Что такое объектив: Объектив — это… Что такое Объектив?

Содержание

Объектив - это... Что такое Объектив?

Объектив 1:2,8/50 Macro — 1:4-5.6/70-300 — 1:4-5.6/10-20

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

  • Объективы применяются в фотоаппаратах, кинокамерах и видеокамерах, фотоувеличителях, микроскопах, телескопах, различных наблюдательных и измерительных приборах (см. «Геодезия»).
  • В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.
  • В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, фотографический затвор, внутренние и встроенные бленды.

Характеристики объективов

Основные

Дополнительные и уточняющие

  • Рабочий отрезок или рабочее расстояние — для сменных объективов. Расстояние между опорной плоскостью присоединительной оправы и фокальной плоскостью объектива. В большинстве случаев определяется типом байонета, имеет важное значение для резьбовых типов крепления (так. объективы с присоединительной резьбой М39×1 выпускались и под рабочий отрезок 28.8 мм для дальномерных камер «Leica», «ФЭД», «Зоркий», и под рабочий отрезок 45.2 мм для зеркальных камер «Зенит»).
  • Минимальное относительное отверстие (максимальное число диафрагмы, например 16 или 22) — определяется конструктивными особенностями диафрагмы.
  • Минимальная дистанция фокусировки (МДФ), или максимальный масштаб макросъёмки для макрообъективов (например, 55 мм, 1:1) — определяется фокусным расстоянием и конструкцией оправы[источник не указан 905 дней
    ]
    .
  • Диаметр и шаг резьбы для присоединения светофильтров.
  • Графики MTF (Модуляционная передаточная функция — уточняет разрешающую способность).
  • Число линз и групп линз. Большее количество линз позволяет конструкторам рассчитать объектив с лучше исправленными аберрациями, однако уменьшает светопропускание и повышает риск паразитных переотражений, снижающих контраст изображения. Кроме того, большее число поверхностей, которые надо полировать, увеличивает себестоимость производства и ужесточает требования к точности изготовления каждой детали. Именно поэтому до сих пор с успехом применяются и будут применяться такие простые оптические схемы, как Тессар.
  • Наличие асферических линз.
  • Вид просветления.
  • Конструкция и особенности оправы и байонета. Например, «Помповая» оправа (от сходства с помповым ружьём)— изменение фокусного расстояния и наводка на резкость осуществляется одним кольцом, осевое перемещение которого меняет фокусное расстояние, а поворотом осуществляется наводка на резкость.
    Более традиционным является наличие двух различных органов управления.

Классификация фотографических объективов

Изображение, полученное объективом «рыбий глаз»

Штатный объектив

  • Штатный объектив (жарг. Ки́товый объектив, от англ. kit — комплект) — объектив, которым комплектуется фотокамера при продаже. С зеркальными камерами нижнего ценового диапазона в комплекте идут недорогие объективы с переменным фокусным расстоянием (Canon EF-S 18-55, AF-S DX 18-55мм VR)[источник не указан 102 дня]

Также «штатным» называют объектив, фокусное расстояние которого равно диагонали кадра. Например, для малоформатной камеры штатным будет объектив с фокусным расстоянием 43 мм.

Типы объективов по конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:

  • Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
  • Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
  • Триплет — простейший вариант анастигмата, состоящий из трёх не склеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
  • Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что расстояние от задней оптической поверхности до фокальной плоскости больше фокусного расстояния, что позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлиненным задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
  • Телеобъектив — класс объективов (как правило, длиннофокусных), у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.
Так выглядит зеркально-линзовый длиннофокусный объектив
  • Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые кроме линз содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования
    [1]
    .
  • Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются во многих технических сферах, например, в нанолитографии[2].

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

По диапазону значений фокусного расстояния

  • Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
  • Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).

По углу поля зрения (фокусному расстоянию)

Принцип действия простейшего зум-объектива

Широко применяется классификация фотографических объективов по углу поля зрения или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:

  • Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Для 35-мм плёнки нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, хотя диагональ такого кадра равна 43 мм. Угол поля зрения нормального объектива от 40° до 51° включительно (часто около 45°). Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.
    [3]
    [4]
  • Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с углом поля зрения от 52° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например интерьеров.
  • Сверхширокоугольный объектив — объектив, у которого угол поля зрения 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
  • Портретный объектив — если данный термин применяется к диапазону фокусных расстояний, то обычно подразумевается диапазон от диагонали кадра до трёхкратного её значения. Для 35-мм плёнки портретным считается объектив с фокусным расстоянием 50—130 мм и углом поля зрения 18—45°. Понятие портретного объектива условно и относится кроме фокусного расстояния к светосиле и характеру оптического рисунка в целом.
  • Длиннофокусный объектив (часто и некорректно именуемый телеобъективом) — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра. Имеет угол поля зрения от 10° до 39° включительно, и предназначен для съёмки удаленных предметов.
  • Сверхдлиннофокусный объектив — объектив, угол поля зрения которого 9° и менее.
  • В настоящее время массовое применение получил современный тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив (трансфокатор, «зум» (англ. Zoom)).
  • Вид на одно и то же место с различными фокусными расстояниями

По назначению (съёмочные объективы)

Существенное значение имеет назначение объектива.

Перед тем как приступить к съёмке, всегда возникает вопрос о том, что будем снимать.

  • Портретный объектив — используется для съёмки портретов. Должен давать мягкое изображение без геометрических искажений. В качестве портретных часто используются телеобъективы или объективы с фиксированным фокусным расстоянием в диапазоне 80—200 мм (для 35 мм плёнки). Классическими являются 85 мм и 130 мм. Специализированный портретный объектив спроектирован так, что минимальные аберрации показывает при фокусировке с нескольких метров то есть именно при съёмке портрета, в ущерб качеству изображения «на бесконечности». Практически обязательным для портретного объектива является большое (лучше, чем 2.8) относительное отверстие, и очень важен характер бокэ;
  • Макрообъектив — объектив, специально корригированный для съёмки с конечных коротких расстояний. Как правило, применяется для макросъёмки небольших объектов крупным планом, вплоть до масштаба 1:1. Позволяют производить съёмку с повышенным контрастом и резкостью.
    Обладают меньшей светосилой, чем аналогичные по фокусному расстоянию объективы другого типа. Типичное фокусное расстояние от 50 до 100 мм. Кроме того, обычно имеет специальную оправу.[5];
  • Длиннофокусный объектив — как правило, используется для съёмки удалённых объектов. Длиннофокусный объектив, в котором расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния, именуется телеобъектив;
  • Репродукционный объектив — используется при пересъёмке чертежей, технической документации и т. д. Должен обладать минимальными геометрическими искажениями, минимальным виньетированием и минимальной кривизной поля изображения;
  • Шифт-объектив (объектив со сдвигом, от англ. shift) — используется для архитектурной и иной технической съёмки и позволяет предотвратить искажение перспективы.
  • Тилт-объектив (объектив с наклоном, от англ. tilt) — используется для получения резкого изображения неперпендикулярных оптической оси объектива протяжённых объектов при макросъёмке, а также для получения художественных эффектов.
    [6].
  • Тилт-шифт объектив — класс объективов, сочетающий в себе сдвиг и наклон оптической оси. Позволяет использовать возможности карданных камер в малоформатной фотографии. Крупнейшие производители фототехники имеют в линейке оптики хотя бы один такой объектив, например Canon TS-E 17 F4L.
  • Стеноп (пинхол) (объектив камеры-обскуры, маленькая дырочка, от англ. pinhole) — используется для съёмок пейзажей или иных объектов с очень большими выдержками и с получением в одном кадре одинаково резкого изображения от макро расстояний до бесконечности;
  • Софт-объектив (мягкорисующий объектив, от англ. soft) — объектив с недоисправленными аберрациями, обычно сферической, или с вносящими искажения элементами конструкции. Служит для получения эффекта размытости, дымки и т. п. при сохранении резкости.[7] Применяются в портретной съёмке. Немногим близкий эффект дают так называемые «фильтры мягкого фокуса»[8];
  • Суперзум (тревел-зум) (англ.  travel zoom) — универсальный вариообъектив относительно малого веса и максимального диапазона фокусных расстояний. Используется при пониженных требованиях к качеству снимка и повышенных — к оперативности использования и массе.
  • Ультразум — суперзум, который отличается повышенными кратностью диапазона фокусных расстояний, обычно начиная с пяти.
  • Гиперзум — суперзум, кратность диапазона фокусных расстояний которого обычно больше 15. Распространены в профессиональных видеокамерах и компактных фотоаппаратах, например, Fujinon A18x7.6BERM[9], Angenieux 60x9,5[10], Nikon Coolpix P500 (кратность 36), Sony Cyber-shot DSC-HX100V (кратность 30), Canon PowerShot SX30 IS (кратность 35), Nikon Coolpix P90 (кратность 24). Качество изображения объектива, необходимое в видеокамерах, особенно стандартной четкости, позволяет строить объективы с большой кратностью. Кроме того, при малой диагонали матриц видеокамер и компактных фотоаппаратов, габариты вариообъектива с большим диапазоном фокусных расстояний несравнимо меньше, чем были бы при таких же параметрах для формата APS-C. Студийные видеокамеры могут оснащаться вариообъективами с кратностью, равной 50 и даже 100[11].

По назначению (прочие объективы)

  • Проекционный объектив — используется в проекторах. В отличие от съёмочных объективов, устойчив к значительному нагреву в интенсивном световом потоке. Обладает более простой конструкцией оправы и не оснащен механизмом диафрагмы.
  • Объектив микроскопа или микрообъектив —
  • Объектив телескопа

Производство объективов

Производство объективов — высокотехнологичная область, оно требует значительных исследований, сложной аппаратуры для обработки стекла, комплекса научно-технических исследований в области расчёта формы линз, нанесения просветляющих покрытий и др.

Распространённые марки объективов

Многие объективы имеют собственные имена, присвоенные им фирмой — разработчиком.

Дополнительные изображения

  • Объективы: длиннофокусный, портретный, штатный

  • Современный объектив «Canon EF 17-40 L»

См.

также

Примечания

Классификация объективов по фокусному расстоянию.

Ссылки

Литература

  • Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
  • Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л., «Машиностроение», 1989.
  • ГОСТ 25205-82 Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения. М. Изд-во стандартов, 1982.(действующий)

Объектив - это... Что такое Объектив?

Объектив 1:2,8/50 Macro — 1:4-5.6/70-300 — 1:4-5.6/10-20

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

  • Объективы применяются в фотоаппаратах, кинокамерах и видеокамерах, фотоувеличителях, микроскопах, телескопах, различных наблюдательных и измерительных приборах (см. «Геодезия»).
  • В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.
  • В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, фотографический затвор, внутренние и встроенные бленды.

Характеристики объективов

Основные

Дополнительные и уточняющие

  • Рабочий отрезок или рабочее расстояние — для сменных объективов. Расстояние между опорной плоскостью присоединительной оправы и фокальной плоскостью объектива. В большинстве случаев определяется типом байонета, имеет важное значение для резьбовых типов крепления (так. объективы с присоединительной резьбой М39×1 выпускались и под рабочий отрезок 28.8 мм для дальномерных камер «Leica», «ФЭД», «Зоркий», и под рабочий отрезок 45.2 мм для зеркальных камер «Зенит»).
  • Минимальное относительное отверстие (максимальное число диафрагмы, например 16 или 22) — определяется конструктивными особенностями диафрагмы.
  • Минимальная дистанция фокусировки (МДФ), или максимальный масштаб макросъёмки для макрообъективов (например, 55 мм, 1:1) — определяется фокусным расстоянием и конструкцией оправы[источник не указан 905 дней].
  • Диаметр и шаг резьбы для присоединения светофильтров.
  • Графики MTF (Модуляционная передаточная функция — уточняет разрешающую способность).
  • Число линз и групп линз. Большее количество линз позволяет конструкторам рассчитать объектив с лучше исправленными аберрациями, однако уменьшает светопропускание и повышает риск паразитных переотражений, снижающих контраст изображения. Кроме того, большее число поверхностей, которые надо полировать, увеличивает себестоимость производства и ужесточает требования к точности изготовления каждой детали. Именно поэтому до сих пор с успехом применяются и будут применяться такие простые оптические схемы, как Тессар.
  • Наличие асферических линз.
  • Вид просветления.
  • Конструкция и особенности оправы и байонета. Например, «Помповая» оправа (от сходства с помповым ружьём)— изменение фокусного расстояния и наводка на резкость осуществляется одним кольцом, осевое перемещение которого меняет фокусное расстояние, а поворотом осуществляется наводка на резкость. Более традиционным является наличие двух различных органов управления.

