Что за метка на фотоаппарате “фокальная плоскость”?

Содержание статьи

Понятие об объективе фотоаппарата

Содержание

Вступление

В данной статье я постараюсь дать базовый материал по оптике, без которого невозможно понять причины тех или иных действий при пользовании фотоаппаратом. Также эта статья будет очень полезна при прочтении других моих статей на этом сайте по теме фотографии. Поэтому её стоит прочесть первой. Итак, начнём.

Хотя современный объектив фотоаппарата состоит из большого количества линз, по сути, его можно заменить всего лишь одной. Все дополнительные линзы служат только для компенсации оптических искажений, происходящих в главной линзе. Поэтому, в целях простоты, рассмотрим в качестве объектива лишь одну линзу, и выясним, как же она формирует изображение на матрице (или плёнке).

Линза. Фокусное расстояние.

Итак, обычная выпуклая линза обладает способностью собирать падающие на неё лучи света в пучок за счёт явления преломления света на границах сред с разной плотностью (в данном случае воздух-стекло). Мы не будем вдаваться в природу этого физического явления, примем это как есть.

Любая линза имеет своё фиксированное фокусное расстояние. Что такое фокусное расстояние? Это расстояние от оптического центра линзы до того места, где параллельные лучи, направленные вдоль оптической оси линзы соберутся в пучок. Чем выпуклее линза, тем фокусное расстояние короче. На фокусное расстояние также оказывает влияние показатель преломления стекла и толщина линзы, но влияние это невелико.

Фокусное расстояние — это очень важный параметр линзы. Вокруг этого параметра завязаны практически все её свойства. Ниже на рисунке показано, как определяется главное фокусное расстояние линзы.

В простейшем случае мы можем взять линзу (например, увеличительное стекло), направить её на солнце, и спроецировать пучок его лучей на бумагу. Меняя расстояние до бумаги, найдём положение, при котором пучок станет наиболее концентрированным. Расстояние от оптического центра линзы до этого пучка и будет главным фокусным расстоянием этой линзы.

Рассмотрим ещё несколько простых свойств линзы, понимание которых поможет нам в дальнейшем. Предположим, мы направили линзу не на солнце, а на маленький горящий светодиод, расстояние до которого около метра. В этом случае, лучи света, падающие от него на линзу, не будут параллельны. Они будут расширяться от светодиода к линзе. Таким образом, изменится угол падения на линзу каждого лучика, а значит, они выйдут с другой стороны линзы тоже немного под другим углом. Пучок сфокусированных лучей в этом случае сместиться чуть дальше от главного фокуса линзы. Расстояние от оптического центра линзы до этого нового пучка будет называться сопряжённым фокусным расстоянием. То есть это фокусное расстояние, сопряжённое с конкретным расстоянием до светодиода:

Чем ближе мы поднесём светодиод, тем дальше от линзы отодвинется сопряжённый фокус, и поэтому больше будет сопряжённое фокусное расстояние. Интересный момент — поднеся светодиод к линзе на дистанцию двух главных фокусных расстояний, мы получим с противоположной стороны линзы сопряженный фокус, также отстоящий от линзы на дистанцию двух фокусных расстояний. Запомним этот факт.

Зависимость расстояний от объекта до линзы и от линзы до сопряжённого фокуса можно выразить математически простой формулой, т.н. формулой тонкой линзы:

где S — расстояние от линзы до объекта;
f — расстояние от линзы до сопряжённого фокуса;
F — главное фокусное расстояние линзы.

Запомним эту формулу. Она нам в дальнейшем пригодится, в частности, в статье про природу ГРИП.

Как линза формирует изображение

На схеме предыдущей главы показан ход лучей, исходящих из одной точки, находящейся на оптической оси линзы. Однако изображение формируется бесконечным множеством точек кадра, которые лежат и выше, и ниже оптической оси. На следующей схеме показаны траектории хода лучей, исходящих от трёх точек кадра — верхней, центральной и нижней. Для каждой точки показано по три луча — два крайних, попадающих в линзу, и центральный, проходящий через оптический центр линзы:

Из этой схемы видно, что линза фокусирует позади себя пучки лучей, исходящих от каждой из трёх точек объекта. На самом деле этих точек у объекта бесконечное множество, и все они фокусируются с другой стороны линзы, образовывая своими фокусами некую фокусную плоскость. Эту плоскость называют фокальной (от лат. fоcus — очаг). Этот термин очень часто употребляется среди фотоспециалистов, поэтому запомним его значение.

