. Это расстояние от оптического центра линзы до поверхности предмета и называется фокусным расстоянием линзы.

На рисунке схематично показано фокусное расстояние объектива, где:

а – оптическая схема главного фокусного расстояния F, где отрезок НН задняя главная плоскость, DD – диафрагма.

б – способ приблизительного определения главного фокусного расстояния.

Фокусное расстояние объектива это одна из физических характеристик, которая является постоянной величиной. Однако одинаковый объектив с неизменным фокусным расстоянием в различных фотоаппаратах может выполнять функцию как широкоугольного так и телескопического. Все дело в том, что понятие «нормальный» или «широкоугольный» определяется размером пленки или цифровой матрицы, применяемыми в данной конкретной фотокамере. Чем меньше размер матрицы, тем большее увеличение будет давать вам ваш объектив. В наше время в цифровых фотоаппаратах используется достаточно обширная линейка разнообразных размеров цифровых матриц. При всем при этом, естественно, для получения одинаковых по размеру снимков, требуется практически такая же по разнообразию фокусных расстояний и линейка объективов. Для того, чтобы избежать в этом случае недоразумений, фирмы, производящие цифровую фототехнику всегда пытаются привести как действительное, так и эквивалентное фокусное расстояние объектива, пересчитанным под стандартный типоразмер 35-мм пленки. К примеру: цифровая фотокамера имеет фокусное расстояние объектива равное 7.5 мм, что эквивалентно объективу, имеющему фокусное расстояние 50 мм при обычной 35-мм пленочной фотокамере. Так как действительные фокусные расстояния объектива цифровых фотокамер меняются в довольно широком диапазоне, то в литературе обычно оперируют только их эквивалентными фокусными расстояниями, соответствующими обычным 35-мм пленочным фотоаппаратам.

Основные характеристики объектива.

Кроме фокусного расстояния, существуют еще и такие основные характеристики объектива, как относительное отверстие (диафрагма), угол поля изображения, светосила, разрешающая способность и глубина резкости.

Относительное отверстие (диафрагма), это отношение диаметра отверстия для прохождения света объектива к величине, определяющей главное фокусное расстояние.

Обычно принято применять следующую линейку относительных отверстий: 1/0,7; 1/1; 1/1,4; 1/2; 1/2.8; 1/4 и т.д. В целях экономии места в процессе оцифровки шкал обычно используются только числа знаменателей этого ряда: 0,7; 1; 1,4; 2; 2,8; 4 и т.д.

Объективы, имеющие большее относительное отверстие имеют преимущества перед другими при недостаточной освещенности, когда при съемке используется короткая выдержка. При этом стоит отметить, что увеличение относительного отверстия обычных объективов приводит к снижению качества изображения фотоснимка. В данном случае дефекты изображения создаются в главной степени краевыми зонами линз.

Светосилой объектива, называется способность передавать тот или иной уровень освещенности проецируемого изображения при данной яркости фотографируемого объекта.

Геометрические параметры относительного отверстия объектива всегда немного больше реальной, соответствующей ему светосилы, это объясняется тем, что при прохождении света через линзы объектива, часть светового потока непременно будет теряться за счет поглощения его в массе стекла и отражения от поверхности самих линз, граничащих с воздухом.

В современных качественных объективах эти потери составляют менее 2—3%.

Когда свет падает на какой-либо предмет, освещая его, то принято говорить об его освещенности, которая создается источником света. В том случае, когда свет отражается от объекта и воспринимается цифровой матрицей, то говорится о яркости объекта. Чем большую освещенность объекта может обеспечить объектив, тем изображение на снимке будет ярче.

Угол поля изображения. Само поле изображения и его угол определяют возможность использовать объектив для съемки на том или ином формате кадра, также это определяет принадлежность данного объектива к нормальным, короткофокусным или длиннофокусным. Круг, диаметр которого соответствует диагонали цифровой матрицы. называется используемым полем изображения.

Угол W, образующийся лучами, проходящими через главную точку линзы и через крайние точки диагонали цифровой матрицы, и есть угол поля изображения. Угол Y, образующийся при продолжении этих лучей в предметном пространстве, будет называться угол поля зрения объектива.

При выборе сменного объектива необходимо учесть, что каждый объектив всегда рассчитывается на определенный размер цифровой матрицы. К примеру, у объектива А фокусное расстояние 85 мм, а величина угла поля изображения 28 градусов, а объектив Б — имеет фокусное расстояние 65 мм и величина угла поля изображения 65 градусов. Несмотря на то, что объектив А имеет большее фокусное расстояние, применять его для съемки на формат, подобный формату пленки 6 х 6 нельзя: он сможет обеспечить резкость только в пределах расчетной величины поля изображения при формате 24 х 36.

Разрешающая способность объектива. Это способность передавать как можно более мелкие детали снимаемого объекта. Численно данная особность выражается количеством штрихов на 1 мм в изображении на специальных испытательных таблицах — радиальных или штриховых тестов, которые фотографируют испытуемым объективом.

Разрешающая способность объектива зависит от разных причин. Огромное значение здесь имеют аберрации, контрастность объекта съемки, характеристики цифровой матрицы и другие факторы.

Объективы принято подразделять по отношению фокусного расстояния к диагонали кадра на нормальные, длиннофокусные и короткофокусные.

При установке диафрагмы во время съемки нужно учитывать, что разрешающая способность объектива увеличивается при уменьшении относительного отверстия от 5,6 до 8. При дальнейшем уменьшении относительного отверстия — 11, 16 и т.д. — разрешающая способность объектива уменьшается (следствие результата повышающегося влияния дифракции света). Оптимальное значение диафрагмы, которое не снижает раз¬решающую способность объектива, находится в пределах величин от 5,6 до 8.

Глубина резкости (глубина резко изображаемого пространства) находится в непосредственной зависимости от величины относительного отверстия объектива. Чем меньше относительное отверстие объектива, тем больше глубина резкости, и наоборот. Следовательно, чем более протяженность объекта съемки в глубину, тем большие значения диафрагмы необходимо использовать при фотосъемке (если вы желаете получить резкое изображение по всей глубине фотоснимка).