Апертура объектива: Числовая апертура объектива микроскопа – Статьи на сайте Четыре глаза

Содержание

Качество изображения

Разрешающая способность микроскопа

Качество изображения определяется разрешающей способностью микроскопа, т.е. минимальным расстоянием, на котором оптика микроскопа может различить раздельно две близко расположенные точки. разрешающая способность зависит от числовой апертуры объектива, конденсора и длины волны света, которым освещается препарат. Числовая апертура (раскрытие) зависит от угловой апертуры и показателя преломления среды, находящейся между фронтальной линзой объектива и конденсора и препаратом.

Угловая апертура объектива - это максимальный угол (AOB), под которым могут попадать в объектив лучи, прошедшие через препарат. Числовая апертура объектива равна произведению синуса половины угловой апертуры на показатель преломления среды, находящейся между предметным стеклом и фронтальной линзой объектива. N.A. = n • sinα где, N.A. - числовая апертура; n - показатель преломления среды между препаратом и объективом; sinα - синус угла α равного половине угла АОВ на схеме.

Таким образом, апертура сухих систем (между фронтальной линзой объектива и препаратом-воздух) не может быть более 1 (обычно не более 0,95). Среда, помещаемая между препаратом и объективом, называется иммерсионной жидкостью или иммерсией, а объектив, рассчитанный для работы с иммерсионной жидкостью, называют иммерсионным. Благодаря иммерсии с более высоким показателем преломления чем у воздуха, можно повысить числовую апертуру объектива и, следовательно, разрешающую способность.

Числовая апертура объективов всегда гравируется на их оправах.
Разрешающая способность микроскопа зависит также от апертуры конденсора. Если считать апертуру конденсора равной апертуре объектива, то формула разрешающей способности имеет вид R=λ/2NA, где R - предел разрешения; λ - длина волны; N.A - числовая апертура. Из этой формулы видно, что при наблюдении в видимом свете (зеленый участок спектра - λ=550нм), разрешающая способность (предел разрешения) микроскопа не может быть > 0,2мкм

Влияние числовой апертуры объектива микроскопа на качество изображения

Объектив с достаточной апертурой (видны отдельные клетки) Объектив с низкой апертурой (недостаточная апертура объектива )
 

 

Пути повышения оптической разрешающей способности

Выбор большого угла светового конуса, как со стороны объектива, так и со стороны источника освещения. Благодаря этому, возможно, собрать в объективе более преломленные лучи света от очень тонких структур. Таким образом, первый путь повышения разрешения - это использование конденсора, числовая апертура которого соответствует числовой апертуре объектива.

Второй способ - использование иммерсионной жидкости между фронтальной линзой объектива и покровным стеклом. Так мы воздействуем на показатель преломления среды n, описанный в первой формуле. Его оптимальное значение, рекомендуемое для иммерсионных жидкостей, составляет 1.51.

Иммерсионные жидкости

Иммерсионные жидкости необходимы для увеличения числовой апертуры и соответственно повышения разрешающей способности иммерсионных объективов, специально рассчитанных для работы с этими жидкостями и, соответствующим образом, маркированными. Иммерсионные жидкости, помещенные между объективом и препаратом, имеют более высокий показатель преломления, чем воздух. Поэтому, отклоненные мельчайшими деталями объекта лучи света, не рассеиваются, выходя из препарата, и попадают в объектив, что приводит к повышению разрешающей способности.

Существуют объективы водной иммерсии (маркированные белым кольцом), масляной иммерсии (черное кольцо), глицериновой иммерсии (желтое кольцо), монобромнафталиновой иммерсии (красное кольцо). В световой микроскопии биологических препаратов применяются объективы водной и масляной иммерсии. Специальные кварцевые объективы глицериновой иммерсии пропускают коротковолновое ультрафиолетовое излучение и предназначены для ультрафиолетовой (не путать с люминесцентной) микроскопии (то есть для изучения биологических объектов, избирательнопоглощающих ультрафиолетовые лучи). Объективы монобромнафталиновой иммерсии в микроскопии биологических объектов не используются.

В качестве иммерсионной жидкости для объектива водной иммерсии используется дистиллированная вода, масляной иммерсии - природное (кедровое) или синтетическое масло с определенным показателем преломления.

В отличие от других иммерсионных жидкостей масляная иммерсия является гомогенной, так как имеет показатель преломления равный или очень близкий показателю преломления стекла. Обычно этот показатель преломления (n) рассчитан для определенной спектральной линии и определенной температуры и указывается на флаконе с маслом. Так, например, показатель преломления иммерсионного масла для работы с покровным стеклом для спектральной линии D в спектре натрия при температуре =20°С равен 1,515 (nD 20 = 1,515 ), для работы без покровного стекла (nD 20 = 1,520).

Для работы с объективами-апохроматами нормируется также дисперсия, то есть разность показателей преломления для различных линий спектра.

Использование синтетического иммерсионного масла предпочтительнее, поскольку его параметры более точно нормируются, и оно в отличие от кедрового, не засыхает на поверхности фронтальной линзы объектива.

Учитывая вышесказанное, ни в коем случае нельзя пользоваться суррогатами иммерсионного масла и, в частности, вазелиновым маслом. При некоторых способах микроскопии для увеличения апертуры конденсора, иммерсионная жидкость (чаще дистиллированная вода) помещается между конденсором и препаратом.

С иммерсионным маслом
Без иммерсионного масла

 

Апертура объектива

Как выбрать объектив для микроскопа?

Определяющими характеристиками объектива являются увеличение и разрешение, которое определяется значением апертуры. Когда речь идет о том, какой набор увеличений должен обеспечить микроскоп, проблем не возникает. Пользователь знает масштаб своих объектов и уверенно называет цифры. Когда речь идет об апертуре объектива, возникают проблемы. Это понятно, поскольку пользователь хочет получать возможно более четкие изображения, но обычно не соотносит вид изображения и значение апертуры объектива.

В этой статье приведены некоторые иллюстрации для объективов с разной апертурой.
Согласно Википедии: апертура (лат. apertura — отверстие) в оптике — характеристика оптического прибора, описывающая его способность собирать свет и противостоять дифракционному размытию деталей изображения. Апертура объектива — это диаметр D светового пучка на входе в объектив и целиком проходящего через его апертурную диафрагму. Эта величина также определяет дифракционный предел разрешения объектива. Для оценки разрешающей способности в угловых секундах используется формула 140/D, где D — апертура объектива в миллиметрах.
Чем выше значение D, тем меньше деталь изображения, которую возможно четко увидеть, тем лучше объектив.
Изображения структур для данной статьи получены на металлографическом микроскопе МИ-1 производства ОАО «Оптоэлектронные системы». Для каждого объектива получено по два изображения с различными значениями апертурной диафрагмы микроскопа – 1и 6.

Изображения «как получено»

Сначала приводим набор структур без редактирования при 1000х.

   
                                         а                                             б 

Рисунок 1. Изображения структуры чугуна; апертура объектива 07, производитель «Оптоэлектронные системы», г. Минск; а - апертурная диафрагма 1, б - апертурная диафрагма 6

   
                                        а                                            б 

Рисунок 2. Изображения структуры чугуна; апертура объектива 072, производитель ЛОМО; а - апертурная диафрагма 1, б - апертурная диафрагма 6.

   
                                          а                                              б 

Рисунок 3. Изображения структуры чугуна; апертура объектива 09, производитель «Оптоэлектронные системы», г. Минск; а - апертурная диафрагма 1, б - апертурная диафрагма 6

   
                                      а                                             б 

Рисунок 4. Изображения структуры чугуна; апертура объектива 09, производство Германия; а - апертурная диафрагма 1, б - апертурная диафрагма 6

Сравнение нередактированных изображений показывает, что качество немецкого объектива существенно выше; кроме того, у него другая цветопередача. Тем не менее, сравнение изображений при апертурной диафрагме микроскопа в значении 1 показывает, что детали структуры различимы на всех изображениях.

   
Апертура объектива 07 (Оптоэлектронные системы)                             Апертура объектива 072 (ЛОМО)
   
 Апертура объектива 09 (Оптоэлектронные системы)                               Апертура объектива 09 (Германия)

 

Рис.5. Сравнение нередактированных изображений при апертурной диафрагме микроскопа в значении 1.

 

Редактированные изображения

Рис. 6 дает сравнение редактированных изображений (яркость, контрастность), апертурная диафрагма микроскопа в значении 1.

   
 Апертура объектива 07 (Оптоэлектронные системы)                                  Апертура объектива 072 (ЛОМО) 
   
 Апертура объектива 09 (Оптоэлектронные системы)                                      Апертура объектива 09 (Германия)

 

Рис.6. Сравнение редактированных изображений при апертурной диафрагме микроскопа в значении 1.

Результаты показывают, что при соответствующем выборе апертурной диафрагмы микроскопа значение апертуры объектива (07 или 09) не столь и существенно. Изображения различаются по цветовой гамме, но детали изображения полностью различимы для всех объективов. Кроме того, редактирование изображений позволяет дополнительно повысить их качество без потери информации.

На что обратить внимание при выборе фотообъектива

Цифровые фотоаппараты всё ещё во многом выигрывают у миниатюрных сенсоров, встроенных в мобильные устройства. Если знать, что искать и как разные компании обозначают одни и те же функции, то выбрать оптику становится значительно проще.

Апертура

Апертура объектива аналогична зрачкам — она открывается настолько, насколько много света должно достичь сенсора камеры. Максимальная апертура обозначается буквой f. Она может варьироваться от f/0.95 до f/22. Обозначения разнятся — вместо f/2.8 можно увидеть 1:2.8. Но число всегда указывает на одно и то же — максимальную апертуру.

shuttermuse.com

Чем ниже число, тем шире будет открыт объектив и тем больше света он будет пропускать. Оптика с низкой апертурой позволяет достичь эффекта боке, который подходит для портретной съёмки. Если вы используете зум-объектив, то увидите максимальный диапазон апертуры. Чем сильнее вы приближаете изображение, тем меньше максимальная апертура.

Фокусное расстояние

capturethemoment.pics

Фокусное расстояние объектива, то есть дистанция от наиболее чёткого изображения до сенсора камеры, указывается в миллиметрах. У объективов без увеличения это одно число, а у тех, которые могут приближать картинку, два числа, например 18–55 мм.

Чем меньше фокусное расстояние, тем больший кусок фотографируемого объекта попадёт на снимок. Поэтому, например, у широкоугольных линз диапазон фокусных расстояний где-то от 4,5 до 30 мм. Этот показатель обычно указывается на объективе рядом с апертурой.