Вообще, фокальная плоскость не является строго плоской. Согласно элементарным законам геометрии (гипотенуза всегда длиннее катета), самая верхняя и самая нижняя точки объекта отстоят от оптического центра линзы немного дальше, чем центральная точка, находящаяся непосредственно на оптической оси линзы. Поэтому (согласно формуле линзы) и сопряжённые с этими крайними точками фокусы будут чуть ближе к линзе, нежели сопряжённый фокус центральной точки. В результате фокальная плоскость слегка вогнута.

В результате фокусировки линзой лучей, исходящих от всех точек объекта, в фокальной плоскости окажется сформировано перевёрнутое его изображение (причина его перевёрнутости хорошо видна на схеме). Именно в эту фокальную плоскость в фотоаппарате и помещают фотоплёнку или электронную матрицу, фиксирующую изображение. При изменении расстояния до объекта фокальная плоскость тоже сдвигается (согласно формуле линзы), и чтобы вновь получить резкое изображение, линзу чуть смещают относительно матрицы так, чтобы матрица вновь оказалась фокальной плоскости. Этот процесс называется фокусировкой.

В предыдущей главе я упоминал, что при дистанции до объекта, равной двум фокусным расстояниям, сопряжённый фокус также будет отстоять от линзы на расстоянии двух фокусов. Если мы нарисуем предыдущую схему применительно к описанному случаю, то увидим, что размер изображения на матрице в этом случае будет совпадать с размером самого объекта. То есть масштаб съёмки будет 1:1. Такой режим съёмки называется «макро». Ниже приведена упрощённая (показаны только центральные лучи) схема этого варианта:

Стоить заметить, что режим «макро» при разных размерах матрицы естественно будет давать разное увеличение объекта в итоговом кадре. Поэтому «макро» — это не определение степени увеличения, а всего лишь технический режим съёмки, ничего особенного пользователю не говорящий. Также ничего не скажет пользователю и такая чисто маркетинговая характеристика режима «макро», как «минимальная дистанция съёмки». При одной и той же минимальной дистанции, результат может быть разный в зависимости от минимального фокусного расстояния объектива и размера матрицы. Кроме того, опять же в маркетинговых целях, в некоторых «цифрокомпактах» режимом «макро» могут назвать и масштаб 1:2 (диагональ изображения в 2 раза меньше объекта), и даже больше, что не совсем правильно, хотя при таких масштабах некоторые особенности макросъёмки уже и начинают действовать.

Единственным информативным параметром возможностей режима «макро» могла бы стать минимальная фокусная диагональ кадра, помещающаяся на всю матрицу, но у гуманитариев-маркетологов иная точка зрения на этот вопрос, с физикой (истинным положением вещей) никак не связанная.

Итак, мы выяснили, как работает объектив фотоаппарата на его модели — обычной выпуклой линзе. Это был базовый материал, и теперь вы вполне готовы к прочтению других моих статей по этой теме.

Фокальная плоскость прицела. В чем отличие 1 и 2 фокальной плоскости.

Наши покупатели часто задаются вопросом «Что такое фокальная плоскость в прицеле и какой прицел лучше выбрать?» Хоть в интернете сейчас множество статей на эту тему попробуем еще раз ответить на этот вопрос и показать наглядно.

Итак для начала приведем схематически конструктивные особенности оптических прицелов для, построенных по схеме: «сетка в 1м фокале» и «сетка во 2м фокале».

Читайте также:  Выбор между Canon Power shot G 11 и Canon Power shot SX 1.

Преимущества расположения прицельной сетки в 1 фокальной плоскости:

  • все центры оптических компонентов прицела, постоянно находятся на оптической оси. При этом, линзы оборачивающей системы и коллектив имеют надежное «глухое» крепление внутри прицела.
  • Стрелoк смещает с оптической оси, только каретку с оправой прицельной сетки в 2х направлениях, при настройке углов прицеливания и введении боковых поправок. Остальные оптические элементы прицела, всегда находятся в центре оптической оси.
  • При таком положении оптических компонентов, расчетные оптические характеристики всегда стабильны и оптические аберрации/искажения изображения/ сведены к минимальным расчетным.
  • Внутренние компоненты таких прицелов, в наименьшей степени, подвержены воздействию разрушительным силам отдачи.