Классификация фотографических объективов

Изображение, полученное объективом «рыбий глаз»

Штатный объектив

  • Штатный объектив (жарг. Ки́товый объектив, от англ. kit — комплект) — объектив, которым комплектуется фотокамера при продаже. С зеркальными камерами нижнего ценового диапазона в комплекте идут недорогие объективы с переменным фокусным расстоянием (Canon EF-S 18-55, AF-S DX 18-55мм VR)[источник не указан 102 дня]

Также «штатным» называют объектив, фокусное расстояние которого равно диагонали кадра. Например, для малоформатной камеры штатным будет объектив с фокусным расстоянием 43 мм.

Типы объективов по конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:

  • Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
  • Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
  • Триплет — простейший вариант анастигмата, состоящий из трёх не склеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
  • Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что расстояние от задней оптической поверхности до фокальной плоскости больше фокусного расстояния, что позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлиненным задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
  • Телеобъектив — класс объективов (как правило, длиннофокусных), у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.
Так выглядит зеркально-линзовый длиннофокусный объектив
  • Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые кроме линз содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования[1].
  • Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются во многих технических сферах, например, в нанолитографии[2].

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

По диапазону значений фокусного расстояния

  • Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
  • Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).

По углу поля зрения (фокусному расстоянию)

Принцип действия простейшего зум-объектива

Широко применяется классификация фотографических объективов по углу поля зрения или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:

  • Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Для 35-мм плёнки нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, хотя диагональ такого кадра равна 43 мм. Угол поля зрения нормального объектива от 40° до 51° включительно (часто около 45°). Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.[3][4]
  • Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с углом поля зрения от 52° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например интерьеров.
  • Сверхширокоугольный объектив — объектив, у которого угол поля зрения 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
  • Портретный объектив — если данный термин применяется к диапазону фокусных расстояний, то обычно подразумевается диапазон от диагонали кадра до трёхкратного её значения. Для 35-мм плёнки портретным считается объектив с фокусным расстоянием 50—130 мм и углом поля зрения 18—45°. Понятие портретного объектива условно и относится кроме фокусного расстояния к светосиле и характеру оптического рисунка в целом.
  • Длиннофокусный объектив (часто и некорректно именуемый телеобъективом) — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра. Имеет угол поля зрения от 10° до 39° включительно, и предназначен для съёмки удаленных предметов.
  • Сверхдлиннофокусный объектив — объектив, угол поля зрения которого 9° и менее.
  • В настоящее время массовое применение получил современный тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив (трансфокатор, «зум» (англ. Zoom)).
  • Вид на одно и то же место с различными фокусными расстояниями

По назначению (съёмочные объективы)

Существенное значение имеет назначение объектива. Перед тем как приступить к съёмке, всегда возникает вопрос о том, что будем снимать.

  • Портретный объектив — используется для съёмки портретов. Должен давать мягкое изображение без геометрических искажений. В качестве портретных часто используются телеобъективы или объективы с фиксированным фокусным расстоянием в диапазоне 80—200 мм (для 35 мм плёнки). Классическими являются 85 мм и 130 мм. Специализированный портретный объектив спроектирован так, что минимальные аберрации показывает при фокусировке с нескольких метров то есть именно при съёмке портрета, в ущерб качеству изображения «на бесконечности». Практически обязательным для портретного объектива является большое (лучше, чем 2.8) относительное отверстие, и очень важен характер бокэ;
  • Макрообъектив — объектив, специально корригированный для съёмки с конечных коротких расстояний. Как правило, применяется для макросъёмки небольших объектов крупным планом, вплоть до масштаба 1:1. Позволяют производить съёмку с повышенным контрастом и резкостью. Обладают меньшей светосилой, чем аналогичные по фокусному расстоянию объективы другого типа. Типичное фокусное расстояние от 50 до 100 мм. Кроме того, обычно имеет специальную оправу.[5];
  • Длиннофокусный объектив — как правило, используется для съёмки удалённых объектов. Длиннофокусный объектив, в котором расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния, именуется телеобъектив;
  • Репродукционный объектив — используется при пересъёмке чертежей, технической документации и т. д. Должен обладать минимальными геометрическими искажениями, минимальным виньетированием и минимальной кривизной поля изображения;
  • Шифт-объектив (объектив со сдвигом, от англ. shift) — используется для архитектурной и иной технической съёмки и позволяет предотвратить искажение перспективы.
  • Тилт-объектив (объектив с наклоном, от англ. tilt) — используется для получения резкого изображения неперпендикулярных оптической оси объектива протяжённых объектов при макросъёмке, а также для получения художественных эффектов.[6].
  • Тилт-шифт объектив — класс объективов, сочетающий в себе сдвиг и наклон оптической оси. Позволяет использовать возможности карданных камер в малоформатной фотографии. Крупнейшие производители фототехники имеют в линейке оптики хотя бы один такой объектив, например Canon TS-E 17 F4L.
  • Стеноп (пинхол) (объектив камеры-обскуры, маленькая дырочка, от англ. pinhole) — используется для съёмок пейзажей или иных объектов с очень большими выдержками и с получением в одном кадре одинаково резкого изображения от макро расстояний до бесконечности;
  • Софт-объектив (мягкорисующий объектив, от англ.  soft) — объектив с недоисправленными аберрациями, обычно сферической, или с вносящими искажения элементами конструкции. Служит для получения эффекта размытости, дымки и т. п. при сохранении резкости.[7] Применяются в портретной съёмке. Немногим близкий эффект дают так называемые «фильтры мягкого фокуса»[8];
  • Суперзум (тревел-зум) (англ. travel zoom) — универсальный вариообъектив относительно малого веса и максимального диапазона фокусных расстояний. Используется при пониженных требованиях к качеству снимка и повышенных — к оперативности использования и массе.
  • Ультразум — суперзум, который отличается повышенными кратностью диапазона фокусных расстояний, обычно начиная с пяти.
  • Гиперзум — суперзум, кратность диапазона фокусных расстояний которого обычно больше 15. Распространены в профессиональных видеокамерах и компактных фотоаппаратах, например, Fujinon A18x7.6BERM[9], Angenieux 60x9,5[10], Nikon Coolpix P500 (кратность 36), Sony Cyber-shot DSC-HX100V (кратность 30), Canon PowerShot SX30 IS (кратность 35), Nikon Coolpix P90 (кратность 24). Качество изображения объектива, необходимое в видеокамерах, особенно стандартной четкости, позволяет строить объективы с большой кратностью. Кроме того, при малой диагонали матриц видеокамер и компактных фотоаппаратов, габариты вариообъектива с большим диапазоном фокусных расстояний несравнимо меньше, чем были бы при таких же параметрах для формата APS-C. Студийные видеокамеры могут оснащаться вариообъективами с кратностью, равной 50 и даже 100[11].

По назначению (прочие объективы)

  • Проекционный объектив — используется в проекторах. В отличие от съёмочных объективов, устойчив к значительному нагреву в интенсивном световом потоке. Обладает более простой конструкцией оправы и не оснащен механизмом диафрагмы.
  • Объектив микроскопа или микрообъектив —
  • Объектив телескопа

Производство объективов

Производство объективов — высокотехнологичная область, оно требует значительных исследований, сложной аппаратуры для обработки стекла, комплекса научно-технических исследований в области расчёта формы линз, нанесения просветляющих покрытий и др.

Распространённые марки объективов

Многие объективы имеют собственные имена, присвоенные им фирмой — разработчиком.

Дополнительные изображения

  • Объективы: длиннофокусный, портретный, штатный

  • Современный объектив «Canon EF 17-40 L»

См. также

Примечания

Классификация объективов по фокусному расстоянию.

Ссылки

Литература

  • Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
  • Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л., «Машиностроение», 1989.
  • ГОСТ 25205-82 Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения. М. Изд-во стандартов, 1982.(действующий)

Объектив - это... Что такое Объектив?

Объектив 1:2,8/50 Macro — 1:4-5.6/70-300 — 1:4-5.6/10-20

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

  • Объективы применяются в фотоаппаратах, кинокамерах и видеокамерах, фотоувеличителях, микроскопах, телескопах, различных наблюдательных и измерительных приборах (см. «Геодезия»).
  • В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.
  • В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, фотографический затвор, внутренние и встроенные бленды.

Характеристики объективов

Основные

Дополнительные и уточняющие

  • Рабочий отрезок или рабочее расстояние — для сменных объективов. Расстояние между опорной плоскостью присоединительной оправы и фокальной плоскостью объектива. В большинстве случаев определяется типом байонета, имеет важное значение для резьбовых типов крепления (так. объективы с присоединительной резьбой М39×1 выпускались и под рабочий отрезок 28.8 мм для дальномерных камер «Leica», «ФЭД», «Зоркий», и под рабочий отрезок 45.2 мм для зеркальных камер «Зенит»).
  • Минимальное относительное отверстие (максимальное число диафрагмы, например 16 или 22) — определяется конструктивными особенностями диафрагмы.
  • Минимальная дистанция фокусировки (МДФ), или максимальный масштаб макросъёмки для макрообъективов (например, 55 мм, 1:1) — определяется фокусным расстоянием и конструкцией оправы[источник не указан 905 дней].
  • Диаметр и шаг резьбы для присоединения светофильтров.
  • Графики MTF (Модуляционная передаточная функция — уточняет разрешающую способность).
  • Число линз и групп линз. Большее количество линз позволяет конструкторам рассчитать объектив с лучше исправленными аберрациями, однако уменьшает светопропускание и повышает риск паразитных переотражений, снижающих контраст изображения. Кроме того, большее число поверхностей, которые надо полировать, увеличивает себестоимость производства и ужесточает требования к точности изготовления каждой детали. Именно поэтому до сих пор с успехом применяются и будут применяться такие простые оптические схемы, как Тессар.
  • Наличие асферических линз.
  • Вид просветления.
  • Конструкция и особенности оправы и байонета. Например, «Помповая» оправа (от сходства с помповым ружьём)— изменение фокусного расстояния и наводка на резкость осуществляется одним кольцом, осевое перемещение которого меняет фокусное расстояние, а поворотом осуществляется наводка на резкость. Более традиционным является наличие двух различных органов управления.

Классификация фотографических объективов

Изображение, полученное объективом «рыбий глаз»

Штатный объектив

  • Штатный объектив (жарг. Ки́товый объектив, от англ. kit — комплект) — объектив, которым комплектуется фотокамера при продаже. С зеркальными камерами нижнего ценового диапазона в комплекте идут недорогие объективы с переменным фокусным расстоянием (Canon EF-S 18-55, AF-S DX 18-55мм VR)[источник не указан 102 дня]

Также «штатным» называют объектив, фокусное расстояние которого равно диагонали кадра. Например, для малоформатной камеры штатным будет объектив с фокусным расстоянием 43 мм.

Типы объективов по конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:

  • Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
  • Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
  • Триплет — простейший вариант анастигмата, состоящий из трёх не склеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
  • Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что расстояние от задней оптической поверхности до фокальной плоскости больше фокусного расстояния, что позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлиненным задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
  • Телеобъектив — класс объективов (как правило, длиннофокусных), у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.
Так выглядит зеркально-линзовый длиннофокусный объектив
  • Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые кроме линз содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования[1].
  • Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются во многих технических сферах, например, в нанолитографии[2].

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

По диапазону значений фокусного расстояния

  • Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
  • Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).