Диаметр объектива

lonelyspeck.com

Чтобы убрать блики, изменить цвета или достичь красивых эффектов, можно использовать фильтры для объектива. Но сперва вам нужно узнать его диаметр. Он измеряется в миллиметрах — отыскать можно рядом с символом ø, обозначающим диаметр. Чаще всего этот показатель указан спереди объектива или выгравирован ближе к верху боковой части, где закрепляется фильтр.

Автоматическая или ручная фокусировка

thephoblographer. com

Автоматическая фокусировка, которая может работать от обычного мотора или более тихого ультразвукового, позволяет держать объект в фокусе, не подстраивая глубину резкости вручную. Если вы видите оптику с переключателем, помеченным AF/MF, то сможете быстро включать и выключать эту функцию — в зависимости от того, нужен ли вам точный контроль над фокусировкой.

Жаргон производителей

Самые интересные функции обычно скрываются за обозначениями, характерными только для того или иного производителя. Но не дайте аббревиатурам себя обмануть — технологии у разных компаний зачастую идентичны.

Оптическая стабилизация изображения

Эта функция может быть встроена как в объектив, так и в саму камеру. Она противодействует вибрациям и другим микроскопическим движениям, из-за которых фотографии получаются размытыми. Стабилизация изображения делает снимки чётче, особенно когда вы снимаете с более широкой апертурой. У разных брендов функция обозначается так:

  • Sony: OSS (Optical SteadyShot).
  • Nikon: VR (Vibration Reduction).
  • Canon: IS (Image Stabilization).
  • Sigma: OS (Optical Stabilization).

Полнокадровый объектив

Полнокадровые камеры используют большие по размерам сенсоры, благодаря чему фотоаппарат пропускает больше света, а снимки получаются качественнее. Чтобы задействовать всю поверхность сенсора, нужен полнокадровый объектив, который может иметь следующую аббревиатуру:

  • Sony: FE (беззеркальные фотоаппараты).
  • Nikon: FX.
  • Canon: EF.
  • Sigma: DG.

Кроп-объектив

Камеры с кроп-сенсорами обычно предназначены для массового рынка или энтузиастов. Они не позволяют делать такие же качественные снимки, как полнокадровые фотоаппараты, но всё же выдают изображения получше, чем смартфоны. Кроп-объективы можно узнать по следующим сокращениям:

  • Sony: E (беззеркальные фотоаппараты).
  • Nikon: DX.
  • Canon: EF-S.
  • Sigma: DC.

Ультразвуковой фокусный мотор

Такие моторы позволяют настраивать фокусировку тише и быстрее. Они точнее, чем более медленные электронные моторы, которые устанавливаются в недорогие объективы, и обозначаются так:

  • Sony: SSM.
  • Nikon: SWM.
  • Canon: USM.
  • Sigma: HSM.

Профессиональные объективы

Такие объективы гораздо более точные и прочные, чем обычные потребительские. В них используется более качественное стекло и более быстрые фокусные моторы. Обычно они защищены от влаги и пыли. Профессиональные объективы чаще всего предназначены для полнокадровых камер. Их можно узнать так:

  • Sony: G.
  • Nikon: золотистое кольцо по периметру объектива.
  • Canon: L.
  • Sigma: EX.

Низкодисперсные объективы

Такая оптика устраняет хроматическую аберрацию — проблему, из-за которой цвета как бы расслаиваются. Обычно она заметна по краям фотографии. Существуют программы для устранения хроматической аберрации, но на самом деле разницу способен заметить далеко не каждый. Такие искажения способны убирать и специальные линзы, использующие разные технологии:

  • Sony: ED.
  • Nikon: ED.
  • Canon: ED.
  • Sigma: APO.

Объективы

Апертура

Апертура объектива определяет количество света, которое собирает линза; от этого зависит яркость изображения. Величина апертуры влияет на время выдержки, и, как следствие, на скорость затвора.

В таблицах ниже представлены максимальные размеры диафрагмы для каждого объектива от Thorlabs в f-единицах (f/#). Чем больше f, тем меньше света собирает линза.

Число f определяется из формулы    где f/# - единица измерения диафрагмы (f), f - фокусное расстояние d – диаметр входного зрачка.

В условиях низкой освещенности подойдут объективы, которые характеризуются малым числом f и, соответственно, короткой выдержкой. Такие объективы также называют «быстрыми». Рассмотрим, к примеру, два объектива с фокусным расстоянием 50 мм и диаметрами входных зрачков 1.4 мм и 2.5 мм: «быстрее» будет первый вариант (из-за большей апертуры). С увеличением размера диафрагмы растет количество света и уменьшается глубина резкости.

Влияние размера диафрагмы на качество изображения продемонстрированы в таблице ниже. Все кадры сняты с помощью камеры DCU224C 1/2" с объективом MVL12M43. Из таблицы видно, что количество света, собираемого линзой, в каждом опыте уменьшается примерно в два раза.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние (FL) – это расстояние от главной плоскости до фокальной плоскости. Для объектива камеры фокусное расстояние определяется через поле зрения; чем больше фокусное расстояние, тем меньше поле зрения. В качестве примера рассмотрим объектив с фокусным расстоянием 50 мм и 35 мм-камеру. Эта система имеет такое же поле зрения, что и человеческий глаз (диагональ 53 °). В приведенной ниже таблице указаны фокусные расстояния, необходимые для достижения такого же значения.

В зависимости от поля зрения объективы делятся на три группы. Объектив с фокусным расстоянием, примерно равным величине диагонали кадра, характеризуется полем зрения, близким человеческому. Такие объективы называются «нормальными».

У широкоугольных объективов фокусное расстояние короче обычного, при этом шире поле зрения. К их недостаткам можно отнести наличие перспективных искажений при съемке близкорасположенных объектов

Наконец, телеобъектив, фокусное расстояние которого значительно больше диагонали кадра. Так как такие объективы приближают объект съемки, их используют при съемке удаленных предметов, чтобы увеличить масштаб изображения.

Для иллюстрации этого эффекта приведено три изображения(справа), фиксированных одной и той же камерой с тремя различными объективами. По мере увеличения фокусного расстояния объектива происходит увеличение объектов на изображении, при этом поле зрения уменьшается. Расстояние между предметами на изображении не превышает 10'' (254 мм), они расположены в следующем порядке: фиксированное монолитное зеркальное крепление Polaris ™ (10” от камеры), стержень Ø1 / 2 "с зеркальным креплением KM100 (20" от камеры), и установочное крепление RSP1 (30 "от камеры). MVL4WA, используемый для съемки первого изображения, представляет собой широкоугольный объектив – можно проследить явное искажение дверной рамы в левом краю.
При больших значениях кроп-фактора матрица камеры переполняется. 

Сочетание камеры и объективов

При создании современных высокоточных камер используются технологии CCD и CMOS. Значения «1/2"», «2/3"», «4/3"» несут информацию о формате светочувствительной матрицы – такой способ обозначения остался от камер, основанных на электронно-лучевых трубках. Фактически за формат матрицы принимается размер ее диагонали, и чем больше формат, тем большим углом обзора может обладать камера при прочих равных условиях. Справа представлена иллюстрация разницы размеров регистрируемого изображения.

При работе с изображениями необходимо соблюдать некоторые требования – к примеру, формат объектива и диафрагмы камеры должен совпадать для точной передачи кадра, однако в некоторых случаях допустимо использование объектива с иными параметрами для виньетирования, либо с целью урезания изображения.

Виньетирование

Виньетирование – явление затемнения изображения по границам. Проявляется при использовании некоторых объективов в сочетании с камерами больших форматов: в этом случае свет не полностью покрывает область сенсора, и яркость к границам изображения снижается. Эффект виньетирования проиллюстрирован ниже; изображения сняты одной и той же 4/3-дюймовой камерой. Полное изображение (слева) снято с помощью 4/3-дюймового объектива с фокусным расстоянием 12 мм, по краям можно видеть легкое затемнение по краям. Более явно эффект виньетирования наблюдается при съемке через объектив формата 2/3” с тем же фокусным расстоянием.

Кроппинг

Кроппинг – эффект, возникающий при сочетании камеры с объективом большего формата. При этом явлении кадр урезается или «кроппируется», так как датчик регистрирует лишь ту часть изображения, которую вмещает матрица камеры. Кроп-фактор или множитель фокусного расстояния определяет коэффициент урезания – соотношение между длиной диагонали объектива и диагональю матрицы камеры. Все кроп-факторы для разных сочетаний объектива и камеры представлены в таблице справа.

Урезание изображения происходит как при съемке на камеру с объективом большего фокусного расстояния, (т.е меньшего поля зрения) только изображение при этом не увеличивается. Коэффициент урезания кадра можно определить, умножив кроп-фактор на фокусное расстояние объектива. Например, при съемке на ½-дюймовую камеру с объективом формата 1 " и фокусным расстоянием 50 мм получится такое изображение, как при съемке с объективом, фокусное расстояние которого составляло бы 100 мм; но с одним отличием: увеличения предметов на изображении не происходит. В таблице справа приведено сопоставление объективов с фокусным расстоянием, соответствующим типу сенсора.

Ниже этот эффект проиллюстрирован наглядно. Для сравнения предлагается два изображения, снятые камерами формата 1/2 "и 1/3" с одним и тем же объективом. Изображение, сделанное с малоформатной камеры обрезано по сравнению с изображением, снятым на камеру формата 1/2". Обратите внимание, однако, что объекты на обоих изображениях в одном масштабе.

Одной из характеристик объективов для систем машинного зрения от Thorlabs является диапазон расстояния до объекта. Изображения предметов, расположенных в пределах рабочего диапазона, передаются на датчик C-Mount камеры. Как видно из иллюстраций ниже, добавление одного или нескольких удлинительных колец C-mount между камерой и объективом меняет рабочий диапазон, таким образом позволяя системе фокусироваться на объектах, расположенных ближе к объективу. Увеличение масштаба изображения на камере сопровождается уменьшением глубины резкости. В следующей таблице представлен диапазон рабочих расстояний в зависимости от сочетаний удлинительных колец C-Mount и объективов машинного зрения.

Обратите внимание, что объективы камер Thorlabs предназначены для коррекции оптических аберраций с заданным диапазоном расстояний между объектами. Изменение рабочего диапазона может спровоцировать усиление аберраций.

Кадры вращательного держателя оптики RSP1X15 отсняты научной камерой 4070M-GE с объективом MVL25M43 на разных расстояниях. Удлинительная трубка 20 мм создана из колец CML05 и CML15.