Что это нам дает на практике при взгляде в оптический прицел?

В случае если сетка расположена в первой фокальной плоскости (находится перед оборачивающей системой), с изменением увеличения прицела с помощью кольца трансфокатора, пропорционально масштабируется и сама сетка.

При этом калибровка (угловые размеры) прицельной сетки остается одинаковой при любых увеличениях. Угловые размеры всегда верны. Таким образом, прицелы с такой сеткой удобно использовать для определения дистанций на любых кратностях, введения поправок стрельбы по баллистическим таблицам. Прицелы FFP рекомендуется выбирать для тактической стрельбы и стрельбы на дальние дистанции. Постоянный угловой размер элементов сетки (Mil/MOA) на всем диапазоне увеличений обеспечивает большую гибкость, маневренность в разных ситуациях.

Расположение прицельной сетки во второй фокальной плоскости:

  • Постоянно, на оптической оси таких ОП находятся, только объектив окуляр и центр перекрестья прицельной сетки.
  • При установке стрелком углов прицеливания и введении им боковых поправок, внутренний подвижный тубус с закрепленными внутри него коллективом и линзами оборачивающей системы смещается от центра оптической оси в 2х направлениях. Причем, центр оптической оси элементов тубуса, т.е. оборачивающей системы вместе с коллективом, наклоняется к базовой оптической оси прицела под некоторыми углами в 2х направлениях.
  • Такое положение внутренних элементов относительно базовой оптической оси всего прицела,вносит дополнительные аберрации. Компенсировать данный недостаток прицелов построенных по схеме «сетка во 2м фокале», возможно обнулением и после этого,- не использованием механизмов поправок, а заменой ввода углов прицеливания и боковых поправок, используя прицельную сетку с оцифрованными милами.

Что нам дает на практике использование сетки во второй фокальной плоскости:

На практике это дает нам то, что расположенная во второй фокальной плоскости сетка (между оборачивающей системой и окуляром) остается неизменно тонкой на всем диапазоне увеличений. Однако же, подвох заключается в том, что откалибрована она лишь для какого-то одного конкретного значения. Как правило, производители прицелов, дорожащие своей репутацией, в технической спецификации прибора указывают, для какой кратности сетка «верна». Угловые размеры элементов сетки для разных значений увеличения будут иметь разные значения. Поэтому для других кратностей придется воспользоваться методом интерполяции или же носить с собой специальную памятку — табличку со значениями сетки. Правда, стоит обратить внимание и на такой возможный недостаток, что в некоторых моделях увеличение прицела может варьироваться, к примеру, в диапазоне от 3х до 9х, в то время как производитель укажет, что «сетка верна на 10х». А, значит, при выборе любого доступного увеличения без расчетной таблички Вам не обойтись. А ведь случается, что производитель и вовсе не затруднил себя указать, для какого же увеличения справедливы угловые размеры сетки прицела. Тем не менее, еще раз акцентируем внимание на важнейшем достоинстве SFP сеток, а именно: при стрельбе по мелким объектам – мишеням на больших дистанциях и выборе максимального увеличения сетка остается неизменно тоненькой. И это факт.

Преимущества и недостатки использования прицельной сетки в первой и второй фокалке:

Главным преимуществом прицелов с сеткой во второй фокалке является цена. Как правило прицелы с первой фокальной плоскостью дороже и вы не найдете ни одного подобного прицела средю бюджетников. Поэтому очень важно выбирать производителя который отвечает за свою оптику, при этом не сильно завышает цену на прицелы. Прицелы для загонной охоты с минимальной кратностью вообще не нуждаются в принципе в первой фокальной плоскости, поскольку приближать или увеличивать сетку на большой кратности зачастую не имеет смысла.

Главным недостатком прицелов во второй фокалке является устойчивость к нагрузкам отдачи. Особенно внутренний подвижный тубус оборачивающей системы. Важно чтобы прицелы имели прочный корпус и были устойчивы к нагрузкам, как например прицелы Vortex. Кроме того на прицелы Vortex дается пожизненная гарантия производителя, потому что завод уверен в том что конструкция выдержит нагрузки довольно легко.

