Тема 1.3 Объектив АФА и его основные характеристики

Изображение в фотокамере строится на плоскости (пленке или пластинке со светочувствительным слоем, или ПЗС матрице) с помощью объектива, представляющего собой сложную оптическую систему собирательных и рассеивающих линз, центры кривизны сферических поверхностей которых расположены на одной прямой линии, называемой главной оптической осью.

Законы геометрической оптики позволяют сложную оптическую систему идеального объектива заменить упрощенной моделью (линзой), сечение которой плоскостью, проходящей через главную оптическую ось, показано на рис. 2.

На нем: R₁ и R₂ – передняя и задняя поверхности объектива; S₁ и S₂ – его передняя и задняя узловые точки; F₁ и F₂ – передний и задний главные фокусы; H₁ и H₂ – главные плоскости объектива (они проходят через точки S₁ и S₂ перпендикулярно главной оптической оси).

Передняя узловая точка S₁ относится к пространству предметов местности и является точкой фотографирования. Задняя узловая точка S₂ относится к пространству изображения и является центром проекции. Узловые точки обладают тем свойством, что любой луч, вошедший в переднюю узловую точку, выйдя из задней узловой точки, не меняет направления. Такие лучи называются центральными.

Главным фокусом объектива (линзы) называется точка схода лучей идущих от бесконечно удаленного предмета, параллельно главной оптической оси. Их два. Плоскости, проходящие через главные фокусы перпендикулярно к главной оптической оси, называются фокальными плоскостями.

Изображение любой точки, например, А, фотографируемого объекта местности строится следующим образом. Луч идущий параллельно главной оптической оси, преломляется на главной задней плоскости H₂ и проходит через задний фокус F₂. Луч, проходящий через передний фокус F₁, после преломления на передней главной плоскости H₁ пойдет параллельно оптической оси. В соответствии с законами геометрической оптики центральный луч AS входит в переднюю узловую точку S₁ под углом b к оптической оси и выходит из задней узловой точки S₂ под тем же углом к ней. В результате таких построений все три луча  пересекутся в точке a на плоскости P₁. При этом для точек A и a будет выполняться условие оптического сопряжения

(

где d1 – расстояние от плоскости H2 до плоскости изображения P1; d2 – расстояние от плоскости H1 до точки фотографируемого объекта; f¢ – фокусное расстояние объектива (рис. 2).

Говорят, что объектив, изображенный на рисунке строит действительное, уменьшенное и перевернутое (обратное) изображение рассматриваемого объекта.

Фотографические объективы характеризуются фокусным расстоянием, относительным отверстием, глубиной резкости, углами поля зрения и изображения, разрешающей способностью и аберрациями.

Относительное отверстие характеризует количество света, которое может проходить через объектив, или способность объектива передавать изображение на фотопленку или фотопластинку с определенной степенью яркости.

Способность объектива давать изображение большей или меньшей яркости (т.е. создавать большую или меньшую освещенность светочувствительного слоя) называется светосилой.

Глубиной резкости (глубиной изображения) называется способность объектива передавать одинаково резко изображения предметов, находящихся на различных от него расстояниях.

Разрешающая способность объектива характеризует его возможность воспроизводить раздельно в оптическом изображении мелкие объекты.

Каждому объективу присущи оптические недостатки: сферическая аберрация, кома, хроматическая аберрация, дисторсия, астигматизм, кривизна поля зрения.

Фотографические материалы (фотоматериалы) классифицируют:

по назначению (аэрофотопленки, фототехнические пленки и др.);

по цвету получаемого фотографического изображения (черно-белые, спектрозональные и цветные);

по строению (фотопленки, фотопластинки, фотобумага).

В настоящее время цифровые изображения (снимки) в основном получают либо при фотографировании объектов цифровыми камерами, либо путем сканирования их фотографических изображений. И в том и в другом случаях изображение, сформированное посредством объектива, попадает не на пленку, а на светочувствительный сенсор (матрицу). Свет улавливается множеством крошечных элементов сенсора (пикселов), каждый их которых формирует электрический заряд, в соответствии с количеством попавшего на него света, а затем заряд преобразуется в код и запоминается в цифровой форме.

В наземной фототопографической съемке фотографирование местности выполняют фототеодолитами. При решении прикладных задач используются также инженерные и стереофотограмметрические камеры, а иногда любительские фотоаппараты, стереокамеры и кинотеодолиты.

Вопросы для самоконтроля

1. С помощью чего строиться изображение?

2. Изобразите построение изображения объективом.

3. Назовите основные точки и линии при построении изображения объективом.

4. Поясните построение изображения объективом.

5. Какое изображение строит объектив?

6. Чем характеризуются объективы?

7. Что характеризует относительное отверстие?

8. Что такое светосила?

9. Что такое глубина резкости?

10.  Что такое разрешающая способность объектива?

11.  Классификация фотографических материалов.

12.  Как получают цифровые изображения?

13.  Чем выполняют фотографирование местности при наземной съемке?