По углу поля зрения (фокусному расстоянию)

Принцип действия простейшего зум-объектива

Широко применяется классификация фотографических объективов по углу поля зрения или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:

  • Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Для 35-мм плёнки нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, хотя диагональ такого кадра равна 43 мм. Угол поля зрения нормального объектива от 40° до 51° включительно (часто около 45°). Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.[3][4]
  • Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с углом поля зрения от 52° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например интерьеров.
  • Сверхширокоугольный объектив — объектив, у которого угол поля зрения 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
  • Портретный объектив — если данный термин применяется к диапазону фокусных расстояний, то обычно подразумевается диапазон от диагонали кадра до трёхкратного её значения. Для 35-мм плёнки портретным считается объектив с фокусным расстоянием 50—130 мм и углом поля зрения 18—45°. Понятие портретного объектива условно и относится кроме фокусного расстояния к светосиле и характеру оптического рисунка в целом.
  • Длиннофокусный объектив (часто и некорректно именуемый телеобъективом) — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра. Имеет угол поля зрения от 10° до 39° включительно, и предназначен для съёмки удаленных предметов.
  • Сверхдлиннофокусный объектив — объектив, угол поля зрения которого 9° и менее.
  • В настоящее время массовое применение получил современный тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив (трансфокатор, «зум» (англ. Zoom)).
  • Вид на одно и то же место с различными фокусными расстояниями

По назначению (съёмочные объективы)

Существенное значение имеет назначение объектива. Перед тем как приступить к съёмке, всегда возникает вопрос о том, что будем снимать.

  • Портретный объектив — используется для съёмки портретов. Должен давать мягкое изображение без геометрических искажений. В качестве портретных часто используются телеобъективы или объективы с фиксированным фокусным расстоянием в диапазоне 80—200 мм (для 35 мм плёнки). Классическими являются 85 мм и 130 мм. Специализированный портретный объектив спроектирован так, что минимальные аберрации показывает при фокусировке с нескольких метров то есть именно при съёмке портрета, в ущерб качеству изображения «на бесконечности». Практически обязательным для портретного объектива является большое (лучше, чем 2.8) относительное отверстие, и очень важен характер бокэ;
  • Макрообъектив — объектив, специально корригированный для съёмки с конечных коротких расстояний. Как правило, применяется для макросъёмки небольших объектов крупным планом, вплоть до масштаба 1:1. Позволяют производить съёмку с повышенным контрастом и резкостью. Обладают меньшей светосилой, чем аналогичные по фокусному расстоянию объективы другого типа. Типичное фокусное расстояние от 50 до 100 мм. Кроме того, обычно имеет специальную оправу.[5];
  • Длиннофокусный объектив — как правило, используется для съёмки удалённых объектов. Длиннофокусный объектив, в котором расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния, именуется телеобъектив;
  • Репродукционный объектив — используется при пересъёмке чертежей, технической документации и т. д. Должен обладать минимальными геометрическими искажениями, минимальным виньетированием и минимальной кривизной поля изображения;
  • Шифт-объектив (объектив со сдвигом, от англ. shift) — используется для архитектурной и иной технической съёмки и позволяет предотвратить искажение перспективы.
  • Тилт-объектив (объектив с наклоном, от англ. tilt) — используется для получения резкого изображения неперпендикулярных оптической оси объектива протяжённых объектов при макросъёмке, а также для получения художественных эффектов.[6].
  • Тилт-шифт объектив — класс объективов, сочетающий в себе сдвиг и наклон оптической оси. Позволяет использовать возможности карданных камер в малоформатной фотографии. Крупнейшие производители фототехники имеют в линейке оптики хотя бы один такой объектив, например Canon TS-E 17 F4L.
  • Стеноп (пинхол) (объектив камеры-обскуры, маленькая дырочка, от англ. pinhole) — используется для съёмок пейзажей или иных объектов с очень большими выдержками и с получением в одном кадре одинаково резкого изображения от макро расстояний до бесконечности;
  • Софт-объектив (мягкорисующий объектив, от англ. soft) — объектив с недоисправленными аберрациями, обычно сферической, или с вносящими искажения элементами конструкции. Служит для получения эффекта размытости, дымки и т. п. при сохранении резкости.[7] Применяются в портретной съёмке. Немногим близкий эффект дают так называемые «фильтры мягкого фокуса»[8];
  • Суперзум (тревел-зум) (англ. travel zoom) — универсальный вариообъектив относительно малого веса и максимального диапазона фокусных расстояний. Используется при пониженных требованиях к качеству снимка и повышенных — к оперативности использования и массе.
  • Ультразум — суперзум, который отличается повышенными кратностью диапазона фокусных расстояний, обычно начиная с пяти.
  • Гиперзум — суперзум, кратность диапазона фокусных расстояний которого обычно больше 15. Распространены в профессиональных видеокамерах и компактных фотоаппаратах, например, Fujinon A18x7.6BERM[9], Angenieux 60x9,5[10], Nikon Coolpix P500 (кратность 36), Sony Cyber-shot DSC-HX100V (кратность 30), Canon PowerShot SX30 IS (кратность 35), Nikon Coolpix P90 (кратность 24). Качество изображения объектива, необходимое в видеокамерах, особенно стандартной четкости, позволяет строить объективы с большой кратностью. Кроме того, при малой диагонали матриц видеокамер и компактных фотоаппаратов, габариты вариообъектива с большим диапазоном фокусных расстояний несравнимо меньше, чем были бы при таких же параметрах для формата APS-C. Студийные видеокамеры могут оснащаться вариообъективами с кратностью, равной 50 и даже 100[11].

По назначению (прочие объективы)

  • Проекционный объектив — используется в проекторах. В отличие от съёмочных объективов, устойчив к значительному нагреву в интенсивном световом потоке. Обладает более простой конструкцией оправы и не оснащен механизмом диафрагмы.
  • Объектив микроскопа или микрообъектив —
  • Объектив телескопа

Производство объективов

Производство объективов — высокотехнологичная область, оно требует значительных исследований, сложной аппаратуры для обработки стекла, комплекса научно-технических исследований в области расчёта формы линз, нанесения просветляющих покрытий и др.

Распространённые марки объективов

Многие объективы имеют собственные имена, присвоенные им фирмой — разработчиком.

Дополнительные изображения

  • Объективы: длиннофокусный, портретный, штатный

  • Современный объектив «Canon EF 17-40 L»

См. также

Примечания

Классификация объективов по фокусному расстоянию.

Ссылки

Литература

  • Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
  • Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л., «Машиностроение», 1989.
  • ГОСТ 25205-82 Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения. М. Изд-во стандартов, 1982.(действующий)

Объектив - это... Что такое Объектив?

Объектив 1:2,8/50 Macro — 1:4-5.6/70-300 — 1:4-5.6/10-20

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

  • Объективы применяются в фотоаппаратах, кинокамерах и видеокамерах, фотоувеличителях, микроскопах, телескопах, различных наблюдательных и измерительных приборах (см. «Геодезия»).
  • В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.
  • В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, фотографический затвор, внутренние и встроенные бленды.

Характеристики объективов

Основные

Дополнительные и уточняющие

  • Рабочий отрезок или рабочее расстояние — для сменных объективов. Расстояние между опорной плоскостью присоединительной оправы и фокальной плоскостью объектива. В большинстве случаев определяется типом байонета, имеет важное значение для резьбовых типов крепления (так. объективы с присоединительной резьбой М39×1 выпускались и под рабочий отрезок 28.8 мм для дальномерных камер «Leica», «ФЭД», «Зоркий», и под рабочий отрезок 45.2 мм для зеркальных камер «Зенит»).
  • Минимальное относительное отверстие (максимальное число диафрагмы, например 16 или 22) — определяется конструктивными особенностями диафрагмы.
  • Минимальная дистанция фокусировки (МДФ), или максимальный масштаб макросъёмки для макрообъективов (например, 55 мм, 1:1) — определяется фокусным расстоянием и конструкцией оправы[источник не указан 905 дней].
  • Диаметр и шаг резьбы для присоединения светофильтров.
  • Графики MTF (Модуляционная передаточная функция — уточняет разрешающую способность).
  • Число линз и групп линз. Большее количество линз позволяет конструкторам рассчитать объектив с лучше исправленными аберрациями, однако уменьшает светопропускание и повышает риск паразитных переотражений, снижающих контраст изображения. Кроме того, большее число поверхностей, которые надо полировать, увеличивает себестоимость производства и ужесточает требования к точности изготовления каждой детали. Именно поэтому до сих пор с успехом применяются и будут применяться такие простые оптические схемы, как Тессар.
  • Наличие асферических линз.
  • Вид просветления.
  • Конструкция и особенности оправы и байонета. Например, «Помповая» оправа (от сходства с помповым ружьём)— изменение фокусного расстояния и наводка на резкость осуществляется одним кольцом, осевое перемещение которого меняет фокусное расстояние, а поворотом осуществляется наводка на резкость. Более традиционным является наличие двух различных органов управления.

Классификация фотографических объективов

Изображение, полученное объективом «рыбий глаз»

Штатный объектив

  • Штатный объектив (жарг. Ки́товый объектив, от англ. kit — комплект) — объектив, которым комплектуется фотокамера при продаже. С зеркальными камерами нижнего ценового диапазона в комплекте идут недорогие объективы с переменным фокусным расстоянием (Canon EF-S 18-55, AF-S DX 18-55мм VR)[источник не указан 102 дня]

Также «штатным» называют объектив, фокусное расстояние которого равно диагонали кадра. Например, для малоформатной камеры штатным будет объектив с фокусным расстоянием 43 мм.

Типы объективов по конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:

  • Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
  • Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
  • Триплет — простейший вариант анастигмата, состоящий из трёх не склеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
  • Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что расстояние от задней оптической поверхности до фокальной плоскости больше фокусного расстояния, что позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлиненным задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
  • Телеобъектив — класс объективов (как правило, длиннофокусных), у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.
Так выглядит зеркально-линзовый длиннофокусный объектив
  • Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые кроме линз содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования[1].
  • Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются во многих технических сферах, например, в нанолитографии[2].

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

По диапазону значений фокусного расстояния

  • Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
  • Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).

По углу поля зрения (фокусному расстоянию)

Принцип действия простейшего зум-объектива

Широко применяется классификация фотографических объективов по углу поля зрения или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:

  • Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Для 35-мм плёнки нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, хотя диагональ такого кадра равна 43 мм. Угол поля зрения нормального объектива от 40° до 51° включительно (часто около 45°). Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.[3][4]
  • Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с углом поля зрения от 52° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например интерьеров.
  • Сверхширокоугольный объектив — объектив, у которого угол поля зрения 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
  • Портретный объектив — если данный термин применяется к диапазону фокусных расстояний, то обычно подразумевается диапазон от диагонали кадра до трёхкратного её значения. Для 35-мм плёнки портретным считается объектив с фокусным расстоянием 50—130 мм и углом поля зрения 18—45°. Понятие портретного объектива условно и относится кроме фокусного расстояния к светосиле и характеру оптического рисунка в целом.
  • Длиннофокусный объектив (часто и некорректно именуемый телеобъективом) — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра. Имеет угол поля зрения от 10° до 39° включительно, и предназначен для съёмки удаленных предметов.
  • Сверхдлиннофокусный объектив — объектив, угол поля зрения которого 9° и менее.
  • В настоящее время массовое применение получил современный тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив (трансфокатор, «зум» (англ. Zoom)).
  • Вид на одно и то же место с различными фокусными расстояниями

По назначению (съёмочные объективы)

Существенное значение имеет назначение объектива. Перед тем как приступить к съёмке, всегда возникает вопрос о том, что будем снимать.

  • Портретный объектив — используется для съёмки портретов. Должен давать мягкое изображение без геометрических искажений. В качестве портретных часто используются телеобъективы или объективы с фиксированным фокусным расстоянием в диапазоне 80—200 мм (для 35 мм плёнки). Классическими являются 85 мм и 130 мм. Специализированный портретный объектив спроектирован так, что минимальные аберрации показывает при фокусировке с нескольких метров то есть именно при съёмке портрета, в ущерб качеству изображения «на бесконечности». Практически обязательным для портретного объектива является большое (лучше, чем 2.8) относительное отверстие, и очень важен характер бокэ;
  • Макрообъектив — объектив, специально корригированный для съёмки с конечных коротких расстояний. Как правило, применяется для макросъёмки небольших объектов крупным планом, вплоть до масштаба 1:1. Позволяют производить съёмку с повышенным контрастом и резкостью. Обладают меньшей светосилой, чем аналогичные по фокусному расстоянию объективы другого типа. Типичное фокусное расстояние от 50 до 100 мм. Кроме того, обычно имеет специальную оправу.[5];
  • Длиннофокусный объектив — как правило, используется для съёмки удалённых объектов. Длиннофокусный объектив, в котором расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния, именуется телеобъектив;
  • Репродукционный объектив — используется при пересъёмке чертежей, технической документации и т. д. Должен обладать минимальными геометрическими искажениями, минимальным виньетированием и минимальной кривизной поля изображения;
  • Шифт-объектив (объектив со сдвигом, от англ. shift) — используется для архитектурной и иной технической съёмки и позволяет предотвратить искажение перспективы.
  • Тилт-объектив (объектив с наклоном, от англ. tilt) — используется для получения резкого изображения неперпендикулярных оптической оси объектива протяжённых объектов при макросъёмке, а также для получения художественных эффектов.[6].
  • Тилт-шифт объектив — класс объективов, сочетающий в себе сдвиг и наклон оптической оси. Позволяет использовать возможности карданных камер в малоформатной фотографии. Крупнейшие производители фототехники имеют в линейке оптики хотя бы один такой объектив, например Canon TS-E 17 F4L.
  • Стеноп (пинхол) (объектив камеры-обскуры, маленькая дырочка, от англ. pinhole) — используется для съёмок пейзажей или иных объектов с очень большими выдержками и с получением в одном кадре одинаково резкого изображения от макро расстояний до бесконечности;
  • Софт-объектив (мягкорисующий объектив, от англ. soft) — объектив с недоисправленными аберрациями, обычно сферической, или с вносящими искажения элементами конструкции. Служит для получения эффекта размытости, дымки и т. п. при сохранении резкости.[7] Применяются в портретной съёмке. Немногим близкий эффект дают так называемые «фильтры мягкого фокуса»[8];
  • Суперзум (тревел-зум) (англ. travel zoom) — универсальный вариообъектив относительно малого веса и максимального диапазона фокусных расстояний. Используется при пониженных требованиях к качеству снимка и повышенных — к оперативности использования и массе.
  • Ультразум — суперзум, который отличается повышенными кратностью диапазона фокусных расстояний, обычно начиная с пяти.
  • Гиперзум — суперзум, кратность диапазона фокусных расстояний которого обычно больше 15. Распространены в профессиональных видеокамерах и компактных фотоаппаратах, например, Fujinon A18x7.6BERM[9], Angenieux 60x9,5[10], Nikon Coolpix P500 (кратность 36), Sony Cyber-shot DSC-HX100V (кратность 30), Canon PowerShot SX30 IS (кратность 35), Nikon Coolpix P90 (кратность 24). Качество изображения объектива, необходимое в видеокамерах, особенно стандартной четкости, позволяет строить объективы с большой кратностью. Кроме того, при малой диагонали матриц видеокамер и компактных фотоаппаратов, габариты вариообъектива с большим диапазоном фокусных расстояний несравнимо меньше, чем были бы при таких же параметрах для формата APS-C. Студийные видеокамеры могут оснащаться вариообъективами с кратностью, равной 50 и даже 100[11].

По назначению (прочие объективы)

  • Проекционный объектив — используется в проекторах. В отличие от съёмочных объективов, устойчив к значительному нагреву в интенсивном световом потоке. Обладает более простой конструкцией оправы и не оснащен механизмом диафрагмы.
  • Объектив микроскопа или микрообъектив —
  • Объектив телескопа

Производство объективов

Производство объективов — высокотехнологичная область, оно требует значительных исследований, сложной аппаратуры для обработки стекла, комплекса научно-технических исследований в области расчёта формы линз, нанесения просветляющих покрытий и др.

Распространённые марки объективов

Многие объективы имеют собственные имена, присвоенные им фирмой — разработчиком.

Дополнительные изображения

  • Объективы: длиннофокусный, портретный, штатный

  • Современный объектив «Canon EF 17-40 L»

См. также

Примечания

Классификация объективов по фокусному расстоянию.

Ссылки

Литература

  • Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
  • Русинов М. М. Композиция оптических систем. Л., «Машиностроение», 1989.
  • ГОСТ 25205-82 Фотоаппараты и съёмочные фотографические объективы. Термины и определения. М. Изд-во стандартов, 1982.(действующий)

Что такое объектив? | Заметки фотолюбителя

Всем привет!

Сегодня я расскажу Вам что такое объектив в фотоаппарате и о его функциях.

Объектив- оптическое устройство, состоящее из:

• Корпуса, в котором находятся линзы, диафрагма, иногда мотор фокусировки.

• Линз, фокусирующих и передающих свет на матрицу.

• Диафрагмы, которая регулирует количество света, попадающего на матрицу.

• Фокусировочного мотора(не всегда), который перемещает линзы внутри корпуса для получения резкости на нужном участке изображения.

• Байонета- крепления к корпусу камеры, иногда это резьба, в основном, на старых фотоаппаратах.

• Микропроцессора, отвечающего за стабилизацию изображения( не во всех объективах)

Характеристики объектива:

• Фокусное расстояние- расстояние от оптического центра объектива до точки фокусировки, т.е. матрицы или пленки. Очень часто фокусное расстояние путают с минимальным расстоянием фокусировки.

• Светосила- способность объектива пропускать свет через себя, часть света всегда теряется, проходя через объектив.

• Угол обзора. Зависит от фокусного расстояния, чем оно меньше, тем угол обзора больше. Например, если фокусное расстояние объектива 8mm, то угол обзора равен 180°. Это сверхширокоугольный объектив.

• Диаметр резьбы под светофильтр. Не самая важная вещь, но знать полезно. Чтобы не купить дорогой фильтр и не ошибиться. Обычно этот параметр написан на передней части объектива .

• Диафрагма(апертура) механизм, отвечающий за количество пропускаемого света и глубину резкости изображения. Обозначается буквой f. Например 50mm f/1.8.

Схема расположения линз в объективе.

Схема расположения линз в объективе.

Теперь давайте разбираться как же это все работает и взаимодействует:

Смотря в видоискатель, мы видим изображение, которое видит непосредственно сам объектив. Сперва нужно настроить диафрагму, исходя из условий съёмки и художественной задумки автора. Начиная наводить резкость(фокусируясь) на нужном объекте, мы приводим в действие механизм фокусировки, двигающий линзы внутри корпуса, диафрагма в это время полностью открыта чтобы мы могли видеть изображение не затемнённым. Когда диафрагма настроена, резкость выставлена, жмём на спуск. В это время, диафрагма сжимается до выставленного значения, свет, фокусируясь, проходит через линзы и попадает на матрицу или пленку, таким образом получается изображение. Принцип работы довольно прост, его трудно не понять.

Объективы делятся на на несколько типов:

Схема зависимости угла обзора от фокусного расстояния объектива.

Схема зависимости угла обзора от фокусного расстояния объектива.

• Стандартный- с постоянным фокусным расстоянием, в простонародье фикс. В отличие от зумов гораздо легче и компактней благодаря более простой схеме.

Объектив с постоянным фокусным расстоянием 50mm.

Объектив с постоянным фокусным расстоянием 50mm.

• Зум- с переменным фокусным расстоянием. Это те объективы, которые могут приближать изображение за счёт перемещения групп линз внутри корпуса(обычно для этого на нем есть кольцо зумирования, вращая которое изображение приближается).

Объектив с диапазоном фокусных расстояний 24-70mm/

Объектив с диапазоном фокусных расстояний 24-70mm/

• Широкоугольные- объективы с широким углом обзора, до 180° и фокусным расстоянием до 35mm. Эти объективы захватывают не только большую площадь изображения, но и искажают ее, делают бочкообразной. Такие объективы подходят для съёмки пейзажей, интерьеров и съёмки в ограниченном пространстве, для портретной съёмки они не подходят(если только не стоит задачей сделать модели огромную голову и нос, относительно тела).

Широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 6.5mm.

Широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 6.5mm.

Фото на широкоугольный объектив. Видны искажения.

Фото на широкоугольный объектив. Видны искажения.

• Нормальные- объективы с фокусным расстоянием от 36mm до 70mm. Обладают углом обзора, примерно 50°, что совпадает с углом обзора человеческого глаза. Благодаря этому они, в наименьшей степени искажают изображение. Данный тип объективов подходит для большинства сюжетов, а так же для портретной съёмки.

Объектив с фокусным расстоянием 50mm.

Объектив с фокусным расстоянием 50mm.

Фото на объектив с фокусным расстоянием 50mm. Искажений нет, картинка не выгнута.

Фото на объектив с фокусным расстоянием 50mm. Искажений нет, картинка не выгнута.

• Телеобъективы- объективы с фокусным расстоянием от 70mm. Благодаря этому они значительно увеличивают изображаемый предмет, что позволяет находиться на расстоянии от него. Чаще всего используется в съёмке спорта, репортажей и дикой природы, когда нет возможности подойти ближе.

Телеобъектив с диапазоном фокусных расстояний 70-200mm/

Телеобъектив с диапазоном фокусных расстояний 70-200mm/

Пример влияние фокусного расстояния на изображение.

Пример влияние фокусного расстояния на изображение.

За всю историю было придумано множество объективов, разных схем и для разных целей, все не перечислить, но, я думаю, сделать цикл статей о необычных объективах, чтобы Вам показать.

На этом о объективах все, некоторые интересные вещи расскажу чуть позже, придет их время.

Спасибо за уделённое время и внимание. Всегда рад Вам на моем канале! Если Вам понравилась статья,ставьте лайк, подписывайтесь на канал и на мой Instagram, буду очень благодарен и расскажу еще много интересного.

До новых встреч!

Основные параметры и особенности объективов для видеокамер наблюдения на примере продукции Tokina

21 марта 2011

Качественное видеонаблюдение 24 часа в сутки.

Современные технологии в сфере видеонаблюдения позволили представить на рынок безопасности высокочувствительные видеокамеры "DAY&NIGHT". Благодаря этим камерам стало возможным наблюдение в цветном изображении в дневное время и в черно-белом изображении в ночное время суток. А использование инфракрасной подсветки позволяет получить картинку в полной темноте. Однако, обычные объективы не имеют оптических способностей адаптировать фокус в зависимости от изменений условий освещенности.

Чтобы решить эту проблему Токина разработала ряд моделей объективов с ИК-коррекцией, совместимых с чувствительными камерами типа "DAY&NIGHT". Используя систему видеонаблюдения, включающую камеру "DAY&NIGHT" и объективы Токина с ИК-коррекцией больше не потребуется корректировать настройку фокуса при смене времени суток. Настроенный однажды объектив будет давать четкое изображение круглосуточно без дополнительной фокусировки объектива.

Так как при наступлении темноты частотный спектр излучения сдвигается в область инфракрасного диапазона, обычные объективы, предназначение для использования в светлое время суток не могут передавать четкое изображение — точка фокуса сдвигается. Особенно ситуация усугубляется, если используется инфракрасная подсветка. Изображение становится расплывчатым и блеклым. Объективы Токина с ИК-коррекцией показывают блестящие показатели разрешения в ближнем инфракрасном диапазоне благодаря тому, что оптическая конструкция и используемые материалы в линзах не позволяют смещаться точке фокусировки, как показано на картинке справа.

Наравне с показателем светосилы F важную роль в характеристиках объектива играет фактор светопропускания. Важность этого фактора объясняется большим количеством линз используемых при разработке зум объективов. Эксклюзивная технология просветления Токины улучшает характеристики светопропускания не только в диапазоне видимого света, но и в ближнем инфракрасном секторе.

В стандартных объективах используются комбинации из сферических линз. Однако сферические линзы не всегда могут фокусировать световой луч, проходящий через края линзы в точке, где фокусируются лучи, проходящие через центр той же самой линзы. Это вызывает трудности в проектировании шикокоугольных и супер-широкоугольных объективов. В объективах Токины используются асферические элементы, которые не только решают проблему сферических аберраций, но и полностью корректируют количество света, исправляют дисторсию. Используя стекло известного производителя Хоя Токина добилась блестящих результатов в разработке высококачественных моделей объективов для фотографии и видеонаблюдения.

Модели со знаком SD имеют в своей конструкции низкодисперсионные линзы, роль которых минимизировать вторичный спектр, вызванный хроматическими аберрациями. Обычно в этих линзах используется стекло FK01 и FK02, которое и придает линзам дисперсионные качества. Низкодисперсионные линзы эффективны в объективах с длинным фокусным расстоянием от 200мм и более.

Существует несколько классических размеров матриц видеокамеры: 1/2", 1/3", 1/4", 2/3", характеризующихся длинной матрицы по диагонали, как показано на картинке. Объективы с большим посадочным размером могут быть применены к камерам с меньшим размером мартицы. Наоборот, комбинация камеры с большим форматом матрицы и объектива с меньшим посадочным размером может вызвать виньетирование изображения. Угол поля зрения объектива определяется фокусным расстоянием и размером матрицы камеры. Чем шире угол объектива, тем больше нужен формат матрицы.

Число F характеризует количество света, которое проходит через объектив. Чем меньше число, тем больше света попадает на матрицу камеры. Число F, фокусное расстояние и эффективный диаметр объектива можно вычеслить по формулам: F number =f/A, где F number — число F, f — фокусное расстояние, а А — эффективный диаметр.

Формат объектива бывает двух типов: С и CS. Отличаются эти два формата расстоянием от резьбовой кромки объектива до плоскости формирования изображения. В случае с форматом С это 17.526мм, a CS — 12.5мм.

Задний рабочий отрезок — расстояние между последним оптическим элементом в группе линз объектива и плоскостью формирования изображения Фланцевый рабочий отрезок — расстояние между фланцевой поверхностью объектива (поверхность объектива, которая соприкасается с камерой) и плоскостью формирования изображения.

Объектив, фокусное расстояние которого можно регулировать вручную.

Минимальное расстояние между объективом и объектом, на котором можно провести фокусировку. Обычно, чем короче фокусное расстояние, тем меньше минимальное рабочее расстояние. Это расстояние можно менять используя удлинительные кольца.

Расстояние от 2-й основной точки на оптической оси до точки фокусировки. Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем шире его угол зрения. И наоборот, чем длиннее фокусное расстояние, тем угол уже.

Функция, позволяющая объективу (при использовании соответствующего пульта управления) фиксировать выбранный кадр или сиквенцию кадров и воспроизводить его, вызывая из памяти зарегистрированные позиции фокуса, зума и диафрагмы.

Как выбрать объектив для видеокамеры?

Как выбрать объектив для камеры видеонаблюдения?

Для выбора объектива под конкретную задачу необходимы следующие данные:

  1. Место установки видеокамеры (улица / помещение). Для уличных видеокамер используются объективы с автоматической диафрагмой (изменение диаметра входного отверстия объектива/регулировка входящего потока света). Для видеокамер, устанавливаемых в помещении, используются объективы с ручной диафрагмой или без диафрагмы.
  2. Размер зоны наблюдения, т.е. размеры и расстояние до объекта наблюдения. Если эти данные известны, то необходимое фокусное расстояние вычисляется по следующим формулам: f=v*S/V или f=h*S/H, где f — фокусное расстояние, v- вертикальный размер матрицы, V- вертикальный размер объекта, S- расстояние до объекта, h — горизонтальный размер матрицы, H- горизонтальный размер объекта.

    Размер матрицы

    Формат матрицы

    1/3"

    1/4"

    вертикальный размер, мм

    3,6

    2,4

    горизонтальный размер, мм

    4,8

    3,2

        
  3. Пример: Необходимо с расстояния 25м наблюдать за фасадом здания шириной 15м. Тогда для видеокамеры с матрицей 1/3" получим f= 4,8*25/15=7,99мм. Следовательно, выбираем объектив с фокусным расстоянием 8 мм.
  4. Всегда выбирайте фокусное расстояние объектива соответствующим размеру зоны наблюдения: если в поле зрения видеокамеры попадут посторонние хорошо освещенные предметы на близком расстоянии, то электронный затвор автоматически уменьшит время экспозиции матрицы по усредненной освещенности кадра, что будет эквивалентно уменьшению чувствительности самой видеокамеры. В этом случае предельная дальность обнаружения резко сократится.
  5. Формат матрицы камеры видеонаблюдения. Видеокамеры с матрицей 1/2" могут работать с объективами 1/2" и 1/3". Видеокамеры 1/3", только с объективами 1/3".
  6. Необходимость изменения угла поля зрения в процессе работы. В этом случае используются Manual Zoom (ручные) или Motor Zoom (с электроприводом) трансфокаторы.

Углы обзора 1/3" видеокамер. Все приведенные в таблице данные приблизительные и даны в качестве начальной справки.

Объектив
(фокусное расстояние),
мм

Угол обзора
по вертикали,
град

Угол обзора
по горизонтали,
град

Угол обзора
по диагонали,
град

Дистанция распознавания,
м

Дистанция наилучшего качества, м
(идентификации)

2,5

90

120

150

2

0,7

2,9

78

104

130

3

1,2

3,4

70

94

110

3,4

1,4

3,5

63

79

98

 

 

3,6

54

72

92

3,5

1,5

3,7

52

70

90

3,8

1,6

4,0

48

65

75

 

 

4,3

47

62

73

4

1,8

5,5

40

55

70

5

2

6

32

42

53

6

2,3

8

24

32

40

8

3

12,0

17

22

28

12

4

16,0

12

17

21

16

6

25,0

8

11

14

25

10

50,0

4

5,5

7

50

20

75

2,8

3,7

4,6

70

30

 

Обычным объективам при установке их на чувствительные черно-белые камеры свойственна некоторая расфокусировка изображения при наблюдении с ИК подсветкой.
Инфракрасная коррекция (объективы с индексом «IR») — технология применения специальных оптических материалов, позволяющая значительно снизить дисперсию света в объективе, а следовательно свести к минимуму уход и «расползание» плоскости наилучшего изображения во всем диапазоне длин волн света, включая инфракрасную область. При этом улучшается разрешающая способность, контраст получаемого изображения и, как следствие, передача мелких деталей наблюдаемого объекта.
В обозначении этих объективов присутствует индекс «IR». Такие объективы еще называют «День-Ночь», т.к. они позволяют вести круглосуточное видеонаблюдение без дополнительной перефокусировки.

В связи с распространением IP-камер и новых форматов сжатия получили распространения мегапиксельные объективы

Объективы обеспечивают полное разрешение мегапиксельных камер, высокий контраст. Это достигается в первую очередь качеством всех элементов объективов. В изделиях ведущих производителей, как правило, используются только стеклянные линзы, причем самой тонкой шлифовки. Скрупулезный подбор, сочетание линз со сферическими и асферическими поверхностями, тщательный расчет и точность механической конструкции – все это сводит к минимуму возможные геометрические и хроматические аберрации.

Еще одна важная особенность мегапиксельных объективов – их прочные корпуса, использование которых позволяет значительно снизить чувствительность изделий к вибрации, ударам, а также колебаниям температуры окружающей среды.

Широкая апертура мегапиксельных объективов позволяет получать четкие изображения при низкой освещенности. Кроме того, эти объективы обеспечивают высокую точность распознавания изображений, что достигается путем уменьшения уровня искажений и улучшением показателя равномерности освещения, передаваемого на ПЗС-сенсор. В линейках мегапиксельных объективов ведущих производителей, как правило, присутствуют изделия с разным фокусным расстоянием.

Объектив

| Значение, принципы, производство и факты

Узнайте, как разные линзы формируют изображения, преломляя свет.

Объяснение преломления света через разные линзы.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Линза в оптике, кусок стекла или другое прозрачное вещество, которое используется для формирования изображения объекта путем фокусировки лучей света от объекта. Линза представляет собой кусок прозрачного материала, обычно круглой формы, с двумя полированными поверхностями, одна или обе из которых изогнуты и могут быть либо выпуклыми (выпуклыми), либо вогнутыми (вдавленными).Кривые почти всегда имеют сферическую форму; т.е. радиус кривизны постоянен. Объектив обладает ценным свойством формировать изображения объектов, находящихся перед ним. Одиночные линзы используются в очках, контактных линзах, карманных лупах, проекционных конденсаторах, сигнальных лампах, видоискателях и на простых корпусных камерах. Чаще всего несколько линз, изготовленных из разных материалов, объединяются вместе в составные линзы в тубусе для коррекции аберраций. Составные линзы используются в таких приборах, как фотоаппараты, микроскопы и телескопы.

изображений, сформированных выпуклыми и вогнутыми линзами

Лучевые диаграммы показывают типы изображений, сформированных выпуклыми и вогнутыми линзами. Характеристики изображения, формируемого выпуклой линзой, зависят от местоположения объекта. На этих диаграммах F - фокусное расстояние объектива, а 2F - удвоенное фокусное расстояние объектива.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Оптические принципы для линз

Линза производит свой фокусирующий эффект, потому что свет движется в линзе медленнее, чем в окружающем воздухе, так что преломление, резкое изгибание светового луча происходит и там, и там. Луч попадает в линзу и выходит из линзы в воздух.

обычные линзы

(слева) Поперечные сечения стандартных форм обычных линз. (Справа) преломление света сходящимися и расходящимися линзами, показывая главную ось, главный фокус (или точку фокуса) F, фокусное расстояние f и фокальную плоскость.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Одна линза имеет две точно правильные противоположные поверхности; либо обе поверхности изогнуты, либо одна изогнута, а другая плоская. Линзы могут быть классифицированы в соответствии с их двумя поверхностями на двояковыпуклые, плосковыпуклые, вогнутые (сходящийся мениск), двояковогнутые, плосковогнутые и выпукло-вогнутые (расходящиеся мениск).Из-за кривизны поверхностей линз разные лучи падающего светового луча преломляются под разными углами, так что весь луч параллельных лучей может сходиться или казаться расходящимся в одной точке. Эта точка называется точкой фокусировки или главным фокусом линзы (часто обозначается на лучевых диаграммах буквой F). Преломление лучей света, отраженных от объекта или испускаемых им, заставляет лучи формировать визуальное изображение объекта. Это изображение может быть реальным - фотографируемым или видимым на экране - или виртуальным - видимым только при взгляде в объектив, как в микроскоп.Изображение может быть намного больше или меньше, чем объект, в зависимости от фокусного расстояния объектива и расстояния между объективом и объектом. Фокусное расстояние линзы - это расстояние от центра линзы до точки, в которой формируется изображение удаленного объекта. Длиннофокусная линза формирует увеличенное изображение удаленного объекта, а короткофокусная линза формирует маленькое изображение.

Обычно изображение, сформированное одной линзой, недостаточно для точной работы в таких областях, как астрономия, микроскопия и фотография; это потому, что конус лучей, испускаемых одной точкой в ​​удаленном объекте, не объединяется линзой в идеальную точку, а вместо этого образует небольшой участок света.Этот и другие врожденные недостатки изображения одной точки объекта линзой известны как аберрации. Чтобы исправить такие аберрации, часто необходимо объединить в одной оправе несколько линзовых элементов (одиночные линзы), некоторые из которых могут быть выпуклыми, а некоторые вогнутыми, некоторые изготовлены из плотного высокопреломляющего или высокодисперсионного стекла, а другие - из низкодисперсного стекла. -рефрактивное или низкодисперсионное стекло. Элементы объектива могут быть склеены вместе или установлены с тщательно рассчитанными расстояниями, чтобы исправить аберрации отдельных элементов и получить изображение приемлемой резкости ( см. Также аберрацию ).Точная установка также гарантирует правильное центрирование всех линз; то есть центры кривизны всех поверхностей линзы лежат на одной прямой линии, называемой главной осью линзы. Часто используемой мерой качества любой системы линз является ее способность формировать изображение, достаточно резкое, чтобы разделить или разрешить две очень близкие точки или линии на объекте. Разрешающая способность зависит от того, насколько хорошо исправлены различные аберрации в системе линз.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Простейшая составная линза представляет собой тонкую зацементированную комбинацию двух одиночных линз, такую ​​как линза, используемая в объективе (линза, ближайшая к объекту) небольшого преломляющего телескопа. Объективы микроскопа могут содержать до восьми или девяти элементов, некоторые из которых могут быть изготовлены из разных материалов, чтобы привести все цвета света в общий фокус и, таким образом, предотвратить хроматическую аберрацию. Объективы, используемые в камерах, могут содержать от двух до 10 элементов, в то время как так называемый зум или объектив с переменным фокусным расстоянием может содержать до 18 или 20 элементов в нескольких группах, причем разные группы могут перемещаться вдоль оси с помощью рычагов или кулачки, чтобы добиться желаемого изменения фокусного расстояния без смещения фокальной плоскости.Линзы также сильно различаются по диаметру: от 0,16 см ( 1 / 16 дюйма) для элемента в объективе микроскопа до 100 см (40 дюймов) для объектива астрономического телескопа. В отражателях и некоторых других типах астрономических телескопов для объектива используются вогнутые зеркала вместо линз.

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз? Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан. Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что они собой представляют и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь.Некоторые автомобильные фары Используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза - это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает. Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линзы (называемой выпуклой линзой) очень похожи на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам.Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, в то время как вогнутые линзы "пещеры" дюйма в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она искривляет световые лучи при их прохождении. так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают - и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Линзы выпуклые

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классическую чечевицеобразную форму. А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.


Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки - это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки дальних световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза - с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому он дает параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся.Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами - это подумать о вогнутых линзах. линзы прогибаются внутрь.)


Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из одной точки. за линзой - фокус. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в этом случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальной точкой фокусировки.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз. Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Рекламные ссылки

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы значительно увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта чем другие.Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощным линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы - это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи. Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять, почему: обычное стекло было бы похоже на линза с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусировала бы световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткий промежуток времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием.Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусные расстояния, написанные либо в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями. Диоптрийное измерение линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние - не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для фотоаппарата, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как. Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по меркам называется f-числом, которое является фокусным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с маленьким числом f делают изображение ярче.Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Регулируемые линзы

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×). Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну.Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши собственные глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать их вместе или в стороны, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы, цифровые фотоаппараты, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как изготавливаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в ХХ века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливали с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы что ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди теперь предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно формовать по форме, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле, чем стеклянные линзы. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я полил водой чайной ложкой очень медленно и осторожно.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

  1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
  2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много - может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
  3. С помощью пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
  4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы увидите, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
  5. Молодец, вы только что сделали линзу!
  6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и пододвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграться и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас - от автомобильных фар до фонари к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, наверное, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем-либо, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Насколько это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас прибегают к дополнительным линзам. конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Есть все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые темнеют на солнечном свете и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, в то время как сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще более детально. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Ты можешь даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать - но на самом деле это просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Возможно, вы не заметили, но крошечные светодиоды, используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза - это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик - хотя это еще не все.

Очевидно, мы должны делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них - а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Иногда производились ранние линзы из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовался как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди научились делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы - 17 веком. (впервые немецко-голландского Ханса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступными, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» - изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных. (иногда называемое «минеральным стеклом», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не такое хорошее, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецепты), дорогие, и они могут разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал из возможных. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение - это все.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

  • Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
  • Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
  • Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для возраста 9–12 лет.

Статьи

  • Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
  • Johannes Hudde и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвин Болт, Тимен Коквит и Майкл Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы, как правило, тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
  • Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображения и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
  • Изобретение очков: как и где, возможно, возникли очки: Колледж оптометристов описывает историю очков в 13 веке (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
  • Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
  • Более ясное зрение после катаракты Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

  • Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
  • The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На сайте есть немало онлайн-экспонатов, которые стоит посетить.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз? Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан.Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что они собой представляют и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь. Некоторые автомобильные фары Используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза - это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает.Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линзы (называемой выпуклой линзой) очень похожи на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, в то время как вогнутые линзы "пещеры" дюйма в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она искривляет световые лучи при их прохождении. так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают - и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Линзы выпуклые

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классическую чечевицеобразную форму.А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.


Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки - это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки дальних световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза - с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому он дает параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами - это подумать о вогнутых линзах. линзы прогибаются внутрь.)


Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из одной точки. за линзой - фокус.Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в этом случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальной точкой фокусировки.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз.Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Рекламные ссылки

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы значительно увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта чем другие. Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощным линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы - это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи.Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять, почему: обычное стекло было бы похоже на линза с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусировала бы световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткий промежуток времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусные расстояния, написанные либо в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями.Диоптрийное измерение линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние - не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для фотоаппарата, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как.Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по меркам называется f-числом, которое является фокусным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с маленьким числом f делают изображение ярче. Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Регулируемые линзы

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×).Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну. Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши собственные глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать их вместе или в стороны, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы, цифровые фотоаппараты, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как изготавливаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в ХХ века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливали с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы что ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди теперь предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно формовать по форме, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле, чем стеклянные линзы. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я полил водой чайной ложкой очень медленно и осторожно.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

  1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
  2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много - может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
  3. С помощью пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
  4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы увидите, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
  5. Молодец, вы только что сделали линзу!
  6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и пододвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграться и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас - от автомобильных фар до фонари к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, наверное, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем-либо, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Насколько это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас прибегают к дополнительным линзам. конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Есть все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые темнеют на солнечном свете и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, в то время как сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще более детально. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Ты можешь даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать - но на самом деле это просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Возможно, вы не заметили, но крошечные светодиоды, используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза - это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик - хотя это еще не все.

Очевидно, мы должны делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них - а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Иногда производились ранние линзы из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовался как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди научились делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы - 17 веком. (впервые немецко-голландского Ханса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступными, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» - изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных. (иногда называемое «минеральным стеклом», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не такое хорошее, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецепты), дорогие, и они могут разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал из возможных. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение - это все.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

  • Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
  • Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
  • Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для возраста 9–12 лет.

Статьи

  • Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
  • Johannes Hudde и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвин Болт, Тимен Коквит и Майкл Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы, как правило, тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
  • Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображения и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
  • Изобретение очков: как и где, возможно, возникли очки: Колледж оптометристов описывает историю очков в 13 веке (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
  • Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
  • Более ясное зрение после катаракты Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

  • Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
  • The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На сайте есть немало онлайн-экспонатов, которые стоит посетить.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз?

Как работают линзы? | Какие бывают типы линз? Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 сентября 2020 г.

Микроскопы позволяют нам присмотреться внутри невидимых миров, которые наши глаза никогда не могли видеть, телескопы уносят нас далеко за пределы Земли к звездам и планетам ночного неба, кинопроекторы бросают на экраны огромные изображения, а маяки бросать успокаивающие лучи света далеко через океан.Удивительные изгибы стекла или пластика, называемые линзами, делают все это возможно. Давайте подробнее рассмотрим, что они собой представляют и как они работают!

Фото: Линзы в фарах этой машины Фокус лучи света падают на дорогу, чтобы вы могли видеть, куда собираетесь. Некоторые автомобильные фары Используйте линзы Френеля для создания мощных лучей, как маяки!

Что такое линзы?

Линза - это прозрачный кусок стекла или пластика с как минимум одним изогнутым поверхность. Он получил свое название от латинского слова «чечевица». (тип пульса, используемый в кулинарии), но пусть это вас не смущает.Для этого нет никакой реальной причины, кроме самой распространенной линзы (называемой выпуклой линзой) очень похожи на чечевицу!

Фото: Чечевица дала название линзам. Выпуклый линзы выпирают посередине, как чечевица, в то время как вогнутые линзы "пещеры" дюйма в середине и выступают по краям.

Как работают линзы?

Линза работает за счет преломления: она искривляет световые лучи при их прохождении. так они меняют направление. (Вы можете прочитать полное объяснение, почему это происходит в нашей статье о свете.) Это означает, что лучи, кажется, приходят из точки, которая ближе или дальше от того места, где они на самом деле возникают - и именно поэтому предметы, видимые через линзу, кажутся либо больше, либо меньше, чем они есть на самом деле.

Типы линз

Существует два основных типа линз: выпуклые (или сходящиеся) и вогнутые (или расходящиеся).

Линзы выпуклые

В выпуклой линзе (иногда называемой положительная линза), стеклянные (или пластиковые) поверхности выпуклость наружу в центре, придавая классическую чечевицеобразную форму.А выпуклая линза также называется собирающей линзой, потому что она делает проходящие через него параллельные световые лучи изгибаются внутрь и встречаются (сходятся) в точке сразу за объективом, известной как фокус.


Фото: выпуклая линза заставляет параллельные световые лучи сходиться (сходиться) в точке фокуса или фокуса. Расстояние от центра объектива до точки фокусировки - это фокусное расстояние объектива. Фокус находится на противоположной стороне линзу к той, из которой исходят световые лучи.

Выпуклые линзы используются в телескопах и биноклях для фокусировки дальних световых лучей в ваших глазах.

Вогнутые линзы

Вогнутая линза - с точностью до наоборот с внешними поверхностями, загнутыми внутрь, поэтому он дает параллельный свет лучи изгибаются наружу или расходятся. Вот почему вогнутые линзы иногда называют расходящимися линзами. (Один из простых способов запомнить разницу между вогнутыми и выпуклыми линзами - это подумать о вогнутых линзах. линзы прогибаются внутрь.)


Фото: вогнутая линза заставляет параллельные световые лучи расходиться (распространяться) так, что кажется, что они исходят из одной точки. за линзой - фокус.Расстояние от центра объектива до точки фокусировки, опять же, является фокусным расстоянием объектива. Однако в этом случае, поскольку световые лучи на самом деле не исходят отсюда, мы называем это виртуальной точкой фокусировки.

Вогнутые линзы используются в телевизионных проекторах, чтобы лучи света распространялись вдаль. В фонарике эту работу проще выполнять с помощью зеркала, которое обычно весит намного меньше объектива и к тому же дешевле в производстве.

Составные линзы

Можно сделать линзы, которые ведут себя более сложным образом, совмещение выпуклых и вогнутых линз.Объектив, в котором используются две или более простые линзы в такой способ называется составной линзой.

Рекламные ссылки

Как измерить оптическую силу линзы?

Если вы когда-нибудь смотрели в бинокль, телескоп или увеличительное стекло стекло, ты знаешь, что некоторые линзы значительно увеличивают (или уменьшают) видимый размер объекта чем другие. Есть простое измерение, которое показывает, насколько мощным линза известна как фокусное расстояние. В фокусное расстояние линзы - это расстояние от центра линзы до точки на который фокусирует световые лучи.Чем короче фокусное расстояние, тем больше мощный объектив. (Легко понять, почему: обычное стекло было бы похоже на линза с бесконечным фокусным расстоянием и вообще не фокусировала бы световые лучи. С другой стороны, бесконечно мощная линза будет фокусировать лучи за бесконечно короткий промежуток времени. расстояние с нулевым фокусным расстоянием. Настоящая линза находится где-то между этими двумя крайностями.)

Вы найдете фокусные расстояния, написанные либо в обычные единицы длины (например, сантиметры, миллиметры или дюймов) или в специальных оптических единицах, называемых диоптриями.Диоптрийное измерение линзы обратно пропорционально фокусное расстояние в метрах (деленное на фокусное расстояние), поэтому 1 диоптрия = 1 м, 2 диоптрии = 0,5 м, 3 диоптрии = 0,33 метра и так далее. В рецептах на очки от оптиков обычно указывается сила необходимых вам корректирующих линз в диоптриях.

Фокусное расстояние - не единственная важная характеристика объектива. Больше линзы собирают больше света, чем линзы меньшего размера, поэтому они создают более яркое изображение. Это особенно важно, если вы выбираете объектив для фотоаппарата, потому что количество света, собираемого линзой, будет определять, что изображение выглядит как.Объективы фотоаппаратов обычно оцениваются по меркам называется f-числом, которое является фокусным длина деленная на диаметр. Вообще говоря, объективы с маленьким числом f делают изображение ярче. Объективы с большим числом f имеют большую глубину резкости: по сути, больше объекта, который вы фотографируете, и в то же время в центре внимания его окружение. (Если вы хотите узнать больше, взгляните на объяснение Луи Блумфилда размера линз.)

Регулируемые линзы

Фото: объектив с регулируемым зумом цифровой камеры Canon увеличивает трехкратное (3 ×).Его фокусное расстояние изменяется в пределах 5,8–17,4 мм, что соответствует соотношению 1: 3.

Обычный объектив имеет фиксированное фокусное расстояние, поэтому он выполняет только одну работу и только одну. Но что, если вы хотите, чтобы он увеличился немного больше или сосредоточился на чем-то более близком или далеком? Наши собственные глаза (и мозг) решают эту проблему с помощью гибких линз, которые могут изменять форму под контролем маленького человека. цилиарные мышцы вокруг них; растяжение или сжатие линз изменяет их фокусное расстояние. А как насчет биноклей, телескопов и фотоаппаратов? вы хотите смотреть не всегда на одинаковом расстоянии? Для биноклей и телескопов решением является фокусирующий винт, который перемещает линзы в тубусах. ближе друг к другу или дальше друг от друга.Зум-объективы в камерах работают аналогичным образом, с несколькими объективами, которые могут быть сдвигать их вместе или в стороны, поворачивая их пальцами, или, на автоматических фотоаппаратах, нажимая моторизованное управление, которое делает то же самое. Объективы с зумом, работающие таким образом, известны как оптические зум-объективы. Цифровые зумы, цифровые фотоаппараты, мимика тот же процесс с использованием компьютерного программного обеспечения, эффективно увеличивая меньшую часть исходного изображения (при увеличении) или с использованием большей части этого изображения (при уменьшении).В отличие от оптического увеличения, цифровое увеличение очень быстро теряет детали и смазывает изображения.

Как изготавливаются линзы?

Фото: В этом увеличительном стекле используется одна выпуклая линза из пластика.

Пока пластмассы не стали обычным явлением в ХХ века практически все линзы производились измельчение твердых кусков стекла в разные формы. Выпуклые линзы изготавливали с помощью шлифовального инструмента вогнутой формы (и наоборот), а затем линза грубой формы была отполирована до окончательной формы.Обычное стекло мы использование в окнах и посуде недостаточно для линз, потому что он содержит пузырьки воздуха и другие недостатки. Из-за этого световые лучи отклоняются от правильного пути, создавая нечеткое изображение. или тот, который заставляет разные цвета света вести себя по-разному (проблемы что ученые-оптики называют аберрациями). Вместо этого линзы изготавливаются из более изысканного материала, известного как оптическое стекло. Для очков многие люди теперь предпочитают пластиковые линзы, потому что они намного легче и безопаснее оптического стекла.Пластиковые линзы можно формовать по форме, а не шлифовать, чтобы их можно было производятся в огромных количествах гораздо дешевле, чем стеклянные линзы. Хотя обычный пластик легко царапается, он может быть покрыт тонким слоем защитного материала, такого как алмазоподобный углерод (DLC) для снижения риска повреждения. Некоторые оптические линзы также покрыты тонким пластиком, чтобы уменьшить раздражающие отражения; вы можете прочитать как эти антибликовые покрытия работают в нашей статье о тонкопленочной интерференции.

Сделайте водяную линзу!

Фото: Я сделал эту водяную линзу, вырезав небольшой кусок пластика из продуктового пакета и положив его на газета.Я полил водой чайной ложкой очень медленно и осторожно.

Сделайте это на кухне или в ванной, чтобы не навести беспорядок.

  1. Возьмите старую газету или журнал, которые никому больше не нужны.
  2. Положите небольшой кусок целлофана, пищевой пленки или прозрачного пластика на верхняя часть газеты. Вам не нужно много - может быть, кусок вдвое меньше обложки книги в мягкой обложке.
  3. С помощью пипетки, пипетки, шприца, чайной ложки или даже наконечника вашей мизинец, поместите одну небольшую каплю воды поверх пищевой пленки.
  4. Посмотрите на газетную бумагу, и вы увидите, что капля воды (имеющая изогнутый верхний край и плоский нижний край) увеличивает слова.
  5. Молодец, вы только что сделали линзу!
  6. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите каплю воды? Что, если вы оторвете пластик от бумаги и пододвинете линзу ближе или дальше от печати? Какие еще хитрости вы можете сделать, чтобы изменить способ работы вашего объектива? Как все великие ученые, воспользуйтесь возможностью поиграться и поэкспериментировать.

Для чего используются линзы?

Объективы можно найти повсюду в мире вокруг нас - от автомобильных фар до фонари к светодиодным лампам, используемым в электронных панелях приборов.

Наши глаза содержат, наверное, самые удивительные линзы из всех. Подумайте, что происходит, когда вы смотрите на окружающий мир. В одну минуту вы смотрите в землю перед своими ногами. Через несколько секунд вы услышите самолет с криком проходит мимо, поверните голову и смотрите, как он пролетает. Делать этот трюк с биноклем и вы обнаружите, что настройка фокуса с близкого расстояния займет у вас довольно много времени (глядя на земля) далеко (наблюдая за самолетом).Попробуйте невооруженным глазом, и вы даже не заметит, что ты делаешь. Это потому, что в твоих глазах гибкие линзы, контролируемые крошечными мышцами, которые могут выпирать и , мгновенно меняя форму, чтобы сосредоточиться на чем-либо, начиная с отпечатков на ваш палец на поверхность Луны. Насколько это удивительно?

Фотографии: Маяки не используют огромные и тяжелые линзы: вместо этого они полагаются на линзы Френеля. (со ступенчатым рисунком поверхности из концентрических колец) и призмы, подобные той, что представлена ​​на этой выставке в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.О том, как они работают, читайте в нашей статье о линзах Френеля.

У всех нас есть линзы в глазах, но многие из нас прибегают к дополнительным линзам. конец нашего носа, чтобы исправить длинное и близкое зрение: больше стекла и пластиковые линзы используются для очков и контактных линз, чем для любая другая цель. Есть все виды линз для очков, в том числе светочувствительные фотохромные, которые темнеют на солнечном свете и удваиваются как солнцезащитные очки.

Вы также найдете линзы в биноклях (которые используют две или три линзы в каждом цилиндре, обслуживающем ваши глаза) и телескопах, хотя не все микроскопы их используют.Обычные (оптические) микроскопы используйте серию стеклянных линз для увеличения крошечных объектов, в то время как сверхмощные электронные микроскопы использовать электромагниты для сгибания электронные лучи, которые помогают нам видеть еще более детально. Кинопроекторы и проекционные телевизоры используйте линзы для преобразования небольших изображений из фильмов в гигантские изображения, которые могут просматривать сразу многие люди. Камеры работают наоборот, ловя световые лучи издалека и принося их, чтобы сосредоточиться на химически обработанной пластиковой пленке или светочувствительной электронные микросхемы, называемые ПЗС-матрицами.Ты можешь даже найти линзы, встроенные в обложки журналов и книг, чтобы изображения менялись, когда вы перекладываете голова из стороны в сторону; этот хитрый трюк называется лентикулярным печать - но на самом деле это просто «печать со встроенными линзами».

Из чего сделаны линзы?

Фото: Пластиковые линзы: Возможно, вы не заметили, но крошечные светодиоды, используемые в приборных панелях, имеют крошечные пластиковые линзы, встроенные в них, чтобы увеличивать излучаемый ими свет. Линза - это изогнутая пластиковая насадка слева (верхняя часть светодиода, которая светит на вас.)

В двух словах, стекло или пластик - хотя это еще не все.

Очевидно, мы должны делать линзы из прозрачных вещей, которые не искажают проходящие световые лучи. через них - а материалов, которые мы могли бы использовать, не так уж и много. Иногда производились ранние линзы из кристаллов; один из старейших известных, Линза Нимруда в англичанах Музей в Лондоне, представляет собой кусок кварца (иногда называемого «горным хрусталем»), возраст которого оценивается в 3000 лет. и, как полагают, использовался как увеличительное или горящее стекло, хотя его оптические качества были очень бедные.Совсем недавно римский император Нерон использовал линзы из изумрудов, чтобы наблюдать за гладиаторами, сражающимися насмерть. Современные оптические инструменты, такие как очки и телескопы стало возможным, когда люди научились делать и использовать надежно качественное стекло; очки датируются примерно 13 веком, а телескопы - 17 веком. (впервые немецко-голландского Ханса Липперши).

В течение 20-го века дешевые, легкие, надежные пластмассы стали широко доступными, и в большинстве недорогих оптических устройств теперь используются пластиковые линзы (иногда называемое «органическое стекло» - изготовленное из таких материалов, как поликарбонат) вместо стеклянных. (иногда называемое «минеральным стеклом», чтобы отличить его от пластиковых эквивалентов).Одноразовые контактные линзы, например, стали возможны с появлением дешевых, массово производимых, высококачественный пластик, а если вы носите очки или держите камеру в телефоне, линзы почти наверняка будут пластиковыми.

Пластмассы, хотя и дешевые, безусловно, имеют свои недостатки: их оптическое качество, как правило, не такое хорошее, как у стекла, они очень легко царапаются, они легче меняют свои оптические свойства, чем стекло. при изменении температуры они пропускают не все длины волн света так же хорошо, как стекло, и они не всегда так успешно изгибают свет (стекло обычно имеет более высокий показатель преломления, хотя в качестве альтернативы можно использовать специальный пластик с высоким показателем преломления, если вам нужны тонкие, легкие линзы для очков).Но не будем забывать и о недостатках стекла: оно тяжелое (например, в прочных очках). рецепты), дорогие, и они могут разбиться (так что стеклянные очки никогда не были хорошими для занятий спортом). В конечном счете, у стекла и пластика есть свои плюсы и минусы. Как и во всем остальном в мире технологий, нам нужно выбирать лучший материал из возможных. для работы, которую нам необходимо выполнять в повседневных физических условиях, в которых она должна будет работать; это то что Материаловедение - это все.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

У нас есть много других статей об оптике, в том числе:

Для читателей постарше

Для младших читателей

  • Все, что вам нужно знать об линзах и свете от Baby Professor.Speedy Publishing, 2017. Возраст 7–10.
  • Пути науки: свет Криса Вудфорда. Розен, 2013. Это одна из моих собственных книг, в ней описывается, как ученые поняли свет и использовали его. на протяжении всей истории. Подходит для детей от 9 до 12 лет. (Ранее опубликовано Blackbirch, 2004.)
  • Свет Дэвида Берни. Дорлинг Киндерсли, 1998. Введение в науку, технологию и историю света из популярной серии DK Eyewitness. Для возраста 9–12 лет.

Статьи

  • Как производятся очковые линзы? от Zeiss, 28 марта 2018 г.Увлекательная статья, которая проводит нас через очень точный процесс создания линз для очков.
  • Johannes Hudde и его линзы для микроскопов, обработанные пламенем Марвин Болт, Тимен Коквит и Майкл Кори, Journal of Glass Studies, Vol. 60 (2018), стр. 207–222. Хотя современные линзы, как правило, тонкие (грубо говоря, «плоские»), еще в 17 веке шаровые линзы в форме шара были гораздо более распространены.
  • Проблемы с линзами и решение XIX века. В этой статье из музея Уиппла Кембриджского университета объясняется, почему линзы искажают изображения и как изобретатели решили эту проблему, создав первые микроскопы.
  • Изобретение очков: как и где, возможно, возникли очки: Колледж оптометристов описывает историю очков в 13 веке (недатированная статья, по состоянию на июнь 2019 г.).
  • Кто сделал эти контактные линзы? пользователя Daniel Engber. Нью-Йорк Таймс. 13 апреля 2014 г. Идея использования искусственных (контактных) линз вместо очков появилась как минимум в 19 веке.
  • Более ясное зрение после катаракты Питера Джарета. The New York Times, 15 мая 2009 г.Хрусталики в наших глазах могут ухудшаться по мере того, как мы становимся старше, становясь мутными по мере образования катаракты. К счастью, проблему могут решить корректирующие линзы. [Архивировано через Wayback Machine.]

Другие полезные сайты

  • Оптика для детей: много хороших учебных материалов от Оптического общества Америки.
  • The MusEYEum: Музей в Лондоне, Англия, управляемый Колледжем оптометристов. На сайте есть немало онлайн-экспонатов, которые стоит посетить.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2020) Линзы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/lenses.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

определение линзы по The Free Dictionary

«Рулевой помещен в застекленную коробку, которая возвышается над корпусом« Наутилуса »и снабжена линзами». Я видел маленький мир вокруг меня через линзы очков моего хозяина, и я изложил факты его тоном. и его отношение, с его льстивым презрением, его эффектными вздохами, его поверхностной сатирой.Жизнь - это череда настроений, подобная нитке бус, и когда мы проходим через них, они оказываются разноцветными линзами, окрашивающими мир в свой оттенок, и каждая показывает только то, что находится в ее фокусе. этого подземного города и с помощью линз и отражателей пропускают солнечный свет, смягченный и рассеянный, чтобы рассеять то, что в противном случае было бы киммерийской тьмой. Аппарат, который вы видели, представляет собой нечто вроде перевернутого телескопа с различными необычными линзами, обработанными новый процесс.Когда кто-то читает в постели и кладет свой нож для бумаги, он не может найти его снова, если он меньше сабли; эта шляпа была такой же упрямой, как и любой нож для бумаги, и в конце концов нам пришлось отказаться от нее; но мы нашли фрагмент, который когда-то принадлежал оперному бокалу, и, раскапывая и переворачивая камни, мы постепенно собрали все линзы, цилиндры и различные мелочи, которые нужны для создания полного оперного бокала. Перри на мгновение посмотрел через линзы, а затем повернулся ко мне с улыбкой.«Мои глаза не те, какими были раньше, и мне нужны эти мощные линзы для моей работы или для того, чтобы отчетливо видеть черты окружающих». Это стало довольно неуловимым и неосязаемым, теперь, когда он молчаливо разорвал дипломатические отношения; но Шелдон почувствовал то, что он считал растущим антагонизмом, и тут же усилил его через ревнивые линзы глаз своего любовника. Затем я расспросил мумию о горящих очках и линзах и, в целом, о производстве стекла; но я не закончил свои расспросы, как молчаливый член снова тихонько коснулся меня локтя и умолял меня, ради бога, взглянуть на Диодора Сицилийского.Пол занимался полировкой нескольких линз, которые были расположены вдоль подоконника. Я все еще перебирал сломанные линзы и погнутые оправы, когда Раффлз споткнулся и чуть не упал, с задыхающимся криком, который он не попытался сдержать. Линза глаза

или кристаллическая линза: функции и проблемы

Хрусталик - это прозрачная структура в глазу, которая подвешена сразу за радужной оболочкой и фокусирует лучи света на сетчатке. Хрусталик - это название естественного хрусталика, с которым рождаются люди.Маленькие мышцы, прикрепленные к линзе, могут изменять форму линзы, что позволяет глазам фокусироваться на ближних или дальних объектах.

VectorMine / Getty Images

Части глаза

Чтобы лучше понять функцию хрусталика, полезно знать анатомию глаза. Это важные структуры глаза спереди назад:

  • Роговица: Прозрачная куполообразная поверхность глаза, которая изгибает свет, фокусируя его через зрачок на сетчатку
  • Склера: Внешняя белая часть глаза, которая придает глазу его форму и защищает его хрупкие внутренние структуры
  • Зрачок: Отверстие в центре радужной оболочки, которое регулирует количество света, попадающего на сетчатку
  • Радужная оболочка: Цветная мембрана позади роговицы, которая регулируется, чтобы помочь зрачку регулировать поток света
  • Линза: Прозрачная структура за радужной оболочкой, которая меняет свою форму, фокусируя свет на сетчатке, позволяя видеть детали с разного расстояния
  • Цилиарное тело: Мышечная структура за радужной оболочкой, которая контролирует форму хрусталика при фокусировке глаза
  • Сетчатка: Ткань, выстилающая заднюю стенку глаза, которая преобразует визуальную информацию в изображение, которое отправляется в мозг

Функция объектива

Хрусталик обеспечивает примерно одну треть фокусирующей способности глаза.Хрусталик гибкий, и его кривизна может изменяться под влиянием цилиарного тела. Линза изменяет кривизну, так что глаз может фокусироваться на изображениях на разных расстояниях. Это изменение фокусировки называется аккомодацией.

Когда наш глаз смотрит на что-то с очень близкого расстояния от нас, наше цилиарное тело сжимается, и это ослабляет линзы линз, которые удерживают линзу на месте по мере того, как линза утолщается. Когда глаз смотрит на изображения вдалеке, цилиарное тело расслабляется, зонулы хрусталика снова сжимаются, а толщина хрусталика уменьшается.Это приводит к тому, что удаленные изображения становятся в фокусе.

Линза и преломление

Преломление или искривление света внутри глаза происходит, когда свет проходит через линзу. Объектив фокусирует изображение на сетчатке. Если линза вызывает фокусировку за сетчаткой, возникает дальнозоркость. Если линза вызывает фокусировку перед сетчаткой, возникает близорукость. Эти проблемы со зрением можно исправить с помощью очков или контактных линз.

Старение линз и проблемы

Многие взрослые начинают замечать изменения в своем видении в возрасте от 40 до 40 лет, и эти изменения могут сильно различаться от человека к человеку.По мере того как линзы в наших глазах стареют, они постепенно теряют свою функцию. Два распространенных состояния, которые возникают в результате этого, - это пресбиопия и катаракта.

Пресбиопия

Старение приводит к тому, что линза становится менее гибкой и эластичной. В результате глаз теряет часть своей способности фокусироваться на близких объектах. Это состояние известно как пресбиопия. В возрасте около 40 лет большинству людей требуются очки для чтения. Пресбиопию часто называют «синдромом короткой руки», потому что люди склонны держать материал для чтения подальше от тела, чтобы его было легче читать.

Люди с пресбиопией могут жаловаться на то, что им требуется больше света для чтения. Глаза с пресбиопией также чувствуют усталость и, кажется, быстрее устают. Некоторые пациенты с пресбиопией также могут иметь нестабильное зрение, поскольку их глаза пытаются компенсировать дефицит зрения.

Катаракты

Катаракта - это помутнение хрусталика. Катаракта часто развивается с возрастом. К счастью, катаракта растет медленно и может не влиять на зрение в течение нескольких лет. К 65 годам более 90% людей страдают катарактой.

Лечение катаракты включает замену помутневшего хрусталика новым имплантатом прозрачного хрусталика. Процедура обычно проводится под местной анестезией в амбулаторных условиях и в большинстве случаев занимает менее часа.

Естественные и искусственные линзы

Для лечения катаракты существует несколько типов искусственных линз или имплантатов интраокулярных линз (ИОЛ), которые могут быть имплантированы хирургическим путем вместо мутных линз. Тип искусственного хрусталика, который будет заказан для вас, зависит от ваших визуальных потребностей.Существует два типа ИОЛ, которые наиболее широко используются для коррекции катаракты:

  • Монофокальные линзы, , которые разработаны для коррекции зрения на одном расстоянии, являются наиболее распространенными искусственными линзами для коррекции катаракты. Их обычно выбирают для коррекции близорукости или дальнозоркости.
  • Мультифокальные линзы , которые корректируют несколько расстояний, позволяют четко видеть на всех расстояниях и максимально точно имитируют нормальное зрение.Они работают вместе с цилиарным телом, позволяя вам естественным образом сосредоточиваться и расслабляться.

Операция по удалению катаракты безопасна и эффективна, и однажды установленные ИОЛ могут улучшить ваше зрение на всю жизнь, не помутневая и не двигаясь. Побочные эффекты от этой процедуры очень редки, хотя у некоторых людей может развиться отек, глазная инфекция, кровотечение или отслоение сетчатки.

Часто задаваемые вопросы

Из чего сделан хрусталик?

Хрусталик состоит из специализированных ячеек, уложенных друг на друга, как слои лука.Клетки плотно упакованы кристаллическими белками - около 60% хрусталика составляет белок, это более высокая концентрация, чем в любой другой ткани тела, - но у клеток нет кровоснабжения, нет органелл и нет метаболической активности.

Какое изображение формирует линза на сетчатке?

Когда внешний свет проходит через роговицу, свет направляется на хрусталик. Хрусталик второй раз отклоняет свет, и на сетчатке формируется перевернутое изображение.Когда это изображение достигает мозга, изображение переворачивается.

Слово Verywell

Хрусталик - это небольшая, но мощная структура, которая жизненно важна для вашей способности ясно видеть. Как и все другие части тела, эти линзы со временем стареют и постепенно теряют функцию. Если у вас проблемы с чтением или зрением при слабом освещении, обратитесь к окулисту, чтобы узнать больше о доступных вам вариантах коррекции. При правильном образе действий вы можете увидеть значительные улучшения и снова насладиться мелкими деталями жизни.

Объектив

или объектив - что правильно?

Поскольку многие английские слова могут быть написаны более чем одним способом, может возникнуть соблазн предположить, что все слова в английском языке имеют несколько допустимых вариантов написания.

Конечно, это не так. Подавляющее большинство слов имеют только одно стандартное написание, а многие слова, которые действительно имеют более одного написания, имеют вариант, который является широко предпочтительным.

Линза относится к первой категории: у нее всего одно стандартное написание.Поскольку множество линз составляет линз , некоторые авторы предполагают, что единственная форма также может быть записана как линза .

Однако, как мы увидим, существует только одно правильное написание.

В чем разница между линзой и линзой?

В этой статье я сравниваю объектив и объектив . Я обозначу правильное написание этого слова и дам определения и примеры предложений.

Плюс, я покажу вам полезный инструмент для запоминания, который вы можете использовать, чтобы запомнить, правильно ли написано линза или линза .

Когда использовать объектив

Что означает линза? Существительное Линза представляет собой изогнутый кусок стекла для просмотра и часто увеличения объектов. Множественная форма линзы - это линзы .

Объективы - важная часть многих устройств, таких как фотоаппараты, бинокли, микроскопы, очки и телескопы. Сами глаза также содержат линзы, хотя они и не стеклянные.

Вот несколько примеров линз в предложении,

  • Если вы покупаете дорогой фотоаппарат, он может иметь функцию автоматической очистки объектива.
  • Оптометрист Арчибальда проверил его зрение и прописал ему корректирующие линзы.
  • Мне не понадобилось много времени, чтобы понять, что им нужны контактные линзы. - Нью-Йорк Таймс

Линза иногда используется образно, как синоним перспективы или точки обзора . Человек, который читает книгу Джейн Остин Гордость и предубеждение через призму марксизма, использует марксистскую точку зрения, чтобы решить, что означает эта книга.Это использование довольно часто встречается в академической письменной форме, но менее распространено в других местах.

Когда использовать линзу

Что означает линза? Lense - это неправильное написание lens . Он редко появляется в отредактированном тексте, и его следует избегать повсеместно.

Как вы можете видеть из следующей таблицы для линзы и линзы в письменной форме на английском языке, почти никто не использует линзу в опубликованных книгах,

Линза используется настолько редко, что приближается к нулю.

Как запомнить разницу

Линза и линза - это два варианта написания одного и того же слова, только одно из которых считается правильным.

  • Линза - правильное написание.
  • Lense - неправильное написание, которое, вероятно, связано с написанием множественного числа lens :

Поскольку линза является орфографической ошибкой, подумайте о дополнительном E в линзе как о значении слова error .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *