Otwór z soczewki fotograficznego jest ustalenie, że dostosowuje średnicę apertury membrany . Charakteryzuje się liczbą apertur lub apertur geometrycznych , częściej oznaczanych jako „ f / N ”. Bezwymiarowa liczba ta jest określona jako stosunek średnicy d w źrenicy wejściowej do ogniskowej F (ogniskowej obrazu dodatni tutaj oznaczone f uproszczenia zapisu).
.Przy stałej ogniskowej wzrost liczby apertur jest konsekwencją zamykania przysłony: skutkuje zmniejszeniem oświetlenia sensora lub błony, wzrostem głębi ostrości oraz w mniejszym stopniu redukcja aberracji geometrycznych i chromatycznych, wzrost wpływu dyfrakcji .
Producenci zawsze wskazują użyteczną lub pełną aperturę soczewki: jest ona często wygrawerowana na przedniej części soczewki i wskazuje liczbę apertur dla maksymalnego otworu przysłony; im mniejsza liczba, tym jaśniejszy obiektyw.
Względem otwierania czasami określone identycznie liczby otwierania czasami jako odwrotność, wyrażone w postaci stosunku „1: N ”, gdzie N jest liczbą otwór.
Wskaźnik otwarcie wykorzystuje skalę logarytmiczną .
Musimy unikać pomyłki z cyfrową aperturą, która oznacza coś zupełnie innego.
Aby podać wartość otwarcia, stosuje się kilka notacji. Na przykład, aby wyrazić, że obiektyw jest używany przy aperturze 2,8, można znaleźć następujące oznaczenia.
Odnośnie zapisu „f / 2.8” możemy zauważyć, że jest to wyraz średnicy źrenicy wejściowej ( d = f / N ) i że w tym wyrażeniu f oznacza odległość ogniskową. W praktyce to znaczenie jest często ignorowane, a „f /” jest traktowane jako przedrostek wprowadzający numer otwierający. Stąd nazwa numer f (dosłownie: „liczba f”) używana w języku angielskim do oznaczenia numeru otwarcia.
Wrażliwe powierzchnie, czy to srebrna folia, czy czujniki elektroniczne, reagują w zależności od naświetlenia , iloczynu otrzymanego oświetlenia i czasu naświetlania ( czas otwarcia migawki lub czas naświetlania) .
Przy zamknięciu przesłona zatrzymuje część światła. Umożliwia modyfikację oświetlenia odbieranego przez wrażliwą powierzchnię. W przypadku ogniskowania na nieskończoność oświetlenie odbierane przez czujnik lub folię jest podane przez ( szczegóły obliczeń poniżej):
z:
Oświetlenie wrażliwych powierzchni jest zatem odwrotnie proporcjonalna do kwadratu apertura numeryczna N . W ten sposób ekspozycję można zmodyfikować, modyfikując otwarcie lub modyfikując czas ekspozycji. W przypadku długich ekspozycji zamiast przysłony, aby obraz nie był prześwietlony, możemy zastosować filtr o neutralnej gęstości .
Umownie ustalono szereg liczb apertur, dla których przejście do wyższej wartości prowadzi do podzielenia oświetlenia przez dwa. Jest to geometryczny ciąg powodu √ 2 . Przybliżone wartości tej sekwencji są wygrawerowane na pierścieniu regulacyjnym membrany:
1 - 1,4 - 2 - 2,8 - 4 - 5,6 - 8 - 11 - 16 - 22 - 32 - 45 - 64 –...Aby ułatwić obsługę, mechanizm uruchamiany przez pierścień często zawiera wycięcia odpowiadające oznaczeniom. Odstęp między dwoma wycięciami jest nieprawidłowo, ale potocznie nazywany „ diafragmą ”, częściej określany jako „ diafragma ”: „zamyka się o trzy stopnie” oznacza podzielenie oświetlenia otrzymanego przez czujnik przez osiem. Pomiędzy każdym znakiem może znajdować się jedno lub dwa dodatkowe nacięcia na wartości pośrednie. Następnie precyzyjnie dostosowują połówkę lub jedną trzecią ogranicznika. Przysłona jest ogólnie ograniczona do 16 lub 22 (lub nawet 32 w przypadku dużych formatów), aby uniknąć nadmiernej degradacji obrazu z powodu dyfrakcji.
Szczegóły obliczeń skutkujących wyrażeniem otrzymanego oświetlenia.
Powierzchnie i sprzężoną są połączone przez powiększenie: .
Obszar luminancji w kierunku soczewki zakłada się na tyle mała, ( ) jest w stanie określić natężenie światła za nią . W ten sposób powierzchnia emituje strumień w kierunku otwierającej się źrenicy. Zakładając dużą odległość przed średnicą otworu źrenicy wejściowej, wówczas kąt bryłowy Ω wiązki przechodzącej przez obiektyw można wyrazić: za pomocą .
Przesyłany strumień jest określany za pomocą współczynnika transmisji .
Oświetlenie odbierane przez czujnik w punkcie A jest określona przez: .
A więc chodzi:
,.
W przypadku, gdy przedmiot znajduje się na osi optycznej, jej wizerunek znajduje się na środku fotografii: .
W przypadku, gdy obiekt znajduje się w nieskończoności .
Relacja następnie upraszcza: .
W systemie APEX otwór jest reprezentowany na skali logarytmicznej przez indeks otwarcia A v , również oznaczany jako AV ( wartość apertury ), określony przez:
lub .Zwiększenie wskaźnika otwarcia AV o jedną jednostkę odpowiada wtedy zamknięciu o jeden „stop”. Poniższe tabele podają zgodność między AV i liczbami apertury, dla progresji o połowę i jedną trzecią przystanku. Liczby otwierające w tych tabelach są konwencjonalnie zaokrąglane do dwóch cyfr znaczących.
AV | 0 | ½ | 1 | 1½ | 2 | 2½ | 3 | 3½ | 4 | 4½ | 5 | 5½ | 6 | 6½ | 7 | 7½ | 8 | 8½ | 9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NIE | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.7 | 2 | 2.4 | 2.8 | 3.3 | 4 | 4.8 | 5.6 | 6.7 | 8 | 9.5 | 11 | 13 | 16 | 19 | 22 |
AV | 0 | ⅓ | ⅔ | 1 | 1⅓ | 1⅔ | 2 | 2⅓ | 2⅔ | 3 | 3⅓ | 3⅔ | 4 | 4⅓ | 4⅔ | 5 | 5⅓ | 5⅔ | 6 | 6⅓ | 6⅔ | 7 | 7⅓ | 7⅔ | 8 | 8⅓ | 8⅔ | 9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
NIE | 1.0 | 1.1 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 | 2 | 2.2 | 2.5 | 2.8 | 3.2 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 | 5.6 | 6.3 | 7.1 | 8 | 9 | 10 | 11 | 13 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 |
Wyrażenie ekspozycji pokazuje, że zależy to od przezroczystości T celu. Dlatego też, ściśle mówiąc, znajomość tej przejrzystości jest niezbędna do określenia narażenia. W praktyce często pomija się różnice w przejrzystości między celami. Gdy ważne jest, aby określić ekspozycję z dużą precyzją, należy to wziąć pod uwagę. Aby ograniczyć liczbę branych pod uwagę parametrów, aperturę i przezroczystość łączy się w jeden parametr zwany aperturą fotometryczną , definiowaną jako apertura geometryczna, którą idealnie przezroczysta soczewka powinna mieć taką samą jasność jak rozpatrywana soczewka. : jego wartość jest zawsze większa niż wartość otworu geometrycznego. Dlatego apertura fotometryczna jest określona wzorem:
.Wyrazem wystawy staje się wtedy:
.Otwór fotometryczny jest zwykle oznaczany przedrostkiem „T /”. Na przykład „T / 3,1” oznacza N T = 3,1. To wcale nie jest ułamek, ale po prostu notacja ustalona przez analogię z "f /".
Obiektywy do kamer filmowych są często wyposażone w fotometryczną skalę apertury oprócz lub zamiast geometrycznej skali apertury. Każdy obiektyw jest kalibrowany indywidualnie.
Powyższy wzór na ekspozycję obowiązuje dla ogniskowania na nieskończoność i pozostaje bardzo dobrym przybliżeniem dla odległości fotografowania większych niż około dziesięciokrotność ogniskowej. Jednak w zbliżeniach i makrofotografii wzór ten należy skorygować, aby uwzględnić powiększenie ( szczegóły obliczeń poniżej).
lub:
Liczba otworów według liczby efektywnych otworów zdefiniowana przez:
.W obiektywach o konstrukcji quasi-symetrycznej, a zwłaszcza w większości tych stosowanych w komorach fotograficznych , powiększenie źrenicy jest równe 1, a wyraz jest uproszczony do .
Szczegóły obliczeń użytych do ustalenia relacji
Obiektyw jest modelowany przez wyśrodkowany układ optyczny uważany za stygmatyczny. Używamy klasycznej notacji optyki. jest rzeczywistym obiektem punktowym znajdującym się na osi optycznej, jest jego obrazem. to rozciągnięty obiekt prostopadły do osi optycznej, to jego obraz. i są głównymi punktami .
Poprzeczne powiększenie: . Związek koniugacji: .jest elementem powierzchni obiektu prostopadłym do osi optycznej, na środku . jest jego obrazem.
Ponadto cel uznawany jest za aplanatyczny, co pozwala wykorzystać relację sinusów Abbego . Ponadto soczewka jest zanurzona w powietrzu. to maksymalny kąt, pod jakim promienie emitowane przez punkt mogą przechodzić przez źrenicę otwierającą. jest kątem wyjścia odpowiednich promieni.
jest podstawowym strumieniem świetlnym emitowanym przez element powierzchni obiektu w elementarnym kącie bryłowym .
jest strumieniem świetlnym emitowanym w kącie bryłowym ograniczonym przez źrenicę wejściową.
jest współczynnikiem transmisji lub przezroczystością celu. to iluminacja otrzymywana przez wrażliwą powierzchnię umieszczoną w punkcie .
i są średnicami odpowiednio źrenic wejściowych i źrenic wyjściowych układu optycznego. i są odpowiednio środkami uczniów wejściowych i wyjściowych.
Źreniczny powiększenie: .W ten sposób uzyskuje się wyraz iluminacji, który można następnie uprościć w określonych warunkach.
Membrana jest niezbędnym elementem w kontroli strzału. Jego regulacja oddziałuje bezpośrednio na głębię ostrości . Przy tej samej ogniskowej i odległości ogniskowania zamknięcie przysłony zwiększa głębię ostrości i wpływa na ostrość zdjęcia. Pozostaje to prawdą aż do pojawienia się zjawisk dyfrakcyjnych.
Pierwsze dwie fotografie pokazują wpływ przysłony na rozległość strefy ostrości. Pierwszy został zrobiony dużym otworem, drugi małym otworem. Czas otwarcia migawki został odpowiednio dostosowany, ale wszystkie inne ustawienia pozostały takie same.
Otwarta membrana
Zamknięta membrana
Cel widziany z dwóch otworów
Przysłona może również obliczyć wartość hiperfokalną : gdzie jest ogniskową soczewki, średnicą kwalifikującego się koła zamętu i otwór.
W przypadku makrofotografii, martwej natury itp. Zwykle konieczna jest duża głębia ostrości, aby dobrze uwydatnić temat. Na przykład rozmyte obszary na zdjęciu owada znacznie zakłócają widzenie. W przypadku portretu natomiast mała głębia ostrości poprawia odczucie ulgi i podkreśla dobrze oderwany, ostry główny obiekt na rozmytym tle. „Rozmywanie” tła jest znacznie ułatwione, jeśli zadbamy o odsunięcie modelu od tła.
Ostrość obrazu jest generalnie lepsza przy aperturach pośrednich, przy czym ta ostatnia jest ograniczona przez aberracje geometryczne przy dużej aperturze ( małe N ) i dyfrakcję przy małej aperturze ( duże N ).
Dyfrakcja nie jest ściśle mówiąc aberracją, jest konstytutywna dla falowej natury światła. Światło przechodzące przez szczelinę przysłony jest ugięte. Im mniejszy otwór, tym bardziej wrażliwe będzie zjawisko.
W fotografii dyfrakcja wpływa na ostrość obrazu, jeśli średnica wytworzonej plamki jest większa niż dopuszczalny krąg pomieszania , staje się ona dostrzegalna i szkodzi ostrości. Jeśli początkowe zamknięcie przysłony skompensuje aberracje optyczne, zbyt mały otwór spowoduje zbyt dużą dyfrakcję. Przysłona jest ogólnie ograniczona do f / 16 lub f / 22.
Wpływ dyfrakcji jest większy w przypadku małych czujników, takich jak kompaktowe aparaty cyfrowe . Rzeczywiście, średnica plamki w wyniku dyfrakcji jest bezpośrednio związana z aperturą przysłony i długością fali światła:
.Dyfrakcja zależy również od charakterystyki krawędzi przysłony. Ostre, gładkie i cienkie krawędzie spowodują mniejszą dyfrakcję.
f / 5,6
f / 8
f / 11
F 16
f / 22
f / 32
Przy dużej aperturze obiektyw znajduje się poza granicami warunków przybliżenia Gaussa , a aberracje mogą zakłócać obraz.
Zamknięcie przysłony pozwala wyeliminować lub zmniejszyć część z nich na obrazie lub na części powstałego obrazu. Dzieje się tak w przypadku aberracji sferyczności w centrum i na krawędziach, komy i winietowania na krawędziach, osiowych aberracji chromatycznych oraz w mniejszym stopniu dla astygmatyzmu . Pozycja membrany ma wpływ na odkształcenie .
Aberracja sferyczna
Śpiączka
Zniekształcenie
Astygmatyzm
Aberracja chromatyczna
Winietowanie