Поэтому очень важно выбирать производителя который отвечает за свою оптику, при этом не сильно завышает цену на прицелы. Прицелы для загонной охоты с минимальной кратностью вообще не нуждаются в принципе в первой фокальной плоскости, поскольку приближать или увеличивать сетку на большой кратности зачастую не имеет смысла.

Надеемся мы помогли вам разобраться в вопросе и вы сделаете обоснованный выбор.

Фокальная плоскость – что это?

При выборе оптического прицела для огнестрельного оружия в расчет обязательно принимается такое понятие, как фокальная плоскость. К сожалению, обычные потребители далеко не всегда знают, что она означает и какую роль играет в выборе оптики.

В сегодняшней статье мы постараемся объяснить понятие фокальной плоскости простым и понятным языком, а также приведем описание сопутствующих терминов, которые могут сыграть решающую роль в выборе прицела.

Что означает понятие фокальная плоскость

Для начала разберемся, что означает понятие фокальной плоскости. Итак, в оптической науке она представляет собой плоскость, которая располагается перпендикулярно оптической оси. Кроме того, она может проходить через передний или задний фокус. Называться такая плоскость будет передней или задней соответственно.

Если представить себе идеальную оптическую систему, то в ней фокальная плоскость пространства изображений неразделима с бесконечно длинным пространством предметов. Выражаясь более простым языком, она представляет собой совокупность фокусов всех наклонных и параллельных друг другу лучей (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема первой и второй фокальной плоскости

В реальности поверхности с подобными характеристиками не являются плоскостями, поскольку поверхность изображения не совпадает с плоскостью. Это понятие называется кривизной поля изображения.

Что такое фокус и фокусное расстояние

С фокальной плоскостью окуляра или любой другой оптики неразрывно связаны еще несколько понятий, в частности – фокус и фокусное расстояние.

Итак, фокус представляет собой конкретную точку на оси оптического прибора, на линзе которого проводится построение изображения точки. Она, в свою очередь, лежит в бесконечности на оптической оси (рисунок 2).

Рисунок 2. Фокус и фокусное расстояние тоже используются при выборе оптического прицела

Фокусное расстояние – это промежуток между точкой фокуса и задней главной плоскостью линзы оптического прибора. В данном случае для вычисления этого расстояния важную роль играет толщина линзы. Но, если ее можно не принимать в расчет, измерение проводят от центра линзы до точки фокуса. Эти два понятия также нужно изучить перед тем, как выбрать прицел или другое оптическое оборудование.

Определение фокальной плоскости

С точки зрения оптического прицела, фокальная плоскость играет важную роль, так как прицельную сетку можно строить либо в первой фокальной плоскости, либо во второй.

Чем же отличаются эти понятия? Сразу следует уточнить, что построение прицела в первом или втором фокале имеет свои преимущества и недостатки.

Первая фокальная плоскость обладает следующими плюсами:

  1. Все центры оптических компонентов прицела постоянно находятся на оптической оси. При этом линзы наглухо закреплены внутри прицела.
  2. Стрелок может смещать каретку с оправой прицельной сетки только в двух направлениях (во время настройки углов и при внесении боковых поправок).
  3. Подобное расположение гарантирует стабильность расчетных оптических характеристик, а искажения изображения являются минимальными.
  4. Очевидное преимущество подобных прицелов в том, что они практически не подвержены разрушениям или механическим повреждениям из-за отдачи.

Прицельная сетка, расположенная во второй фокальной плоскости, тоже имеет свои преимущества. В частности, стрелок может выставить прицел более точно, так как расположение во втором фокале предполагает более гибкие и индивидуальные настройки. Однако следует учитывать, что в данном случае искажение изображения повышается (например, из-за света из соседних точек, находящихся рядом с целью).

Читайте также:  Как фотографировать людей?

Базовые понятия

Поскольку первая и вторая фокальная плоскость считаются основными понятиями при выборе оптического прицела, рассмотрим, как будет выглядеть местность в каждом из типов прицела (рисунок 3).