 

© Thorlabs Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ

 

 

 

Объектив числовая апертура - Справочник химика 21

    Числовая апертура является числовой характеристикой разрешающей силы объектива, т. е. его способности передавать мельчайшие детали объекта. [c.8]

    Объектив Собственное увеличение Числовая апертура Фокусное расстояние, мм Свободное расстояние, мм Поле зрения в плоскости предмета с окуляром 7Х, мы [c.242]

    Разрешающая способность определяет то наименьшее расстояние между двумя точками, в котором просматриваются какие-либо детали. Иными словами, физический смысл разрешающей способности любого оптического прибора, в частности объектива, заключается в характеристике той наименьшей детали, которая хорошо различается с его помощью. Разрешающая способность объектива зависит от его числовой апертуры и длины волны света, при которой ведется наблюдение объекта. - [c.9]


    Объективы представляют собой многолинзовые системы, смонтированные в металлической трубке, на верхней части которой имеется резьба для ввинчивания в тубус микроскопа. На оправе любого объектива нанесено значение собственного увеличения и числовая апертура. Увеличение объектива равно отношению длины тубуса к фокусному расстоянию объектива. Стандартная длина тубуса 160 мм. Назначение объектива как оптической системы — формирование действительного изображения объекта, которое рассматривают визуально в окуляр. Объективы дают увеличенное изображение. [c.30]

    Если объектив имеет увеличение 90Х (числовая апертура 1,25), то полезное увеличение для него равно 1250Х. Следовательно, и здесь не надо применять окуляры с увеличениями более 15Х, чтобы не выходить за пределы полезного увеличения. [c.13]

    Увеличение, которое дает возможность рассматривать объект под предельным углом зрения, и есть полезное увеличение. Оно обычно превышает числовую апертуру объектива в 500—1000 раз. Например, для [c.12]

    Числовая апертура иммерсионного объектива обычно составляет 1,30 или 1,32, у наилучших объективов она достигает 1,4. Она представляет собой произведение синуса половины угла между крайними лучами пучка света, входящего в объектив, на показатель преломления среды, через которую свет проходит к объективу. Максимальное значение, которое может принимать функция синуса, не превышает 1,0, но показатель преломления среды, через которую свет проходит к объективу, можно [c.24]

    Как при применении линз, так и при применении волокна числовая апертура определяет тот максимальный конус света, который может быть принят данной системой. В случае волокна вершина конуса света находится на его торцевой поверхности, а угол максимального конуса света определяется условиями полного внутреннего отражения в волокне. В линзах, однако, вершина конуса света расположена в точке объекта и размер этого конуса ограничивается направлением распространения света от точки объекта до входного зрачка и диаметром зрачка. [c.114]

    Для условий работы наших микроскопов величина X постоянна, так как объекты исследуются при обычном свете (Х=0,55 мкм). Следовательно, предел разрешающей способности зависит исключительно от возможности повышения числовой апертуры А. [c.10]

    Так называемая нумерическая (или числовая) апертура объектива микроскопа (N. А.) равняется произведению синуса угла а, который образует наиболее наклонный луч, еще поступающий в объектив микроскопа, с оптической осью микроскопа, на показатель преломления среды, в которой находится объектив  [c.203]


    Из приведенного условия получают известную формулу Аббе, которая связывает предельно малое разрешаемое расстояние бтт с длиной волны X и числовой апертурой объективной линзы А=/гз1па, где га —показатель преломления среды, разделяющей объект и объективную линзу  [c. 449]

    Для обычной микроскопии освепхепие объекта должно отвечать двум условиям во-первых, луч света должен иметь расходимость пучка на выходе из плоскости объекта не менее угла 7, для того чтобы можно было полностью использовать разрешающую способность объектива (как говорят специалисты в области микроскопии, падающий луч должен заполнить числовую апертуру объектива) во-вторых, освещение образца должно быть равномерным по всей его площади, причем для удобства необходима возможность контроля интенсивности и отсеивания рассеянных лучей. Для достижения последнего применяют источник света небольшого размера, свет от которого фокусируется на очень маленькой площади с помощью системы линз, смонтированных вместе и называемых конденсором, который действует как объектив, обращая луч света. Аберрации конденсора, как правило, не корректируют так тщательно, как в случае объектива, поскольку разрешающая способность объектива почти не зависит от небольших аберраций конденсора. Существует три вида конденсоров Аббе и апланатический (применимые для любых практиче- [c. 36]

    При фотографических методах регистрации информации от таких излучателей Ламберта, как фосфор, в электроннолучевой трубке наблюдаются значительные потери света и разрешения. Линзы f/l, работающие при увеличении в единицу, принимают от объекта полуугол конуса света в 14°. После поправки на преломление в стекле подложки это соответствует 5% общей энергии, излучаемой осажденным фосфором, или 2% энергии, излучаемой прозрачным фосфором. С учетом потерь на преломление и светопоглощение в линзах до фотографической пленки дойдет приблизительно 1—3% излучаемого света. Значительная часть энергии появляется в виде паразитного фона . Однако при замене фронтального стекла электроннолучевой трубки вакуумплотным пучком из волокон с высокой числовой апертурой и осаждении фосфора на внутренней поверхности пучка информация может быть зарегистрирована путем помещения фотографической пленки в непосредственном контакте с внешней поверхностью пучка волокон. Это позволяет полностью устранить фон и значительно увеличить фотометрический эффект. Путем соответствующего подбора стекол для изготовления волокон может быть использовано приблизительно 70% осевого светового потока, излучаемого фосфором. При применении волокон с числовой апертурой 0,9 можно улучшить фотометрические данные на величину порядка 20—40 единиц, а при применении волокон с числовой апертурой 1,2 — на величину порядка 60 единиц по сравнению с системой линз //1, работающей при увеличении в единицу. [c.126]

    Оптическое устройство, применявшееся для изучения связи между волокнами, представлено на рис. 5. Изображение отверстия диаметром 50 мкм в виде диска Эри создается на входном торце одного волокна с помощью апохроматического объекта 90 с числовой апертурой 0,95. Выходной торец волокон просматривался с помощью иммерсионного микроскопа с числовой апертурой 1,2. Между малым отверстием и объективом микроскопа для обеспечения точного смещения изображения, что необходимо для [c.221]

    Объектив Собствен- ное увеличение Числовая апертура Фокусное расстоя- ние, мм Свободное расстоя- ние, мн Видимое поле зрения с окуляром ю , мм предельная разрешающая сила при прямом освещении, мк [c. 169]

    Главнейшие части микроскопа—объективы и окуляры. Объектив состоит из нескольких линз, закрепленных в специальной оправе. На оправе имеется винтовая резьба, при помощи которой объектив соединяют с гнездом в револьвере. На оправе выгравированы цифры, показывающие собственное увеличение объектива и его числовую апертуру (см. стр. 28). [c.26]

    В тех случаях, когда объект имеет большое число хромосом, работать необходимо с иммерсионным объективом, имеющим числовую апертуру 1,3 или 1,4. Для этого на фронтальную линзу объектива и на конденсор под препарат наносят по капле кедрового масла. [c.160]

    Микроскоп состоит из двух частей — оптической и механической (рис. 4). К оптике микроскопа относятся объективы, которые состоят из фронтальной (нижней) линзы, увеличивающей объект, и коррекционных линз, исправляющих недостатки оптического изображения.. Объективы подразделяются на сухие и иммерсионные (от штегвю — погружение). В микроскопах МБР-1 и МБИ-1 два сухих объектива и один иммерсионный. Данные о каждом объективе имеются на его оправе 1)Х8, 40, 90 2) числовая апертура 3) заводской номер. Нфяду с этими обозначениями иммерсионные объективы 90 имеют дополнительный буквенный индекс ОИ или МИ (объектив иммерсионный или масляная иммерсия), а также черную маркировочную линию в нижней части объектива. [c.11]

    Качество изображения опреде 1яется разрешающей способностью объектива, т. е. наименьщим расстоянием между двумя тончайшими линиями, при котором обе линии изображаются объективом еще раздельно. Таким образом, разрешающая способность характеризует минимальные размеры объекта, заметные при наблюдении с данным объективом. Величина разрешающей способности объектива в микрометрах может быть вычислена по формуле d =К/А, где К — длина волны падающего света (в мкм), А — числовая апертура, которая представляет собой произведение показателя преломления среды на [c.31]

    Объектив Собственное увеличение Фокусное расстояние, ям. Числовая апертура Свободное расстояние, мм Визуальное поле зрения при окуля- ре 7, мм [c.170]

    Увеличение, которое дает возможность рассматривать объект под предельным углом зрения, и есть полезное увеличение. Оно обычно превышает числовую апертуру объектива в 500...1000 раз. Например, для объектива с увеличением 40х, имеющего числовую апертуру 0,65, полезное увеличение составляет З25...650х. Такое увеличение позволяет различить все структуры, разрешаемые данным объективом. Поэтому для объектива 4Ох следует брать окуляр 15х, чтобы получить общее увеличение в пределах полезного. [c.9]

    Самый важный элемент на пути света от лампы к объективу и к глазу — это конденсор, находящийся под предметным столиком. Апертуры объективов со значениями от 1,30 до 1,32 будут полностью эффективны только в том случае, если числовая апертура конденсора равна им по величине или больше. Такие конденсоры также обычно бывают ахроматическими или апланати-ческими, соответствуя в этом отношении описанным выше объективам. Здесь следует вспомнить о роли показателя преломления в выражении для числовой апертуры разрешающая способность объективов с большой числовой апертурой реализуется только тогда, когда среда, через которую проходит свет после его поступления в конденсор и прохождения через объект и систему линз объектива, является однородной и стеклоподобной на всем пути. Иными словами, высокое разрешение получают тогда, когда иммерсионное масло находится между конденсором и предметным стеклом, а не только между покровным стеклом и линзой объектива. [c.27]

    Числовая апертура любой линзы, граничащей с воздухом, не может быть больше 1, так к к показатель преломления воздуха равен 1, а угол и (см. рис. 44) не может быть больше 90° (т. е. sinu l). В микроскопе МБР-1 объектив 40Х имеет апертуру [c.84]

    Чтобы получить представление о перспективности использования полимеров для волоконных элементов, передающих изображение, полезно разделить эти элементы на гибкие системы (длинные жгуты малого диаметра) и жесткие волоконные детали малой длины и сравнительно большой площади. Первые используются в медицинских и технических эндоскопах, вторые — в виде пластин в оптическом и электронно-оптическом приборостроении. Обычно эндоскоп представляет собой систему объектив — пучок световодов — окуляр (рис. 52). Для получения высокого коэффициента передачи контраста анертура пучка световодов должна быть согласована с числовой апертурой объектива и окуляра, которая обычно невелика (около 0,4— 0,6). Апертура пучка световодов должна быть равна или несколько больше этого значения, поэтому вполне допустимо применение полимеров. Разрешение пучка световодов в таких системах должно быть не менее 50 штрих/мм (в отдельных случаях 100— 120 штрих/мм). [c.109]

