Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Transkript

1 Michal Veselý, 00 Základní části fotografického aparátu tedy jsou: tělo přístroje objektiv

2 Pochopení funkce běžných objektivů usnadní zjednodušená představa, že objektiv jako celek se chová stejně jako jediná spojná čočka, a proto je zobrazovací rovnice čočky totožná (pro fotografické účely) se zobrazovací rovnicí objektivu. Zobrazení spojnou čočkou, kde předmětová vzdálenost je a = f + x a obrazová vzdálenost je a = f + x Pro souřadnice x a x sdružených bodů tedy platí: x = a f ; x = a f

3 a zobrazovací rovnice je = a a nebo pomocí vzdálenosti x bodu P od předmětového ohniska F a x sdruženého bodu P od obrazového ohniska F. Ve druhém případě přejde zobrazovací rovnice do tvaru, který se nazývá Newtonova rovnice: x x = f Pro každou konečnou předmětovou vzdálenost leží sdružený obrazový bod v obrazové vzdálenosti a a = a+ a pro vzdálenost obrazové roviny od ohniskové roviny obrazové x = x z toho vyplývá, že předměty s hloubkovým členěním nelze zobrazit ostře jako celek. Je třeba zvolit na předmětu detail a na ten zaostřit. Objektivy se zaostřují na předmět změnou obrazové vzdálenosti tak, že se objektiv posunuje ve směru optické osy. Vzdálenost l, na kterou je objektiv zaostřen se měří od roviny citlivého materiálu l a + a a celková vzdálenost l pomocí zobrazovacího poměru l = ( Z+ ) Z y Z = = m y irisová clona Vstupní a, irisová clona vstupní aperturní clona aperturní paprsek σ K σ K hlavní paprsek Pro velikost světelného toku, který může procházet je rozhodující průměr svazku paprsků, které mohou vstoupit do objektivu. Světelný tok je omezen objímkami čoček a irisovou clonou. Skutečný průměr clony není určující, ale důležitý je obraz clony vytvořený při opačném průchodu paprsků všemi čočkami ležícími před irisovou clonou. Tento obraz se nazývá vstupní a její průměr se označuje D. Obraz vstupní pupily vytvořený celým při průchodu paprsků se nazývá a její průměr se značí D. 3

4 Numerická apertura optické soustavy v předmětovém resp. obrazovém prostoru: vstupní aperturní clona Vignetace vstupní aperturní clona y σ K σ K A= n sinσ resp. A = n sinσ K kde n je index lomu předmětového prostředí, σ K je úhel předmětového aperturního paprsku, n je index lomu obrazového prostředí, σ K je úhel obrazového aperturního paprsku. aperturní paprsek hlavní paprsek K y A y m = = A y Optickou soustavou neprojdou všechny dopadající paprsky. Koeficient vignetace: kde S 0 je plocha vstupní pupily, S w je plocha, kterou vytíná předmětový paprskový svazek vycházející z mimoosového bodu předmětu v rovině pupily. K S w = S 0 A y m = = A y Vstupní a, irisová clona Nechť malá svítící ploška A o svítivosti I leží v předmětové vzdálenosti a pro kterou platí a > 50 f. V rovině objektivu vyvolá tento zdroj osvětlení I E = a protože dφ E = da ( v luxech) Vstupní pupilou (s průměrem D) vstupuje do objektivu světelný tok Φ = E π D Vstupní a, irisová clona Část světelného toku je pohlcena. Objektiv s transmisním faktorem τ propustí do obrazového prostoru světelný tok Φ =τφ V obrazové rovině se ploška A zobrazí jako opticky sdružená ploška A o velikosti A = A a Vstupní a, irisová clona Tato rovnice platí jen tehdy, pokud předmětová vzdálenost je dostatečně velká a objektiv je zaostřen na nekonečno. Pro osvětlení obrazu plošky A platí = τ L kde L je jas svítící předmětové plošky A (v cd.m - ) Vstupní a, irisová clona = τ L Po vydělení jasem L = S = τ L kde S je světelnost objektivu. Světelnost je tedy definována jako poměr osvětlení E v rovině obrazu k jasu L předmětu a je úměrná čtverci poměru průměru vstupní pupily k ohniskové vzdálenosti. Poměr průměru vstupní pupily k ohniskové D vzdálenosti objektivu se nazývá relativní S = konst. otvor. Relativní velikost clony vyjadřuje clonové číslo c, které se rovná převrácené hodnotě relativního otvoru c = D

5 Clonové číslo A y c = c = m = = A n sinσ K A y m vstupní aperturní c = clona A y σ K σ K Relativní otvor : c Zorné pole y max, resp. max, závisí na vignetaci Clona zorného pole (polní clona) Hlavní paprsek mimoosový bod a střed vstupní pupily aperturní paprsek hlavní paprsek y Vstupní a, irisová clona Světelnost objektivu S je přímo určující pro osvětlení obrazu E. Pokud je ale předmětová vzdálenost menší než 5-násobek ohniskové vzdálenosti a < 5. f, potom E : = :( + m) = S = τ L a E = konst. a + Konstanta vyjadřuje vlastnosti objektivu. Při makrofotografii musíme počítat se změnou osvětlení E podle této rovnice. Nahradíme-li a příčným zvětšením m, potom t = t ( + m) Vstupní a, irisová clona Předpokládejme, že svítící ploška A nemá střed na optické ose soustavy, ale mimo ni: π D = τ L K cos Optická soustava může ovlivňovat osvětlení v obrazové rovině třemi parametry: transmitancí τ, koeficientem vignetace K, clonovým číslem c. Normovaná stupnice clonových čísel vychází ze vztahu m c = Do tohoto vztahu se za m postupně dosadí členy posloupnosti -,0; -0,5; 0; +0,5; +,0; +,5; +,0; +,5; a po zaokrouhlení tak vznikne stupnice clonových čísel 0,5 0,7,,8 5,6 8 6 Nejdůležitější funkční části těla aparátu jsou: zrcadlo, hranol, expozimetr, závěrka, hledáček, zařízení posuvu filmu, mechanické nebo elektronické ovládací prvky Závěrky: centrální a štěrbinové 5

6 centrální štěrbinová závěrka štěrbinové Expoziční čas je nutné uspořádat tak, aby při změně clonového čísla byl zachován konstantní součin H = E. t Do vztahu t = -n za n dosadíme přirozená čísla od nuly do (případně i vyšší), dostaneme řadu ; ; ; ; 8 ; ; ; ; ; ; K Uvádí se pouze jmenovatel po zaokrouhlení: ; ; ; 8; 5; 30; 60; 5; 50; 500; 000 Rozsah expozičních časů kvalitních zrcadlovek: 30 s až /000, B, T, běžně s až /000, B Měření osvětlení a výpočet expozičních hodnot hledáček a dálkoměry hledáček a dálkoměry 6