Рисунок 3. Внешний вид объекта в прицеле первой и второй фокальной плоскости

Итак, если оптическая сетка расположена перед оборачивающейся системой (находится в первом фокале), стрелок может менять увеличение прицела с помощью трансфокатора. В данном случае оптическая сетка тоже будет масштабироваться пропорционально. Однако угловые размеры будут оставаться прежними, вне зависимости от увеличения. Можно сделать вывод, что такие прицелы и объективы отлично подходят для определения дистанций и внесения поправок стрельбы по баллистическим таблицам.

Если сетка располагается между оборачивающейся системой и окуляром, то есть лежит во втором фокале, она остается неизменно тонкой при любых увеличениях, но откалибрована она только до определенного значения.

В данном случае угловые размеры будут иметь разное значение для каждого конкретного увеличения. Это может показаться не очень удобным, так как стрелку придется постоянно сверяться со специальной таблицей, но на практике такие прицелы такой фокальной плоскости позволяют ставить визуальную метку и вести прицельную стрельбу даже по очень мелким объектам с большого расстояния.

Действительные и мнимые изображения

При выборе прицела первой или второй фокальной плоскости также учитывают понятия действительного и мнимого изображения.

Соответствие оптического изображения конкретному объекту достигается в том случае, если каждой его реальной точке соответствует аналогичная оптическая точка. Здесь и вступают в силу понятия действительного и мнимого изображения.

Для создания действительного изображения световые лучи, пересекаясь, должны сойтись в конкретной точке. Такие изображения можно наблюдать в объективах фото и видеокамер.

Рисунок 4. Вид мнимого изображения, полученного через рассеивающую линзу

Мнимое изображение формируется, когда лучи от конкретной точки, проходя через оптическую систему, образуют расходящийся пучок (рисунок 4). Если продлить эти лучи в противоположную сторону, они сойдутся в определенной точке. Совокупность таких точек и формирует мнимое изображение. Такую картинку нельзя наблюдать в объективе или на экране, но можно трансформировать в действительное изображение. Яркие примеры – микроскоп, бинокль или лупа.

Область применения

Можно сделать вывод, что понятие фокальной плоскости нашло широкое применение во всех сферах, тем или иным образом связанных с оптикой.

Например, для охоты, тренировочной стрельбы или ведения военных действий часто нужны точные прицельные выстрелы, реализовать которые можно только путем оптического прицела. Кроме того, данный термин часто встречается среди фотографов и операторов, в научной среде, ориентировании и морском деле.

Рекомендации по выбору оптического прицела с учетом понятия фокальной плоскости приведены в видео.

Фотографический объектив и образование изображения

Объектив фотоаппарата является самой важной его частью. При помощи объектива на светочувствительном материале образуется изображение снимаемых предметов. Масштаб этого изображения и четкость его зависят от свойств и качеств объектива.

Фотообъектив представляет собой собирательную центрированную оптическую систему, т.е. такую систему, в которой центры всех составляющих ее линз лежат на одной прямой линии и которая преломляет падающие на нее лучи в направлении к центру, т.е. «собирает» их. Воображаемая прямая линия, соединяющая центры линз объектива, называется оптической осью объектива.

В принципе объектив работает, как обыкновенная положительная линза.

Образование изображения при помощи объектива показано схематически на рис. 1.


Рис. 1. Образование изображения объективом.

Каждая точка освещенного предмета АВ отбрасывает во все стороны световые лучи. Часть этих лучей в виде расходящихся конусообразных пучков попадает на переднюю поверхность объектива (или линзы). Каждый такой пучок, преломившись, оказывается внутри фотоаппарата пучком сходящимся. В точке схождения образуется изображение той точки, из которой эти лучи исходят. Изображения всех отдельных точек предмета в совокупности и составляют изображение предмета в целом.

Из рисунка ясно и то, почему изображение получается перевернутым.

Место и размер изображения зависят от преломляющей способности линзы, т.е. от того, насколько сильно отклоняет линза падающие на нее лучи от их первоначального направления. Чем больше будет преломляющая способность линзы, тем ближе к линзе расположатся вершины пучков A1 и В1, тем меньше будет расстояние между ними и, следовательно, изображение предмета будет тем ближе к линзе и мельче.

Преломляющая способность линзы в свою очередь зависит от двух факторов:

1) от кривизны поверхностей линзы;

2) от преломляющей способности стекла, из которого сделана линза.

Место изображения и его размер зависят также и от удаленности предмета.

Если предмет АВ постепенно удалять от объектива, то его изображение А1В1 будет приближаться к объективу и уменьшаться в размере. Плоскость предмета АВ и плоскость изображения А1В1 называются сопряжёнными плоскостями, так как каждому положению АВ соответствует вполне определенное положение А1В1. Вначале изменение места и размера изображения происходит быстро, затем все медленнее и медленнее, в конце концов изображение займет некоторое постоянное положение и больше приближаться к объективу не будет. Плоскость изображения в этом случае называется фокальной плоскостью, а точка пересечения этой плоскости с оптической осью — точкой фокуса объектива.

На рис. 2 показан ход лучей в этом случае. Вместо предмета АВ мы взяли объект CD, который во много раз больше чем АВ. Сам объект CD на рисунке не показан, так как он находится очень далеко (как говорят, в бесконечности), а соответствующими буквами обозначены пучки лучей, исходящие от его крайних точек. Буквой F обозначен пучок лучей, исходящий от точки объекта, лежащей на оптической оси объектива. (Пучки лучей, исходящие из бесконечно удаленных точек, можно считать пучками параллельными.)


Рис. 2. Образование изображения предмета, лежащего в бесконечности, D1C1 — фокальная плоскость, F1 — точка фокуса.

Положение фокальной плоскости и точки фокуса для каждого объектива строго постоянное. Расстояние от центральной точки последней поверхности задней линзы объектива до точки фокуса называется задним отрезком объектива. Величина заднего отрезка зависит от конструкции объектива. Для оптической характеристики объектива, т.е. для характеристики его преломляющей способности, пользуются не величиной заднего отрезка, а величиной фокусного расстояния.

Фокусное расстояние отсчитывается также по оптической оси до точки фокуса, но не от задней линзы, а от некоторой воображаемой точки, положение которой тоже строго постоянное в каждом объективе (хотя она и воображаемая). Эта точка называется задней главной точкой объектива (рис. 3).


Рис. 3. Фокусное расстояние и задний отрезок объектива.

На рисунке 3: F1 — точка фокуса, H1 — задняя главная точка, — задний отрезок объектива, f — фокусное расстояние объектива.

Фокусное расстояние объектива зависит исключительно от его преломляющей способности, т.е. от его оптической силы: чем больше оптическая сила объектива, тем короче его фокусное расстояние, и наоборот. Зависимости же между фокусным расстоянием и задним отрезком объектива нет (рис. 4).


Рис. 4. Зависимость фокусного расстояния от оптической силы объектива.

На рисунке 4: А — эти объективы имеют одинаковую оптическую силу (т.е. дают изображения, одинаковые по масштабу); фокусные расстояния объективов одинаковы, хотя задние отрезки их различны; Б — эти объективы имеют разную оптическую силу (т.е. дают изображения, разные по масштабу); фокусные расстояния объективов различны, хотя задние отрезки их одинаковы.

Оптическая сила обычно исчисляется в диоптриях, хотя можно ее характеризовать и непосредственно величиной фокусного расстояния.

За единицу принимается оптическая сила линзы, имеющей фокусное расстояние равное 1 м. Например, если объектив имеет фокусное расстояние 50 мм., то оптическая сила его равна 1000 мм. : 50 мм. = 20 диоптриям. (Фокусное расстояние в 20 раз меньше метра, следовательно, оптическая сила в 20 раз больше чем 1 диоптрия.)

Теперь вернемся к рис. 1 и представим себе, что предмет АВ постепенно приближается к объективу. Его изображение А1В1 при этом непрерывно увеличивается в своем размере и удаляется от объектива. Это изменение происходит все быстрее и быстрее. Пучки лучей, посылаемые точками предмета в объектив, становятся все шире (угол MAN и угол MBN непрерывно увеличиваются), и наконец наступит такой момент, когда оптическая сила объектива окажется недостаточной, чтобы свести лучи пучков после преломления в точки, а следовательно, изображение предмета не образуется (рис. 5).

Читайте также:  Освещение для фотостудии


Рис. 5. Предмет находится в фокальной плоскости, изображение не образуется.

Невозможность получить изображение предмета наступает в тот момент, когда предмет достигнет некоторой определенной плоскости, называемой передней фокальной плоскостью. Положение этой плоскости в каждом объективе также постоянно. Точка пересечения передней фокальной плоскости с оптической осью объектива называется точкой переднего фокуса объектива. Если от точки переднего фокуса отложить по оптической оси в направлении к объективу величину фокусного расстояния, то будет найдена передняя главная точка объектива (которая так же, как и задняя главная точка, является воображаемой).

Воображаемые плоскости, проходящие через переднюю и заднюю главные точки перпендикулярно оптической оси, называются главными плоскостями объектива. На рис. 6 показаны постоянные точки и плоскости объектива.


Рис. 6. Постоянные точки и плоскости объектива.

Расположение постоянных точек и плоскостей объектива бывает и иным, чем то, что показано на рис. 6. Так, например, в телеобъективах главные плоскости оказываются вынесенными вперед, в сторону предметов (рис. 7), вследствие чего фокусное расстояние объектива больше его заднего отрезка.


Рис. 7. Главные плоскости объектива вынесены вперед.

В некоторых объективах, наоборот, главные плоскости вынесены назад, в сторону изображения (рис. 8), вследствие чего задний отрезок получается больше фокусного расстояния объектива.


Рис. 8. Главные плоскости объектива вынесены вперед.

Такая конструкция применяется иногда в короткофокусных объективах для зеркальных камер, так как при нормальном расположении главных плоскостей задний отрезок оказался бы настолько коротким, что в пространстве между объективом и светочувствительным слоем уложить механизм было бы трудно.

Наконец, в некоторых сложных объективах главные плоскости перемещены (рис. 9).


Рис. 9. Главные плоскости объектива перемещены.

Такая конструкция объектива позволяет уменьшить размеры аппарата, не уменьшая при этом фокусного расстояния объектива. Так, например, в известном фотообъективе «Юпитер-9», имеющем подобную конструкцию, при фокусном расстоянии 85 мм. и длине объектива 55 мм. задний отрезок равен 40,6 мм. (этот объектив с приблизительным сохранением соотношения размеров изображен на рис. 9). Однако, как и всегда, фокусные расстояния (переднее и заднее) равны между собой и отсчитываются каждое от своей главной плоскости. Расстояния до предмета и до изображения также отсчитываются каждое от своей плоскости. Расстояния от соответствующих главных плоскостей объектива до сопряженных плоскостей (предмета и изображения) и фокусное расстояние данного объектива взаимосвязаны между собой следующей зависимостью, называемой основной формулой линзы (рис. 10).


Рис. 10. К основной формуле линзы

где а — расстояние от передней главной плоскости до плоскости предмета, b — расстояние от задней главной плоскости до сопряженной плоскости изображения, f — фокусное расстояние объектива.

Что за метка на фотоаппарате “фокальная плоскость”?

Войти

Нужен ли многоточечный автофокус?

Что такое автофокус, зачем нужен и как работает – обширная и сложная тема. Заслуживающая отдельной статьи.
Сейчас я бы хотел обсудить такую его характеристику, как “количество и расположение точек фокусировки“.

Итак, в описании любой камеры вы найдете “количество точек фокусировки”. Скорее всего их будет от 3 до 63.
Типы датчиков бывают разными: с разной чувствительностью (способностью работать в условиях низкой освещенности и с объективами разной светосилы) и разных направлений (горизонтальные, вертикальные, крестообразные и даже дважды крестообразные). Все это так же заслуживает отдельной статьи.

Почему плохо фокусироваться по одной точке?

Фокусироваться можно, конечно, и по одной точке. Но это может привести к следующим неприятностям:
1) Объект фокусировки должен находиться строго по центру кадра, что не всегда хорошо композиционно. Можно конечно перекомпоновать кадр после наведения на резкость, но тогда см. п. 2
2) Если перекомпоновать кадр после наведения на резкость, то с поворотом оптической оси повернется и передняя фокальная плоскость. И при достаточно узкой ГРИП (глубине резкости) объект может уже оказаться вне зоны резкости.
3) При недостатке сноровки (например, если вы даете камеру жене/другу/прохожему) точка фокуса может оказаться далеко не на том объекте, на который нужно наводиться. Пример: перед вами два человека, посередине (между ними) задний план. Например – ковер! 🙂 Угадайте, что будет резко? 🙂
4) Если вы снимаете быстро движущийся объект (типичный пример – непоседливый ребенок), то вам безусловно нужен следящий автофокус (режим, при котором автофокус постоянно подстраивает объектив, а не делает это однократно при полунажатии на спуск). Это будет прекрасно работать (проверено на ФА Olympus E-420 с 3 точками фокусировки) если объект двигается только ближе/дальше и не смещается в плоскости кадра. Если же он все-таки смещается (обычно так и есть), то придется активно следить за ним камерой, что безусловно повысит процент брака.

Что дает увеличение количества точек фокусировки?

Во-первых это уменьшает перекадрирование: чем ближе точка фокусировки к объекту (при правильном кадрировании) тем меньше приходится сдвигать камеру для фокусировки (и обратно). При этом чем больше точек, тем больше вероятность, что перекадрировать не придется вовсе.
Во-вторых увеличение точек фокусировки как правило влечет за собой увеличение площади кадра, обслуживаемой датчиками. А это хорошо по той же причине, что и выше: меньше перекадрирование и больше свободы.
В третьих при автоматическом выборе точки фокусировки больше вероятность того, что автофокус сфокусируется на заднем плане (такое возможно, если на маленький объект переднего плана, на который хочется навестись на резкость не попала ни одна точка фокусировки).
В четвертых большое количество точек позволяет эффективно применять следящий автофокус с отслеживанием объекта не только ближе/дальше, но и по полю кадра.

По моему опыту применения разных систем фокусировки с разным количеством точек могу сказать, что 9 или 11 однозначно лучше чем 3; 39 или 51 точка однозначно лучше чем 9 или 11. При этом 9 точек или 11 принципиальной разницы не имеет, также как 39 или 51.

Площадь, обслуживаемая датчиками фокусировки

Как я говорил выше, большее количество датчиков позволяет распределить их на большей площади. Даже большое количество датчиков скучкованных в центре кадра будет менее полезно чем такое же количество (или даже меньшее) распределенное по большей площади.
Привожу таблица площади датчиков фокусировки:

КамераПлощадь занимаемая датчикамиКоличество датчиков
Nikon D3X в режиме DX80,0%51
Nikon D300s53,8%51
Nikon D30053,0%51
Nikon D710052,3%51
Nikon D700044,8%39
Canon 1D Mark IV44,7%45
Nikon D520044,6%39
Canon 1Ds Mark III44,1%19
Canon 1D Mark III43,9%45
Canon 1D X39,4%61
Nikon D70038,8%51
Nikon D320038,2%11
Nikon D437,8%51
Nikon D8037,4%11
Nikon D20037,4%11
Canon 40D37,3%9
Nikon D510037,3%11
Canon 50D37,2%9
Nikon D3X в режиме FX37,2%51
Nikon D310037,1%11
Canon 450D37,1%9
Canon 600D37,1%9
Canon 30D37,0%9
Canon 550D37,0%9
Canon 500D37,0%9
Nikon D500037,0%11
Canon 60D36,9%63
Canon 400D36,9%9
Canon 1100D36,9%9
Canon 650D36,8%9
Canon 7D36,6%19
Nikon D300036,6%11
Nikon D80036,2%51
Nikon D9035,5%11
Canon 1Ds Mark II33,7%19
Canon 1000D31,1%7
Nikon D60027.2%39
Canon 6D26,1%11
Canon 5D Mark II24,8%15
Canon 5D24,8%9
Nikon D5023.7%5
Nikon D70s22.4%5
Nikon D7022.4%5
Nikon D10021.7%5
Nikon D4015.3%3
Nikon D40x15.3%3
Nikon D6014.9%3

Тут я должен дать небольшой дисклаймер. Дело в том, что я измерял площадь “рисуя” круги фиксированного диаметра на каждой точке и в конце оценивал отношение площади, покрытой кругами к общей площади видоискателя. Таким образом возможна некоторая погрешность и камеры с заведомо одинаковыми модулями фокусировки могут иметь в таблице значения, отличающиеся на несколько десятых долей процента. Не обращайте внимание – это погрешность измерения.

Почему это важно?
Дело в том, что это опять же дает больше свободы при кадрировании или съемке движущихся объектов.

Оцените статью
Добавить комментарий