    Для условий работы наших микроскопов величина X постоянна, так как объекты исследуются при обычном свете (X = 0,55 мкм). Следовательно, предел разрешающей способности зависит исключительно от возможности повышения числовой апертуры. Числовая апертура объектива характеризует его светособирательнуга способность и определяется по формуле [c. 7]

    Если объектив имеет увеличение 9Ох (числовая апертура 1,25), то полезное увеличение для него равно 1250х, Следовательно, и здесь не надо применять окуляры с увеличением более 15х, чтобы не выходить за пределы полезного увеличения. Бесполезные увеличения могут принести пользу лишь при подсчете мельчайших частиц в поле зрения, если при этом не требуется рассмотрения их структуры. [c.9]

    Следует также подчеркнуть, что объектив микроскопа, используемый для эпифлюоресцентного счета, должен обладать способностью пропускать максимальное количество света. Фазово-контрастные объективы с вделанными в них фазовыми пластинками, как правило, для этого непригодны. Среди объективов, предназначенных для микроскопии методом светлого поля, нужно выбрать тот, который имеет большую числовую апертуру. Однако сильное увеличение не только не нужно, пО даже нежелательно, поскольку оно влечет за собой снижение интенсивности изображения. Лучше пользоваться маломощными окулярами. По сравнению с обычной микроскопией флюоресцентная микроскопия так же, как и темнопольная, позволяет разглядеть клетки значительно меньших размеров, поскольку каждая клетка в этом случае представляет собой точечный источник света. Многие затруднения при эпифлюоресцентном счете, которые упоминаются в литературе [55, 108],. могут быть вызваны как ошибками при самом микроскопическом исследовании, так и тонкостями процесса мембранной фильтрации. Если соблюдены все предосторожности, то под. микроскопом мы увидим ярко светящиеся бактерии на совершенно черном фоне (рис. 8.3). [c.217]


Объективы с фиксированной и ручной диафрагмой

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

М.Ю. Арсентьев
Генеральный директор НТЦ "Подсвет"

Объектив - одна из основных частей системы видеонаблюдения. Его выбор определяет угол зрения телекамеры, чувствительность и во многом - разрешение всей системы

Классифицировать объективы можно по наличию и способу регулировки диафрагмы и (или) фокусного расстояния, по светосиле, диаметру посадочного отверстия, разрешению, наличию асферических линз и по некоторым другим признакам

Объектив с фиксированной диафрагмой

Этот вид объективов является самым простым Иногда про него говорят - "без диафрагмы", что, конечно, неверно, поскольку диафрагма (апертура) есть у любого оптического прибора, а отсутствовать может лишь возможность ее изменения. У таких объективов обычно нет никаких регулировок, они не имеют движущихся составных частей, а значит, весьма дешевы (от десятков центов у производителя до нескольких долларов в Москве за обычный объектив М12), надежны (при условии соблюдения производителем технологии) и предельно просты в установке и обслуживании. Оптика с установочной резьбой М12 и менее в подавляющем большинстве случаев поставляется вместе с телекамерой и в настройке вообще не нуждается. При замене такого объектива надо просто добиться четкого изображения на мониторе, вворачивая и выворачивая его в держателе (holder) камеры.

Объективы с ручной регулировкой диафрагмы

Механизм обычно состоит из нескольких лепестков, способных двигаться при вращении кольца диафрагмы на тубусе объектива. При открытой диафрагме типовые значения F-числа равны 1.2,1.4,1.6. При противоположном крайнем положении регулировочного кольца у некоторых объективов апертура закрывается полностью, и изображение не формируется Линзы объектива остаются при этом неподвижными, что позволяет задать нужное значение диафрагмы при установке телекамеры непосредственно на объекте, а при необходимости изменять его в процессе эксплуатации -без замены объектива и обычно даже без демонтажа камеры. Такие объективы значительно удобнее объективов с фиксированной диафрагмой, так как позволяют точно настроить объектив, добиваясь приемлемого компромисса между глубиной резкости (минимальная апертура) и чувствительностью телекамеры (максимальная апертура). Разумеется, при изменении уровня освещенности такой объектив не может автоматически "сдвинуть или раздвинуть шторки", поэтому основное место применения оптики с ручной диафрагмой - закрытые помещения, причем с небольшой площадью окон, и желательно не с южной стороны. С относительно небольшими перепадами освещенности там вполне может справиться электронный затвор (путем изменения времени экспозиции ПЗС-матрицы).

Светосила объектива

Эту характеристику определяет F-число объектива, характеризующее яркость получаемого изображения. Оно равно отношению фокусного расстояния к максимальному диаметру апертуры (диафрагмы). Чем меньше значение F-числа, тем более светосильным является объектив. Обратная величина называется относительным отверстием. Понятно, что при сравнимом размере апертуры светосила и относительное отверстие длиннофокусных объективов всегда меньше (а F-число соответственно больше), чем у короткофокусных.

Разрешающая способность (разрешение) объектива

Разрешение объектива измеряется в линиях на миллиметр и определяется отношением максимально возможного количества белых полос, чередующихся с черными, которое данный объектив может спроецировать на рабочую зону ПЗС-матрицы с контрастом 20% к ширине этой зоны. Подсчитываются при этом только линии одного цвета (либо белые, либо черные) Разрешение большинства объективов для охранного телевидения составляет от 50 до 150 линий/мм.

В последнее время, с распространением IP-камер высокого разрешения, ряд производителей оптики перешли на нормирование разрешения в мегапикселях. Перевод разрешения из одной единицы в другую не вполне очевиден, что создает проблемы для объективного сравнения. Попробуем внести ясность в этот вопрос и представим в мегапикселях разрешение объектива 100 линий/мм, рассчитанного на телекамеру с ПЗС-матрицей 1 дюйм.

Разрешение в телевизионных линиях, в отличие от разрешения оптики Ro, подразумевает собой подсчет и черных, и белых линий измерительной таблицы. В связи с этим переход от оптических линий к пикселям подразумевает удвоение числа линий по горизонтали и по вертикали Тогда разрешение (без учета коэффициента Келла):

где:
а - ширина ПЗС-матрицы (см. таблицу),
b - длина ПЗС-матрицы (см. таблицу) В нашем примере:

Другими словами, получаем 4,9 Мпкс.
Длина и ширина ПЗС-матрицы практически линейно связаны с ее форматом, что позволяет перейти от однодюймовой матрицы к более общей формуле:

При этом формат Ф в данном случае является безразмерным коэффициентом, показывающим, во сколько раз линейные размеры данной ПЗС-матрицы отличаются от размеров матрицы формата 1 дюйм. Пропорция формата и истинного размера матриц не всегда точна, поэтому наш расчет приблизителен и коэффициент формулы округляется до 2 значащих цифр.

Несложно провести и обратный перевод:

или, если перейти к Мпкс:

Если же учесть Келл-фактор (коэффициент 0,7, применяемый при переходе от количества пикселей к разрешению в ТВ-линиях), формула примет вид:

И пересчет из Мпкс соответственно:

Было бы интересно узнать методики расчета производителей, а также на сколько они близки к приведенным.

В заключение хочется подчеркнуть, что использование объективов без автоматической диафрагмы в ряде случаев предпочтительнее, и не только из-за их меньшей цены. В тех местах, где нет сильных перепадов освещенности, стоит применять именно их.             

Таблицы. Объективы с фиксированной и ручной диафрагмой           


      


 


 



Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2009
Посещений: 12674

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Увеличение апертур смартфонов не поможет, если фотоматрицы будут уменьшаться

За последние несколько лет производители смартфонов начали уделять больше внимания используемой на телефонах оптике и использовать увеличенную апертуру для улучшения результатов в условиях недостаточной освещённости. Это круто, но меня, как фотографа, мучает маркетинговый шум, связанный с апертурами: апертура мало что говорит о качестве работы, если вам неизвестен размер фотоматрицы.

Как новое свойство, при прочих равных, увеличенные апертуры (уменьшенная цифра) означают улучшение качества при недостатке света и меньшую глубину резкости (больше размытия фона, или боке). Но проблема с фотографированием при помощи смартфонов состоит в том, что прочие свойства редко бывают равными, и особенно это касается размера фотоматрицы.

Я немного упрощу схему, но допустим, что у нас есть два технически идентичных смартфона, и отличается у них только размер апертуры или размер сенсора. Если у двух телефонов одинаковый размер сенсора, то лучше будет тот, у кого больше апертура. И наоборот, из двух смартфонов с одинаковой апертурой выиграет тот, у кого больше фотоматрица.

Если отличаются оба показателя, тогда всё может сильно запутаться.

В качестве преувеличенного примера предлагаю фото, сделанное с F1.8 на Pixel 2.

А вот фото, сделанное с F3.5 на хорошую камеру с фотоматрицей гораздо большего размера стандарта микро 4:3.

Несмотря на более широкую апертуру у Pixel, у камеры с микро 4:3 гораздо больше размытия (и она, теоретически, сработает лучше при недостатке освещённости). Всё оттого, что сенсор микро 4:3 улавливает больше света благодаря увеличению площади поверхности CMOS-чипа.

Чтобы окончательно всё прояснить, вот как камера с микро 4:3 снимает при F1.8.

Следующее изображение сравнивает распространённые размеры фотоматриц у различных категорий камер. Считается, что у Pixel 2 размер фотоматрицы составляет 1/2.55”, или чуть меньше, чем у самой маленькой фотоматрицы на этом изображении. Разницу в размерах можно оценить наглядно.

Я завёл об этом разговор потому, что производители смартфонов слишком часто заявляют о большой апертуре, пряча информацию о размерах фотоматриц. Его обычно можно оценить по другой информации, например, по размеру точки и полю зрения, но это нежелательное усложнение ситуации.

Возьмём LG V30, чья апертура F1.6 была крупнейшей у смартфонов на момент его анонса, и её активно продвигали в маркетинговых материалах. Ожидалось, что это будет серьёзное обновление после V20 и F1.8, и я с нетерпением ждал, когда смогу делать ночные фотки с красивым боке. Но потом я понял, что LG ничего не писали по поводу размера матрицы V30. И не зря: LG V30 использует сенсор меньшего размера (1/3"), чем V20 (1/2.6"), что в целом нивелирует апертурное преимущество.

И нельзя сказать, что линзы и матрица на V30 не стали лучше – в целом камера получилась лучше – но хвастать увеличением апертуры при уменьшении матрицы довольно лицемерно. Что ещё хуже, у уменьшенной матрицы динамический диапазон может быть хуже, а это нельзя исправить увеличением апертуры.

Но и нельзя сказать, что уменьшение матрицы — это всегда плохо. Pixel 2 тоже сделал такой переход, от матрицы 1/2.3″ к 1/2.55″, но зато он кроме увеличения апертуры (F1.8 против F2.0) добавил оптическую стабилизацию изображения, чтобы телефон лучше себя вёл при плохом освещении, и, судя по всему, использует улучшенную технологию в матрице.

Опять-таки, проблема в том, что маркетинг концентрирует всё внимание на увеличении апертуры, и не упоминает об уменьшении матрицы. Иногда преимущества достаточно крупной апертуры превышают недостатки мелкой матрицы в плане работы в обстановке с недостатком освещения, но производители должны сообщать об этой ситуации.

Так почему же производители смартфонов продолжают использовать маленькие матрицы? Из-за толщины, конечно. Большим матрицам нужны большие линзы и другие компоненты для таких функций, как, например, оптическая стабилизация.


У Essential PH-1 две матрицы 1/3", но они не сравнятся с одной матрицей большего размера без радикального улучшения обработки изображений

Кстати, это одна из причин, по которой производители пришли к использованию системы двойных камер, у которых одна матрица RGB, а другая – монохромная. В этих системах используются наименьшие матрицы для основных задних камер, что даёт возможность делать рамку тоньше (к примеру, Essential Phone избежал утолщения в районе камеры, использовав две матрицы по 1/3″). Теоретически эти телефоны могут обойтись двумя крохотными матрицами, комбинируя детали двух изображений, но на практике у них это редко получается так же хорошо, как у одной большой матрицы.

Конечно, на фотографии в смартфонах влияет гораздо больше параметров, чем размер матрицы и апертура. Технология матрицы, качество линз, программная обработка, HDR-алгоритмы, оптическая стабилизация, новомодные трюки вроде вычислительного боке.

Суть в том, что не нужно судить о камере телефона только по её характеристикам – результаты важнее всего остального. Производители смартфонов: прекращайте хвастаться большими апертурами, если вы одновременно ужимаете размер фотоматриц.

Что такое диафрагма? Руководство для начинающих по диафрагме объектива

Daven Mathies / Digital Trends

Вы когда-нибудь видели фотографию с мечтательным, не в фокусе фоном? Или, может быть, пейзаж с очень четкими деталями, от ближайших элементов переднего плана до далеких облаков? Диафрагма - это то, что позволяет фотографам контролировать, насколько резкими или размытыми будут их фотографии, и является одним из трех элементов, которые определяют экспозицию фотографии. Но что такое диафрагма на самом деле?

Как часть треугольника экспозиции, диафрагма является важной настройкой камеры, помогая определить, насколько ярким или темным является изображение. В отличие от выдержки и ISO - двух других сторон этого треугольника - диафрагма находится не в камере, а в объективе. Слово диафрагма просто означает отверстие, а это и есть диафрагма объектива. Изменяя настройку диафрагмы, вы увеличиваете или уменьшаете размер этого отверстия, пропуская меньше или больше света соответственно.

Вот все, что нужно знать начинающим фотографам об использовании диафрагмы.

Что такое диафрагма? Основы

Представьте, что вы наполняете банку песком.Обе банки имеют одинаковую вместимость, но одна имеет широкое отверстие, как у банки Мэйсона, а другая - узкое, как бутылка из-под газировки. Если вы бросите горсть песка над каждой банкой, какая банка соберет больше песка?

Подумайте об апертуре аналогичным образом. Радужная оболочка, состоящая из перекрывающихся друг с другом металлических лезвий внутри объектива, открывается и закрывается, увеличивая или уменьшая диафрагму. Большое отверстие будет пропускать больше света, делая фотографию ярче. Меньшее отверстие пропускает меньше света и делает фотографию темнее.

f / 2,8, 1/5000 секунды Хиллари Григонис / Digital Trends f / 20, 1/320 секунды Хиллари Григонис / Digital Trends

Апертуры измеряются в числах диафрагмы или диафрагмах, поэтому концепция может немного запутаться. Маленькое число f, такое как f / 2.8, означает широкую диафрагму. Большое число f, такое как f / 16, означает узкую диафрагму. Просто помните, что f-числа противоположны тому, что вы ожидаете: меньшее число означает широкое, а большее - узкое.(F-числа на самом деле являются знаменателем дроби, поэтому математика не так обратна, как кажется.)

Конечно, настроек диафрагмы больше, чем только f / 2.8 и f / 16. Некоторые объективы могут открываться до f / 1,4 или останавливаться до f / 22 и выше. Как и в случае с выдержкой и ISO, диафрагма управляет экспозицией в единицах «стопов». Увеличьте размер диафрагмы на 1 ступень, и вы удвоите количество света, проходящего через объектив. Уменьшив его на ступень, вы уменьшите количество света вдвое. Современные камеры позволяют делать корректировки с шагом 1/3 ступени (о нет, больше дробей!), Чтобы вы могли точно контролировать экспозицию.

Вот некоторые распространенные числа f, расположенные с шагом полной ступени: f / 1,4, f / 2, f / 2,8, f / 4, f / 5,6, f / 8, f / 11, f / 16. Это показывает, что f / 2.8 вдвое ярче, чем f / 2, что само по себе вдвое меньше, чем f / 1.4. Это означает, что f / 2.8 в четыре раза темнее, чем f / 1.4, хотя все, что вам действительно нужно знать, это количество ступеней: если вы откроете диафрагму на 2 ступени, вам нужно будет изменить выдержку или ISO на две ступени. компенсировать.

Как изменить диафрагму на фотоаппарате?

Хотя вам также необходимо понимать ISO и выдержку, чтобы управлять экспозицией в ручном режиме, вы можете медленно опустить пальцы ног, начав с режима приоритета диафрагмы. Этот режим, обозначенный на большинстве переключателей режимов камеры как A или Av, позволяет управлять только диафрагмой, в то время как выдержка и ISO могут оставаться в автоматическом режиме. (При желании можно отключить автоматический режим ISO). Режим приоритета диафрагмы - это простой способ узнать, как диафрагма влияет на изображения - как только вы поймете приоритет диафрагмы (и его аналог, приоритет скорости затвора), ручной режим не будет казаться таким сложным.

Хиллари Григонис / Digital Trends

На некоторых камерах или объективах диафрагма регулируется с помощью специального кольца вокруг объектива, но в большинстве современных камер управление диафрагмой осуществляется на самом корпусе камеры, обычно в виде диска управления. Когда вы поворачиваете этот диск, вы должны увидеть, как изменяются числа f в видоискателе или на ЖК-экране. Диапазон доступных значений зависит от модели объектива, поэтому, если вы достигли точки, когда камера больше не меняет диафрагму, вы достигли начала или конца этого диапазона.

Режим приоритета диафрагмы является полуавтоматическим - ваша камера по-прежнему выбирает лучшую экспозицию для изображения, контролируя выдержку (и, опционально, ISO). Это означает, что в режиме приоритета диафрагмы вы, вероятно, не увидите, как ваше изображение становится ярче или темнее при изменении числа f.

Но подождите, зачем вообще использовать режим приоритета диафрагмы, если камера все еще принимает решения об экспозиции за вас? Диафрагма управляет не только экспозицией изображения - она ​​также регулирует глубину резкости.

Диафрагма и глубина резкости

Глубина резкости - это термин в фотографии, который просто указывает, какая часть изображения находится в фокусе, от переднего плана до заднего плана. Вероятно, вы видели портреты с очень размытым фоном и, вероятно, видели пейзажи, где большая часть изображения резкая. Разница между ними - диафрагма.

f / 2.8 Хиллари Григонис / Цифровые тенденции f / 11 Хиллари Григонис / Цифровые тенденции

Широкая диафрагма, малое число f означает, что в фокусе находится только небольшая часть изображения, что называется небольшой глубиной резкости.Например, при f / 1,8 глаза объекта могут быть в фокусе, но нос будет мягким. С самой широкой диафрагмой объекты даже на расстоянии одной восьмой дюйма от объекта могут оказаться не в фокусе. Широкая диафрагма отлично подходит для размытия отвлекающих факторов на заднем фоне, привлечения большего внимания к объекту и создания расфокусированных точек света, называемых боке.

Узкая диафрагма, большое число f не повреждают больше деталей и создают большую глубину резкости. Если вы хотите видеть все детали в этой впечатляющей сцене перед вами, вам нужно использовать более узкую диафрагму, например, f / 11 или f / 16.

Depth of field работает в обоих направлениях - вы можете использовать широкую диафрагму, чтобы размыть передний план, как и задний план. Это может позволить вам «простреливать» такие вещи, как заборы из цепей, листва или отражающее стекло, чтобы выявить объект на заднем плане.

Изучая диафрагму и глубину резкости, будьте осторожны, чтобы не попасть в некоторые из наиболее распространенных ошибок для начинающих. Фотографы, которым нравится этот мягкий фон, иногда используют максимально широкие настройки и просто оставляют свои камеры там. Проблема в том, что глубина резкости настолько мала, что весь объект может быть не резким. На это особенно важно обращать внимание при съемке групповых фотографий - если объекты находятся на разном расстоянии от камеры, а вы снимаете с f / 1,8, не все будут в фокусе.

Звездообразование создано из узкой апертуры. Хиллари Григонис / Digital Trends

Фотографы также должны отметить, что чем уже будет диафрагма, тем больше вероятность того, что точечный свет, например солнце, создаст звездообразование.Это может быть как хорошо, так и плохо, в зависимости от вашего образа. Если вы хотите, чтобы солнце пробивалось сквозь деревья, попробуйте использовать более узкую диафрагму. Если вас не интересует вспышка звездообразования, немного приоткройте диафрагму.

Когда вы поймете диафрагму, выдержку и ISO, вы сможете делать хорошо экспонированные изображения практически в любых условиях освещения. Но изучение того, что делает диафрагма помимо экспозиции, - это то, что позволяет вам принимать информированные, творческие решения о внешнем виде ваших фотографий.

Рекомендации редакции

Стоит ли вкладывать средства в объективы с большой диафрагмой и f / 2,8 или больше?

Заманчиво купить красивый зум-объектив с диафрагмой f / 2,8. Большие отверстия всегда лучше. Если вы используете простые числа, f / 1.8 или f / 1.4 даже лучше. Но действительно ли вам нужен этот дорогой объектив с большой диафрагмой?

Первым объективом, который я купил рядом с тем, что я купил вместе с камерой, был красивый белый Canon EF 70-200mm f / 2.8L IS USM. Его название - полный рот, что в основном означает, что у него потрясающая диафрагма f / 2,8 во всем диапазоне фокусных расстояний. Он белый, он большой, он тяжелый, он хорошо смотрелся на камере, и людей впечатлил этот огромный белый дорогой на вид объектив.

Я мог бы также выбрать объектив с диафрагмой f / 4, он значительно легче и вдвое дешевле. Это сэкономило бы мне много денег, деньги, которые я мог бы вложить в другой хороший объектив. Но я этого не сделал. Я хотел получить это f / 2.8, несмотря ни на что.

С тех пор каждый купленный мною зум-объектив имел диафрагму f / 2,8, за исключением Canon EF 17-40 мм, у которого только f / 4. Каждый купленный мной объектив с фиксированным фокусным расстоянием имел диафрагму f / 1,4, и я даже решил купить объектив с f / 1,2. Это удивительные образцы инженерной мысли, у каждого из которых есть свои взлеты и падения. Да, я признаю, что эти линзы не всегда являются лучшими из доступных, но мне не нужен был другой объектив. Итак, стоит ли вам покупать объективы с большой апертурой и f / 2.8 или больше?

Прежде чем я попытаюсь ответить на этот вопрос, я хотел бы резюмировать некоторые причины, по которым вы можете получить пользу от большой диафрагмы.

  1. Съемка с минимальной глубиной резкости с красивым боке
  2. Съемка в темноте при достаточном освещении
  3. Возможность снимать с более высокой скоростью затвора в более темных условиях
  4. Оптимальное использование возможностей автоматической фокусировки камеры

Вы, вероятно, догадались бы об этих причинах, и, возможно, вы можете придумать еще несколько. Но я считаю, что это самые важные. Есть еще кое-что, о чем следует помнить при использовании больших отверстий.

Об использовании больших апертур

У каждого объектива своя оптимальная диафрагма при наилучшем качестве изображения. Максимальная диафрагма всегда приводит к определенному ухудшению качества изображения, например, к падению света в углах, искажениям линз и снижению резкости. Уменьшение диафрагмы очень быстро повысит качество изображения. Я знаю ситуации, когда f / 2.8 при f / 4 имеют такое же качество изображения, как и версия этого объектива f / 4.

Если вы никогда не используете минимальную глубину резкости, почему бы вам выбрать объектив с большой диафрагмой? Многие пейзажные фотографы никогда не снимают с малой глубиной резкости, а многие студийные фотографы всегда снимают при f / 8 или сопоставимом. Этим фотографам вообще не нужен объектив с большой апертурой.

Если вы часто снимаете в темноте, вы, вероятно, захотите уловить как можно больше света. Свадьбы, концерты и занятия спортом в помещении действительно могут выиграть от большого проема. Но в таких случаях необходимо учитывать небольшую глубину резкости. Это может помешать вам использовать высокие уровни ISO, но может привести к недостаточной резкости и трудностям с фокусировкой в ​​нужном месте.

Стоит ли покупать объектив с большой апертурой или нет

Хотя это личный выбор, не думайте, что вам нужны тяжелые и дорогие объективы с большой диафрагмой. Прежде чем тратить с трудом заработанные деньги на эти объективы, изучите свои предпочтения в фотографии.

Если вам нравится фотографировать с очень малой глубиной резкости, вы можете приобрести эти объективы. Но если вы предпочитаете использовать объектив примерно с f / 8, вам лучше выбрать объектив с нормальной максимальной диафрагмой, например f / 4 или даже f / 5,6

.

Если вы снимаете в темных помещениях с относительно короткой выдержкой, вы можете воспользоваться большой диафрагмой. Но помните о малой глубине резкости. Если вы предпочитаете закрывать объектив, вам совсем не нужна такая большая диафрагма.Я думаю, вы могли бы извлечь выгоду из камеры с хорошей производительностью ISO.

Вы любите снимать Млечный Путь ночью или пейзажи под звездным небом? Большая диафрагма улавливает больше света. Но имейте в виду, что эти линзы будут иметь значительное ослабление света по углам. Если вы хотите предотвратить это, вы также можете выбрать объектив с меньшей диафрагмой, например f / 4. Часто объектив с f / 4 имеет такое же падение света, как и f / 2.8, остановленное до f / 4. Возможно, вы захотите это проверить.

Объективы с большой диафрагмой часто очень тяжелые, потому что для этих объективов требуется много стекла. Хотя это может быть не слишком большим аргументом, для фотографов, которые любят путешествовать, это будет иметь большое значение. Когда вы берете с собой объективы Canon f / 2.8 trinity (EF 16-35 мм, EF 24-70 мм и EF 70-200 мм), вы получаете почти 4 килограмма. Поменяйте эти объективы на версии f / 4, и вы сэкономите почти 2 килограмма веса. Это может показаться не слишком большим, но когда вам придется носить его с собой несколько дней, это будет иметь большое значение.

Это ваш выбор, и только ваш

Как я уже упоминал, выбор остается личным, и вам придется решить для себя, нужны ли вам линзы с большой апертурой. Если вы действительно задумаетесь об этом и будете честны с собой, вы можете обнаружить, что вам не нужны эти дорогие линзы, что сэкономит много денег. Или вы можете обнаружить, что они вам действительно нужны, потратив больше денег, чем вы ожидали.

Вы используете объективы с большой диафрагмой или решили выбрать f / 4 и f / 5.6 линз? Что вы думаете по этому поводу? Я люблю читать ваше мнение в комментариях ниже.

Как ручной объектив знает, когда нужно регулировать диафрагму?

SLR (однообъективный зеркальный) широко раскрывает объектив для компоновки и фокусировки. Это действие обеспечивает максимально яркое изображение в видоискателе. Нам нужно это более яркое изображение, потому что зеркальная фотокамера имеет «призму крыши» на оптическом пути видоискателя. Призма крыши заставляет лучи, формирующие изображение, отражаться от поверхностей призмы 5 раз.Это необходимо для вывода в видоискатель изображения, которое не перевернуто и не перевернуто влево вправо. Для этого правильного изображения мы теряем яркость изображения, поэтому необходима широко открытая диафрагма. Кроме того, края изображения в видоискателе серьезно виньетированы. Линза поля Френеля расположена поверх фокусировочного экрана. Френель с его концентрическими кругами смягчает виньетку. С широко открытым объективом глубина резкости мала, что делает фокусировку очень важной.

Когда кнопка спуска затвора нажата для фактической фотосъемки, отражающее (сгибающееся назад) зеркало отклоняется в сторону, и теперь лучи, формирующие изображение, могут воспроизводиться на микросхеме формирования изображения или пленке.В большинстве случаев диафрагма будет отключена, потому что яркость сцены, скорее всего, приведет к передержке. Это действие увеличивает глубину резкости, что увеличивает вероятность получения слишком резкого изображения.

Модель SLR приобрела популярность с конца 1950-х годов. До SLR наши камеры в основном были ручными. Мы сфокусировались вручную на широко открытой диафрагме или использовали дальномер, чтобы оценить расстояние до объекта. Затем мы вручную настраиваем объектив для фокусировки, используя скользящую регулировку объектива со шкалой расстояний.Другими словами, камера прошла долгий путь. Самым большим достижением являются бортовые системы, которые фокусируют и устанавливают экспозицию с помощью компьютерной логики.

Мы, седые, благодарны за автоматизацию, но мы помним, что когда-то производили все настройки вручную. Мы использовали экспонометр для измерения экспозиции и вручную установили фокус, диафрагму и затвор. Нам все еще нужны эти навыки при использовании систем линз, которые не подключены напрямую к корпусу камеры. Это происходит во многих приложениях, таких как использование сверхширокоугольных объективов, сильфонов или трубок для работы крупным планом. Мы широко открываем диафрагму для ручной фокусировки и закрываем для фактической экспозиции.

Когда вы едите арбуз, не позволяйте семенам вас остановить. Просто выплюньте семена и продолжайте чесать.

Та же диафрагма, разные объективы - Digital Photo Magazine

Давайте поговорим о фокусном расстоянии, глубине резкости и угле зрения. Как они меняются в зависимости от выбора объектива? Широкоугольный объектив близко к объекту и телеобъектив издалека могут отображать что-то одного размера на датчике, но все же изображения будут выглядеть совершенно по-разному.Почему?

Глубина резкости - это область кадра, находящаяся в резком фокусе. Малая глубина резкости может иметь резкий центр интереса с размытыми, не в фокусе переднего плана и фона, в то время как большая глубина резкости может показать резкость как объекта, так и фона. Важно научиться контролировать глубину резкости, так как это помогает определить центр интереса - широкий или изолированный.

Каждый фотограф рано понимает, что диафрагма - это способ изменения глубины резкости.Мы выбираем большую диафрагму (с маленьким числом /, например ƒ / 1,4 или ƒ / 2), когда нам нужна малая глубина резкости. И мы выбираем маленькую диафрагму с большим числом, например / 16 или ƒ / 22, когда нам нужна большая глубина резкости. И это конец истории, верно? Не так быстро.

Оказывается, фокусное расстояние объектива также влияет на глубину резкости или, по крайней мере, на ее внешний вид. Когда мы меняем объектив с широкоугольного (например, 24 мм) на телеобъектив (скажем, 70 мм) без изменения диафрагмы, оказывается, что глубина резкости уменьшается с увеличением телеобъектива.Короче говоря, кажется, что телеобъективы создают меньшую глубину резкости и, следовательно, лучше справляются с отделением объекта от фона.

Это верно в практическом смысле, хотя оптическая физика немного сложнее. Фактически, фокусное расстояние само по себе не влияет на глубину резкости , если кадрирование перекомпоновано для сохранения того же размера объекта . На практике это повлечет за собой перемещение дальше при переключении на телеобъектив или приближение при переходе на широкоугольный объектив.В крайнем случае, такое движение настолько непрактично, что практически невозможно.

Чрезмерно усердные фотолюбители (включая меня) иногда поспешат сказать: «Фокусное расстояние не влияет на глубину резкости!» Но это немного педантично, потому что на практике большинство фотографов меняют объективы, чтобы изменить угол обзора, и мы обычно не меняем положение, чтобы сохранить тот же размер объекта. Фактически, это изменение размера объекта, которое мы часто преследуем!

Так что правда в том, что на практике , фокусное расстояние действительно изменяет внешний вид глубины резкости из-за изменения поля зрения.Более узкий угол обзора телеобъектива увеличивает дальние участки фона в кадре, а широкоугольный объектив уменьшает эти элементы фона в кадре. Вот почему широкоугольные объективы более снисходительны к ошибкам фокусировки и почему при использовании широкоугольного объектива сложнее создать резко малую глубину резкости, которая изолирует объект от фона.

Что еще более важно, смена объектива также меняет угол обзора и то, что включено или исключено из кадра.Вы можете перейти к более широкому объективу и приблизиться к объекту, сохраняя тот же размер объекта на датчике, но фотография все равно значительно изменится. С более широким объективом и большим углом обзора сцены будут включать больше фона, хотите вы этого или нет. Перемещение назад и переключение на телеобъектив - как в случае с показанными здесь орхидеями - может сохранить размер объекта, но фон станет намного проще. Это функция более узкого угла зрения, что приводит к сжатию сцены даже без изменения диафрагмы.

Так что вывод? Я обнаружил, что на практике я использую эти знания, чтобы повлиять на выбор объектива в зависимости от того, хочу ли я большей или меньшей глубины резкости в сцене - или, в любом случае, ее внешнего вида - и хочу ли я включить больше фона для контекста или меньше для изолировать предмет. Если я пытаюсь сфокусироваться исключительно на центре интереса и отбрасывать все эль, я собираюсь каждый раз выбирать большее фокусное расстояние - не только из-за появления меньшей глубины резкости, но из-за более узкий угол зрения.

Первоначально опубликовано 13 апреля 2020 г.

Как читать объектив камеры

Изображение предоставлено: Джузеппе Чирасино / Flickr

Когда дело доходит до покупки объектива для цифровой камеры, огромного количества опций, спецификаций, сокращений и функций достаточно, чтобы заставить кого-нибудь вскинуть руки. разочарование и прибегают к простому использованию своего смартфона. Но специальные камеры все равно того стоят и позволяют получать фотографии высокого качества, которые камеры смартфонов просто не могут сравниться с их крошечными сенсорами.Когда вы узнаете, что ищете, и узнаете, как разные компании используют одинаковые характеристики, не составит труда определить, какой тип линзы вам нужен. Получив небольшое образование, вы сможете определить, какие функции в вашем новом объективе являются лишними, необходимыми или просто полезными.

Диафрагма

Диафрагма объектива камеры работает так же, как и ваши зрачки, открываясь в зависимости от того, сколько света вы хотите попасть на сенсор камеры. Максимальное число диафрагмы объектива вашей камеры, измеряемое в «числах f» или «ступенях f», обычно указывается одинаково на всех объективах.Диапазон диафрагмы может варьироваться от f / 1.0 до f / 22 в зависимости от объектива. Вы найдете вариации в презентации - например, иногда f / 2,8 отображается как «1: 2,8», но числа указывают на одно и то же: на максимальную диафрагму вашего объектива.

Этот объектив Nikon (Nikkor) имеет оптическую стабилизацию изображения (VR), диапазон фокусных расстояний 70–300 мм и диапазон диафрагмы f / 4,5–5,6, а также стекло со сверхнизкой дисперсией для уменьшения хроматических аберраций.
Изображение предоставлено: Nikon

Чем меньше число (f / 1.8, например), тем шире отверстие и тем больше света пропускает ваш объектив. Объективы с малой диафрагмой (которые позволяют большему количеству света попадать на датчик) также создают эффект размытого «боке», идеально подходящий для портретов. Если вы используете зум-объектив, вы увидите максимальный диапазон диафрагмы, например f / 3,5–4,5. Два числа диафрагмы представляют собой самую большую диафрагму, доступную в диапазоне увеличения вашей камеры. Чем больше вы увеличиваете масштаб, тем меньше ваша максимальная диафрагма (что приводит к увеличению значения диафрагмы в 4,5).

G / O Media может получить комиссию

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние объектива камеры (расстояние от наиболее сфокусированного изображения объектива до самой матрицы камеры) записывается в миллиметрах. Объективы, в которых отсутствует функция масштабирования (например, портретный объектив с фиксированным фокусным расстоянием 35 мм), имеют одно фокусное расстояние, в то время как объективы с переменным фокусным расстоянием используют два числа (например, 18-55 мм) для обозначения диапазона фокусного расстояния объектива. Чем меньше фокусное расстояние, тем большую часть объекта вы сможете запечатлеть на фотографии.Вот почему широкоугольные объективы имеют фокусное расстояние от 10 до 30 мм. Число фокусного расстояния (или диапазон) можно найти почти на каждом объективе камеры и часто находится рядом с числом диафрагмы объектива.

Диаметр линзы

Вы можете использовать фильтры на объективе камеры, чтобы уменьшить блики, или отфильтровать цвета для достижения некоторых интересных эффектов. Для этого вам нужно знать диаметр линзы. Оно измеряется в миллиметрах, как и фокусное расстояние фотоаппарата, и находится рядом с символом ø, обозначающим диаметр.Диаметр объектива чаще всего указывается на передней части объектива камеры или выгравирован на стороне рядом с верхней частью, где вы навинчиваете фильтр объектива.

Автоматическая или ручная фокусировка

Автоматическая фокусировка (основанная либо на более медленном моторе фокусировки или более высокомощном, более тихом «ультразвуковом моторе») позволяет удерживать объект в фокусе, не настраивая вручную глубину резкости камеры. Если вы видите объектив с переключателем с надписью «AF / MF», это означает, что вы сможете быстро включить эту функцию - или отключить, если вы хотите получить определенный вид на своих фотографиях или хотите больше контролировать глубина резкости изображения в контролируемой среде, например в студии.

Этот объектив Sony разработан для беззеркальных полнокадровых камер Sony (FE), имеет одну диафрагму f / 2 и фокусное расстояние 28 мм.
Изображение предоставлено: Sony

Фирменный Lingo

Более интересные особенности объектива камеры часто скрываются за фирменным жаргоном. Однако не позволяйте аббревиатурам вводить вас в заблуждение. Хотя аббревиатуры могут отличаться от камеры к камере, технология, лежащая в основе функций, в основном идентична.

Оптическая стабилизация изображения

Оптическая стабилизация изображения - это функция, присутствующая как в объективах, так и в корпусах фотоаппаратов, которая пытается противодействовать вибрациям и другим крошечным движениям, которые могут привести к нечеткой фотографии.Стабилизация изображения позволяет получать более четкие изображения, особенно при съемке с более широкой диафрагмой, по сравнению с объективами без стабилизации изображения. Вот сокращения, которые вы найдете в этих брендах:

  • Sony: OSS (Optical SteadyShot)
  • Nikon: VR (подавление вибраций)
  • Canon: IS (стабилизация изображения)
  • Sigma: OS (оптическая стабилизация)
Объектив с полнокадровым датчиком

В полнокадровых камерах используются более крупные полнокадровые датчики, что позволяет пропускать больше света в камеру и получать фотографии более высокого качества. Чтобы использовать весь сенсор, вам понадобится полнокадровый объектив. Некоторые полнокадровые камеры поддерживают кадрированные объективы, но этот кадрированный объектив, предназначенный для матрицы меньшего размера, приведет к получению фотографии, занимающей меньше площади полнокадровой матрицы. Полнокадровые объективы обычно дороже, чем их аналоги с обрезанными линзами. Вы можете прочитать о нюансах полнокадровых камер и объективов, если вас привлекает мысль о более высоком качестве изображения (и более дорогом оборудовании).

  • Sony: FE (беззеркальный)
  • Nikon: FX
  • Canon: EF
  • Sigma: DG
Объектив с кадрированным датчиком

Камеры с кадрированным датчиком обычно используются в камерах, предназначенных для потребителей или энтузиастов.У них нет такого же качества изображения, как у полнокадрового датчика, но они все же могут похвастаться лучшим качеством изображения по сравнению с такими устройствами, как смартфон.

  • Sony: E (беззеркальный)
  • Nikon: DX
  • Canon: EF-S
  • Sigma: DC
Ультразвуковой двигатель автофокуса

Ультразвуковые двигатели обеспечивают более тихую и быструю настройку фокуса, сохраняя изображение в фокусироваться более точно, чем более медленные электронные двигатели, которые есть в менее дорогих объективах.

  • Sony: SSM
  • Nikon: SWM
  • Canon: USM
  • Sigma: HSM
Объектив профессионального уровня

Объективы профессионального уровня отличаются невероятной точностью и долговечностью, чем потребительские линзы высокого качества. Они имеют более качественное стекло, более быстрые моторы автофокусировки и часто имеют встроенную защиту от воды и пыли. Объективы профессионального уровня обычно предназначены для полнокадровых камер и используют преимущества полнокадровых датчиков внутри.

  • Sony: G
  • Nikon: объективы профессионального уровня, обозначенные золотым «кольцом» по периметру объектива
  • Canon: L
  • Sigma: EX
Объектив с низкой дисперсией

Объективы с низкой дисперсией стремятся устранить проблема хроматической аберрации - особенность фотоаппаратов, которая приводит к тому, что на фотографиях цвета получаются смещенными из-за несовершенного преломления света. Обычно это происходит по краям фотографии. Существует программное обеспечение для коррекции хроматической аберрации, хотя большинство людей не заметят изменения цвета, если они не профессионалы.Линзы со стеклом с низкой дисперсией стремятся устранить эту проблему за счет использования различных технологий производства линз.

  • Sony: ED
  • Nikon: ED
  • Canon: ED
  • Sigma: APO

Почему диафрагма так важна в астрофотографии • PhotographingSpace.

com

Aperture - это король ... но

ПОЧЕМУ ?

Если вы спросите любого опытного астрофотографа, что ему нужно больше всего от объектива, он обычно скажет светосильное стекло . Диафрагма - один из самых важных факторов, которые следует учитывать при выборе объектива для астрофотографии.

В обычной дневной фотографии фокусное отношение чаще всего более важно из-за глубины резкости, но в астрофотографии нас больше волнует количество света, которое мы можем попасть на датчик.

Все в небе находится достаточно далеко, и у нас нет возможности что-либо делать, кроме как сосредоточиться на всем этом одновременно, поэтому астрофотографы могут меньше заботиться о глубине резкости - мы просто хотим, чтобы в камеру попадало как можно больше света как можно быстрее, как можно быстрее!

Зачем нужно быстрое стекло?

Поскольку природа астрофотографии подразумевает фотографирование с длинной выдержкой чего-то, что мы почти не можем видеть своими глазами, мы хотим максимизировать количество света, попадающего в объектив. Мы хотим, чтобы как можно больше света попадало на сенсор камеры как можно быстрее.

Фокусное отношение называется так, потому что диафрагма - это отношение фокусного расстояния объектива к размеру отверстия, которое позволяет свету попадать в камеру и освещать датчик.

Вы можете подумать, что получение светосильного объектива с диафрагмой f / 2,8 - это не большой шаг вперед по сравнению с вашим комплектным объективом с диафрагмой f / 3,5, это всего лишь 0,7 диафрагмы! Однако это огромное значение в мире диафрагмы.

Возьмем следующий пример:

Фотография, сделанная, скажем, на 18 мм и f / 3.5 захватил только 64% ​​света, доступного тому же объективу при f / 2.8!

Это означает, что тот же снимок, сделанный при f / 2.8, составляет 156% от освещенного, или требует гораздо меньшей продолжительности экспозиции, чтобы получить такое же освещение при f / 3. 5. Снимок продолжительностью около 16 секунд при f / 2,8 такой же яркий, как снимок длительностью 25 секунд при f / 3,5!

Различия в настройках диафрагмы - это не то, о чем вы думаете

Вы можете подумать, что изображение, снятое объективом при f / 2, в два раза ярче, чем такое же изображение, снятое при f / 4, но это не так.Соотношение между количеством света, доступного датчику, и фокусным отношением составляет , а не линейно! Изображение, снятое при f / 2 и f / 4 на один и тот же объектив, намного «ярче», чем двойное!

В качестве более графического представления каждое значение диафрагмы жирным шрифтом ниже пропускает примерно в два раза больше света, чем следующее выделенное жирным шрифтом значение диафрагмы.

f / 1,4
~ 200% света при f / 2
ф / 1. 8 Обычный потребительский объектив
~ 123% света при f / 2
~ 378% % света при f / 3,5

f / 2
~ 200% света при f / 2.8

f / 2,8
Обычный светосильный объектив
~ 156 % света при f / 3,5
~ 200% света при f / 4
f / 3,5 Объектив общего комплекта
~ 131% света на f / 4

f / 4
Объектив обычного комплекта
~ 200% света на f / 5.6

f / 5,6
~ 200% света при f / 8

f / 8
~ 200% света при f / 11

Математика

Фокусное отношение для конкретного объектива таково: мера фокусного расстояния линзы , деленного на на диаметр апертуры. Однако это еще не все. Это конкретное число (фокусное расстояние / фокусное отношение) указывает физический диаметр отверстия в линзе, через которое проходит свет (диаметр апертуры , ).Зная диаметр диаметра отверстия диафрагмы, мы можем рассчитать приблизительную площадь отверстия в объективе, через которое свет попадает на датчик камеры.

Площадь отверстия диафрагмы = π * ((фокусное расстояние / фокусное отношение) / 2)
2

Мы знаем, что площадь круга рассчитывается с помощью уравнения π * r 2 , которое позволяет нам сравнивать размеры отверстий диафрагмы для всех доступных для данного объектива фокусных отношений.

Почему это важно?

Представьте себя в темной комнате с закрытой дверью и дневным светом по другую сторону двери. Чем шире вы открываете дверь, тем больше света проникает в комнату и тем ярче она становится.

Дверца в данном случае представляет собой апертуру объектива с большим или меньшим отверстием, позволяющим большему или меньшему количеству света освещать датчик камеры. Альт! - включите свет, вы получите более яркое изображение.

Для более подробного объяснения диафрагмы в отношении общей фотографии см. Эту статью, в которой я получил исследовательские данные по теме: Утомительное объяснение диафрагмы, от Мэтью Коула

Фотопроба

Здесь мы сравниваем один и тот же кадр той же ночи с разницей в несколько минут. Оба имеют одинаковые настройки камеры и объектива, за исключением диафрагмы. Сначала у нас f / 4, а во-вторых, тот же снимок при f / 2.8.

Млечный Путь и гистограмма f / 4 ISO3200 20s, Фото: Кори Шмитц Млечный Путь и гистограмма f / 2.8 ISO3200 20s, Фото: Кори Шмитц

Связанные

Понравилось, что этой статьи хватит, чтобы дать автору выпить? (небольшое пожертвование от 1 до 20 долларов)

Полное руководство по изучению фотографии: что такое диафрагма?

Начинающих фотографов часто пугает термин «треугольник экспозиции», и они думают, что пропустили урок геометрии. Но 3 компонента этого треугольника - диафрагма, ISO и выдержка - являются ключевыми при изучении техники и композиции изображения.Диафрагма - это просто размер отверстия объектива, и изучение того, как она работает, поможет вам создать глубину и свет, необходимые для красивых фотографий.

В этом руководстве вы узнаете:

  • Что такое диафрагма камеры и для чего она нужна?
  • Как установить диафрагму камеры
  • Устранение неполадок при настройке диафрагмы объектива

Что такое диафрагма в фотографии?

Объектив камеры собирает и фокусирует свет - но сколько света? Диафрагма - это одна из трех различных настроек, которые влияют на то, насколько светлым или темным будет изображение, называемое на жаргоне фотографии выдержкой (две другие настройки - ISO и выдержка ).

Aperture изменяет размер отверстия объектива. Внутри камеры набор круглых лезвий расширяется и сужается по мере того, как фотограф настраивает диафрагму. Человеческий глаз приспосабливается к яркому свету, контролируя размер зрачка. Апертура следует аналогичной концепции в том, что отверстие подстраивается под другой свет, только механически, а не биологически.

Когда апертура или отверстие широкие, в изображение попадает много света. Когда диафрагма узкая, в изображение попадает очень мало света.Когда вы делаете снимок в автоматическом режиме, компьютер внутри камеры определяет, где установить диафрагму - в яркий солнечный день диафрагма, вероятно, очень узкая, а ночью объектив, вероятно, широко открыт.

Диафрагма больше всего сбивает с толку, когда появляются цифры. Насколько широкая (или узкая) диафрагма указывается в диафрагмах или числах, таких как f / 8. Маленькое число, такое как f / 1.8, означает широкую диафрагму, в то время как большое число, например, f / 22, указывает на узкую диафрагму, например:

Хотя расчет правильной диафрагмы может оказаться сложным процессом, начинающим фотографам необходимо помнить одну основную концепцию: маленькие числа означают широкие диафрагмы, а большие числа - узкие.

Диафрагма помогает контролировать экспозицию - точно так же, как большое окно пропускает больше света в комнату, широкая диафрагма (помните, что это малое число f) сделает фотографию ярче. Если изображение выглядит слишком темным, расширение диафрагмы поможет исправить это.

Но диафрагма не только определяет, насколько светлым или темным будет изображение - она ​​также дает фотографу творческий контроль над тем, какая часть изображения находится в фокусе, а какая размыта. Вы, наверное, видели сказочные портреты с размытым фоном, например, этот:

- Фото: Кейси Косли

И сделайте резкие фотографии обширных пейзажей, подобных этому:

- Фото: Мэтт МакГонагл

Чем отличаются эти две фотографии? Диафрагма.

Широко открытая диафрагма (помните, что широкая - это маленькие числа) создает размытый фон, а узкая диафрагма (большое число f) удерживает большую часть фотографии в фокусе. Это еще один термин в фотографии, который называется глубиной резкости .

Важно знать, что диафрагма не определяет, что находится в фокусе - это делает система автофокусировки камеры. Диафрагма определяет разницу между тем, что в фокусе, а что нет. С широко открытой диафрагмой есть большая разница между размытым фоном и резким объектом.При узкой диафрагме разница между резкостью объекта и резкостью фона намного меньше.

Таким образом, установка диафрагмы дает фотографу творческий контроль над изображением. Если на заднем плане что-то отвлекает, широкая диафрагма поможет скрыть это отвлечение. С другой стороны, если вся сцена впечатляет, узкая диафрагма поможет сохранить резкость всей этой красоты.

Как установить диафрагму камеры

Aperture управляет как глубиной резкости, так и экспозицией - расширение диафрагмы для размытия фона также делает фотографию ярче.Опытные фотографы будут использовать выдержку и ISO, чтобы сбалансировать экспозицию, но есть способ управлять диафрагмой и при этом правильно экспонировать фотографию, даже если вы не знаете, что такое ISO и выдержка.

Режим приоритета диафрагмы - это полуавтоматическая настройка камеры, которая позволяет пользователям управлять диафрагмой, автоматически выбирая остальные настройки экспозиции. На большинстве камер режим приоритета диафрагмы доступен по букве «A» на шкале режимов - пользователи Canon и Pentax найдут его под «Av.«

В режиме приоритета диафрагмы вы можете установить только диафрагму, чтобы контролировать глубину резкости, в то время как камера выбирает остальные настройки экспозиции. Используя низкое значение, например f / 2.8, вы можете размыть фон. Или вы можете использовать широкую диафрагму, например f / 11, чтобы изображение оставалось резким. На большинстве камер вы можете отрегулировать диафрагму в режиме приоритета диафрагмы, перемещая задний диск в правом верхнем углу камеры - если вы не уверены, проверьте руководство к камере, так как все камеры немного отличаются (некоторые, например, есть циферблат спереди и сзади).

Однако, когда камера выбирает остальные настройки, как вы отрегулируете экспозицию, если свет слишком светлый или слишком темный? Компенсация экспозиции - простой способ сделать это. Управление различается для каждой камеры, но часто настраивается с помощью кнопки со знаком +/-. Использование того же диска при нажатой кнопке позволяет отрегулировать этот параметр, при этом положительные числа делают фотографию ярче, а отрицательные числа - темнее.

Диафрагма объектива и некоторые меры предосторожности

Aperture - отличный инструмент для творческого контроля над вашими изображениями, но на этом пути есть несколько выбоин.

Во-первых, использование широкой диафрагмы - отличный творческий эффект, но это затрудняет получение резких снимков. Если вы собираетесь использовать диафрагму f / 2,8, вы должны быть уверены в своих способностях автофокусировки - научитесь использовать одноточечную автофокусировку и избегайте сверхшироких диафрагм, когда объект сложно сфокусировать, например, при быстром действии.

Расстояние также играет роль в глубине резкости - чем ближе вы к объекту, тем более размытым будет фон. Это означает, что даже если вам нужен размытый фон, если вы делаете макросъемку (или крупный план), используйте более узкую диафрагму. Если вы используете большую диафрагму для макросъемки, очень небольшая часть объекта вообще будет в фокусе.

Всякий раз, когда сложно сфокусировать объект - возможно, из-за того, что он быстро движется или вы находитесь очень близко - используйте более узкую диафрагму, чтобы повысить ваши шансы на получение резкого кадра.

Диафрагма у всех объективов не одинакова. Некоторые объективы позволяют снимать с очень широкой диафрагмой f / 1,8, в то время как другие не позволяют снимать с диафрагмой ниже f / 3,6. Конструкция зум-объективов затрудняет установку широкой диафрагмы, поэтому многие зум-объективы будут иметь более узкий диапазон диафрагмы.С другой стороны, объективы с постоянным фокусным расстоянием, у которых нет зума, позволяют легко разместить внутри широкий f / 1.8.

Совет: чтобы действительно получить этот расфокусированный фон, возьмите объектив 50 мм f / 1,8 - он предлагает большое повышение качества и творческий контроль над объективами, которые поставляются в комплекте с большинством зеркальных и беззеркальных камер.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *