Фотографический объектив: ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ | это… Что такое ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ? — Главная

Содержание

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ — это что такое ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ

Значение слова «ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ» найдено в 15 источниках

найдено в «Большой Советской энциклопедии»

служит для получения оптических изображений объектов фотографической съёмки на светочувствительном материале. Чаще всего Ф. о. – весьма сложные конструкции. Подробно о Ф. о. см. в ст. Объектив, раздел Фотографические объективы; см. также лит. при этой статье.

найдено в «Большой советской энциклопедии»

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ служит для получения оптич. изображений объектов фотографич. съёмки на светочувствительном материале. Чаще всего Ф. о. — весьма сложные конструкции. Подробно о Ф. о. см. в ст. Объектив, раздел Фотографические объективы; см. также лит. при этой статье.

найдено в «Современной энциклопедии»

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ объектив, объектив, применяемый в фотоаппаратах для создания на светочувствительном слое фотопленки оптического изображения объекта съемки.

Основные параметры фотографического объектива: фокусное расстояние (2-2000 мм), относительное отверстие (от 1:1,2 до 1:22). Для ограничения размеров светового отверстия (например, при чрезмерной яркости объекта съемки) объектив снабжают диафрагмой. Различают фотографические объективы нормальные (используются при любых видах съемки), короткофокусные (для съемки крупных протяженных объектов с близкого расстояния), длиннофокусные, в том числе телеобъективы (для съемки удаленных объектов с большим увеличением).

найдено в «Иллюстрированном энциклопедическом словаре»

, объектив, применяемый в фотоаппаратах для создания на светочувствительном слое фотопленки оптического изображения объекта съемки. Основные параметры фотографического объектива: фокусное расстояние (2-2000 мм), относительное отверстие (от 1:1,2 до 1:22). Для ограничения размеров светового отверстия (например, при чрезмерной яркости объекта съемки) объектив снабжают диафрагмой. Различают фотографические объективы нормальные (используются при любых видах съемки), короткофокусные (для съемки крупных протяженных объектов с близкого расстояния), длиннофокусные, в том числе телеобъективы (для съемки удаленных объектов с большим увеличением).

найдено в «Современном энциклопедическом словаре»

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, оптическая система из одной или нескольких линз (а иногда и зеркал), заключенных в общую оправу, создающая действительное изображение объекта съемки на светочувствительном слое фотоматериала. Основные характеристики фотографического объектива — фокусное расстояние и относительное отверстие (соответствующие шкалы наносятся на оправу объектива).

найдено в «Большом Энциклопедическом словаре»

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ — оптическая система из одной или нескольких линз (а иногда и зеркал), заключенных в общую оправу, создающая действительное изображение объекта съемки на светочувствительном слое фотоматериала. Основные характеристики фотографического объектива — фокусное расстояние и относительное отверстие (соответствующие шкалы наносятся на оправу объектива).

найдено в «Энциклопедическом словаре естествознания»

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ , оптическая система из одной или нескольких линз (а иногда и зеркал), заключенных в общую оправу, создающая действительное изображение объекта съемки на светочувствительном слое фотоматериала. Основные характеристики фотографического объектива — фокусное расстояние и относительное отверстие (соответствующие шкалы наносятся на оправу объектива).

найдено в «Большом энциклопедическом словаре»

— оптическая система из одной или нескольких линз(а иногда и зеркал), заключенных в общую оправу, создающая действительноеизображение объекта съемки на светочувствительном слое фотоматериала.Основные характеристики фотографического объектива — фокусное расстояние иотносительное отверстие (соответствующие шкалы наносятся на оправуобъектива).

АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮ

Я
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Оптика: очки и контактные линзы

Фотографическим объективом называется оптическая система, образуящая действительное изображение, фиксируемое каким-либо светочувствительным слоем. Развитие фотохимии обусловило появление оптических систем, предназначенных для фотографических съемок в различных лучах спектра. Широкое внедрение методов фотографии в различные отрасли науки и техники потребовало создания различных оптических систем для этой цели.

Оптическая схема фотографического объектива показана на рис. 99.

В большинстве случаев изображение должно образовываться на плоскости, так как фотографические пластинки или пленки имеют плоскую форму. Но иногда объектив образует изображение на шаровой поверхности, цилиндрической или криволинейной. В этих случаях светочувствительному слою необходимо придавать такую же форму.

Фотографические объективы обычно имеют плоское поле изображения, большую светосилу и большое поле зрения. Простая оптическая система в виде двухлинзового объектива не может образовать такое изображение достаточно высокого качества. Поэтому фотографические объективы состоят из нескольких линз. Наиболее часто встречаются четырех- и шестилинзовые объективы.

Основными оптическими характеристиками фотографического объектива являются: 1) фокусное расстояние, f’, 2) относительное отверстие, 1 : n, 3) поле зрения, 2 w.

Если объектив предназначается для фотографирования близко расположенных предметов, то к числу его основных характеристик также относится линейное увеличение (или масштаб съемки) р. Дополнительными характеристиками объектива являются: 1) разрешающая способность, 2) интегральный коэффициент пропускания света, 3) коэффициент светорассеяния, 4) контраст изображения, 5) распределение освещенности по полю изображения, 6) спектральная характеристика пропускания света, 7) состояние аберрационной коррекции (ахроматизация, ортоскопичность) и др.

В зависимости от условий эксплуатации все фотографические объективы можно разбить на группы: 1) объективы для художественной фотографии, 2) аэрофотосъемочные, 3) киносъемочные, 4) инфракрасные, 5) ультрафиолетовые, 6) рентгеновские, 7) микрофотографические; 8) репродукционные , 9) регистрационные, 10) телевизионные, 11) гидросъемочные, 12) астрофотографические и др. Фотографические объективы по принципу устройства разделяются на: 1) нормальные, 2) телеобъективы, 3) обратные телеобъективы, 4) залинзовые, 5) панкратические, 6) зеркальные, 7) зеркально-линзовые, 8) дисторзирующие, 9) концентрические.

Фокусное расстояние и линейное увеличение определяют масштаб изображения. Масштаб находится из отношения фокусного расстояния к расстоянию от объектива до снимаемых предметов. Например, если объектив имеет фокусное расстояние 1 м, а съемка производится с расстояния 10 км, то масштаб изображения 1:10000. При съемках близко расположенных предметов масштаб изображения определяется линейным увеличением.

На практике можно встретить объективы с фокусными расстояниями от нескольких миллиметров до 1800 мм, причем для специальных целей применяют объективы и до f’=8000 мм.

Относительное отверстие объектива характеризует светосилу. В зависимости от величины относительного отверстия объективы разделяются на: 1) ультрасветосильные от 1: 1,1 и более (например, 1: 0,9 и т. д.), 2) светосильные, от 1 : 1,1 до 1 : 3,5, 3) нормальные от 1 : 3,5 до 1 : 6,3 и 4) малосветосильные, менее 1 : 6,3 (например, 1 : 6,8; 1 : 15 и т. п.).

Светосила объектива снижается потерями света. Относительное отверстие объектива, определенное с учетом коэффициента пропускания света, называется эффективным и обозначается n_э

Относительные отверстия объективов встречаются от 1 :0,5 до 1 :15. Наиболее часто встречаются объективы с относительными отверстиями 1 : 2—1 : 6,3.

Величина поля зрения определяет формат изображения. По величине угла поля зрения объективы разделяются на: 1) узкоугольные, с полем зрения не более 2w=40°, 2) нормальные, с полем зрения от 2w=40° до 2w = 65°, 3) широкоугольные, с полем зрения от 2w=65° до 2w=104°, 4) сверхширокоугольные, с полем зрения свыше 2w=104°. Величина поля зрения объективов колеблется от 2w=2° до 2w=210°.

Разрешающая способность объективов является основным параметром, характеризующим качество изображения. Ее оценивают в линиях (штрихах) на миллиметр.

Очевидно, что разрешаемое расстояние в фокальной плоскости равно произведению фокусного расстояния объектива на тангенс разрешаемого угла, определяемого уравнением (40,1):

δ’ = f’tgψ. (56,1)

Учитывая малые значения углов, заменим тангенс на синус, затем, применив формулу (40,1), перейдем к числу линий на миллиметр*

Учитывая выражение (28,4) и принимая λ=0,00056 мм, получим

т. е. разрешающая способность фотографического объектива зависит от относительного отверстия.

Разрешающая способность, определяемая уравнением (56,3), имеет место при визуальном наблюдении изображения, образованного фотографическим объективом. Обычно фотографическое изображение является результатом воздействия оптического изображения на светочувствительный слой, разрешающая способность которого R влияет на разрешающую способность системы: объектив + слой. Тогда ожидаемая разрешающая способность при испытании объективов с помощью мир абсолютного контраста определится формулой

Опыт показывает, что фотографические объективы не достигают и этого предела. Основной причиной являются их аберрации.

Характерным недостатком всех объективов является падение разрешающей способности от центра к краю. На рис. 100 показаны характеристические кривые разрешающей способности некоторых фотографических объективов. Наивысшую разрешающую способность: 45-75 штрихов на миллиметр в центре поля, и около 40 штрихов на краю поля имеют киносъемочные объективы. Объективы же для бытовых целей (любительские) обычно имеют разрешающую способность в центре поля 25-40 штрихов на миллиметр и 10-15 на краю поля.

Хорошим объективом считается тот, который имеет для края поля разрешающую способность не менее 16 штрихов на миллиметр, а в центре не менее 35 (съемка на панхроматических эмульсиях со светофильтром). Разрешающая способность в центре поля определяется сферохроматической аберрацией.

В таблицах VI и VII в приложении приводятся основные оптические характеристики некоторых фотографических и аэрофогографических объективов. В таблице VIII представлены характеристики киносъемочных объективов.

Коэффициент пропускания света приобретает важное значение в связи со сложностью объективов. Большие потери света на отражение и поглощение значительно понижают физическую светосилу, объектива. Просветление оптики повышает коэффициент светопропускания. Например, объектив «Индустар-4», f’=210 мм, до просветления пропускал 72,5% падающего света, а после просветления 84% .

Коэффициент светорассеяния определяет действие паразитного рассеянного света, не принимающего непосредственного участия в организации оптического изображения, но снижающего контраст изображения. Коэффициентом светорассеяния называется отношение освещенности образуемого объективом изображения черного предмета, расположенного на равномерно ярком фоне, к освещенности изображения фона. В фотографических объективах этог коэффициент достигает значений от 0,6% до 5% и возрастает с уменьшением относительного отверстия объектива и с увеличением угла поля зрения.

Контраст изображения определяют в зависимости от частоты штрихов испытательной миры. Эта зависимость называется частотно-контрастной характеристикой. Она определяется коэффициентом передачи контраста С для определенной частоты штрихов миры

где К — контраст изображения или предмета, определенный по формуле

Распределение освещенности по полю изображения зависит от угла поля зрения и виньетирования

Оптическая плотность фотографического изображения от центра к краю часто падает в 10—20 раз. Кроме действия фактора косинуса угла четвертой степени здесь имеет значение и само геометрическое виньетирование. Для нормальных, по углу зрения, объективов стремятся, чтобы светопропускание наклонных пучков для края поля не было менее 50% осевого пучка, т. е. K_w=0,5. Для широкоугольных и сверхширокоугольных объективов необходимо повышать светопропускание. Для сверхширокоугольного объектива «Руссар-29» K_w достигает 2.

Знание величин аберраций объектива позволяет предопределить качество изображения и на основании характеристических кривых аберраций сделать выбор объектива для решения определенных задач.

Обычно большое поле зрения и большая светосила создают большие трудности в исправлении аберрации и остаточные аберрации достигают значительной величины. Поэтому аберрации объектива резко снижают теоретическую разрешающую способность. Спектральный состав используемого света определяет вид ахрочатизации объектива, а условия использования изображения — ортоскопичность.

Обычно рассматривают 1) вторичныи спектр, 2) сферические аберрации различных лучей спектра, 3) астигматизм, 4) аберрации наклонных лучей различных лучей спектра, 5) дисторсию.

Характеристические кривые аберраций полиграфического репродукционного объектива «Полигмар», f’=600 мм, показаны на рис. 101.

Особое значение имеет дисторсия для объективов, предназначенных для измерительных целей. Таковыми, например, являются аэрофотосъемочные картографические объективы Дня этих объек тивов дисторсия не должна превосходить 0,01—0,05 мм.

Тип объектива определяется формой линз, их числом и взаимным расположением друг по отношению к другу. Различные типы фотографических объективов показаны на рис. 102.

Четырехлинзовые объективы типа «Тессар» (рис. 102) широко применяются в Советском Союзе и известны под названием «Индустар» (И-11, И-23, И-50, И-51, И-60 и др).

Объективы этого типа позволяют получить поле зрения не более 2w = 63° Для них является характерным резкое падение разрешающей способности от центра к краю — 30 штрихов на миллиметр в центре и 5—10 с краю.

Особое место среди фотографических объективов занимают гелеобъективы. Они отличаются тем, что их общая длина L от первой поверхности до фокальной плоскости короче фокусного расстояния f’. Это достигается тем, что объектив составляется из ДВУХ компонентов, из которых задний имеет отрицательное фокусное расстояние. Степень укорочения будем характеризовать коэффициентом телеобъектива k_t.

Оптическая схема телеобъектива, составленного из бесконечно тонких компонентов, показана на рис. 103. Установим зависимость между оптическими силами компонентов Ф₁ и Ф₂, расстоянием между компонентами d и коэффициентом телеобъектива kt. Применяя известные формулы углов (48,3) и высот (48,4) и полагая h₁=l, a₁=0 и a₃=l, получи

a₂ = Ф₁

Среди телеобъективов наибольшее распространение получили четырехлинзовые объективы типа «Теликон», известные под названием «Телемар».

В пределах данного типа различные объективы могут отличаться конструктивными элементами. Конструкция объектива определяется четырьмя параметрами: 1) радиусами кривизны преломляющих поверхностей, 2) толщинами линз, 3) расстояниями между линзами, 4) марками стекол линз. В зависимости от определенной конструкции объектив отличается тем или иным качеством изображения. Тип объектива обусловливает возможности его в части достижения определенного поля зрения и светосилы.

Оптические системы, состоящие из сферических отражающих поверхностей, имеют преимущество перед системами из преломляющих поверхностей в том, что в первых отсутствует хроматическая аберрация и поглощение света стеклом. В последнее время находят значительное распространение сложные зеркальные системы из двух сферических зеркал. Такие системы применяются в качестве объективов и специальных осветительных систем.

Система состоит из двух сферических зеркал (рис. 104), обращенных выпуклостями в одну сторону. Параллельный пучок света имеет вид кольца. Первое выпуклое (рассеивающее) зеркало с радиусом кривизны r₁ направляет часть пучка ab на второе вогнутое (собирательное) зеркало с радиусом кривизны r₂. Второе зеркало в плоскости чертежа имеет размер а₁Ь₁. На рис. 104 показан только параллельный пучок лучей. Наклонный пучок увеличит размеры второго зеркала.

Конструктивные данные двухзеркальной системы зависят от принятых значений: f’, s’_F и d. Допустим, что из пространства предметов луч идет под углом a1=0, между зеркалами под углом а₂, а в пространстве изображений а₃=1. Тогда при f’=1 и h₁= 1, h₂=s’_F и на основании формулы (48,4) можем записать

Так, например, если f’=62,5, s’_f=175 мм и d=-45 мм, при f’=1, соответственно будем иметь s’_f=2,8 и d=-0,72. Тогда использование формул (56,10), (56,11) и (56,12) даст r₁=0,8 и r₂=1,6, что на f’=62,5 мм дает r₁ = 50 мм и r₂=100 мм.

Так как отрезок s’_f показывает положение точки фокуса и является конструктивным параметром, то воздушный промежуток d может быть использован как аберрационный параметр.

Если же заданы конструктивные параметры двухзеркальной системы: r1, r2 и d, то фокусное расстояние может быть найдено по формуле оптической силы двух линз (49,5).

Учитывая, что оптическая сила каждого зеркала равна Ф=2/r, получим

Положение точки фокуса F’ от зеркала с радиусом кривизны r может быть найдено по известной формуле зеркала

Если предмет расположен в бесконечности, т.е. s₁ = ∞, то s’₁ = r1/2, тогда s₂ = r₁/2-d и искомая величина s’₂ найдется после преобразования по формуле

Например, если r₁ = 50 мм, r₂=100 мм и d=-45 мм, получим f’= +62,5 мм и s’₂ =175.

Если предмет находится на конечном расстоянии от системы, то величина s’₂ находится по формуле отрезков, последовательно примененной к обеим поверхностям. Например, если задано положение предмета s₁ то

Так, если s₁ =-100, то s₂‘=216,6 м.

При определении относительного отверстия такой зеркальной системы учитывается кольцеобразная форма входного зрачка. Площадь входного зрачка находится по формуле

Приводя это выражение к площади круглого зрачка, найдем радиус условного зрачка входа

Такие системы отличаются большой светосилой. Они находят себе применение в тех случаях, когда необходимы относительные отверстия 1 : 0,5—1 : 2.

Зеркальные системы имеют значительную остаточную сферическую аберрацию. Но сочетание отражающих и преломляющих поверхностей позволяет создать оптическую систему с высоким качеством изображения. Такие системы получили наименование зеркально-линзовых объективов. Современный зеркально-линзовый объектив состоит из трех частей: линзового компенсатора (I), зеркальной системы (II) и дополнительного двухлинзового склеенного объектива (III) (рис. 105).

Данные о некоторых зеркально-линзовых объективах собраны в табл. IX в приложении.

Известны компенсаторы различных конструкций (рис. 106).

В Советском Союзе большей частью применяется компенсатор в виде менисковой линзы, использование которой в известной астрономической зеркальной системе Кассегрена позволило создать новый тип фотографического объектива — зеркально-линзового менискового объектива.

Расщепление мениска Максутова на две линзы с воздушной прослойкой между ними создало афокальный компенсатор нового типа (Волосов, Гальперн и Печатникова, 1945 г.). Превращение менисковой одиночной линзы в двухлинзовую ахроматическую систему позволило получить еще лучшую коррекцию хроматических аберраций (Бегунов и Новик, 1952 г.) и осуществить киносъемочный объектив с f’=500 мм с высокой разрешающей способностью.

В приложении в табл. X и XI приводятся некоторые данные об объективах, нашедших применение в телевидении и репродукционной фотографии. Панкратические объективы, позволяющие плавно изменять фокусное расстояние в 3—6 раз, также относятся к разряду фотографических. .

Почему покрытия линз так важны в фотографии

В последние годы некоторые дизайнеры линз обновили свои линзы новыми покрытиями. Например, новейшие ограниченные объективы Pentax имеют существующую оптическую конструкцию с небольшими улучшениями, включая лучшее покрытие линз.

При тестировании таких объективов рецензенты обычно соглашаются с тем, что новые покрытия линз значительно улучшают качество изображения (особенно контрастность и блики), но никогда не объясняют как работает покрытие линз . Это цель этой статьи.

Коллекция линз с антибликовым покрытием. Фото Менглиу Ди.

Происхождение покрытий для линз

Исторически сложилось так, что покрытия использовались для уменьшения потерь света в оптических системах. Действительно, каждый раз, когда свет переходит из оптической среды в другую, часть энергии теряется из-за явления отражения. Это явление отражения естественным образом возникает на любой поверхности между двумя материалами, будь то поверхность реки, стекло или зеркало. Разница только в количестве отраженного света. Для стекла принято считать, что 96% света проходит и 4% отражается.

Уравнение, стоящее за этими числами:

R — отраженная энергия, n ₁ показатель преломления первой среды (1,0 для воздуха) и n _{4 9002 показатель преломления второй носитель (стекло, в нашем случае). Показатель преломления стекла обычно находится в диапазоне от 1,4 до 1,8. Значение 4% получено из типичного показателя преломления 1,5.}

Поначалу эта потеря энергии может показаться незначительной. Однако он накапливается для каждой поверхности линз внутри данной линзовой системы. Объектив с фиксированным фокусным расстоянием обычно содержит от 7 до 12 элементов (что означает около 15-20 поверхностей линзы, поскольку каждый элемент линзы имеет как границу раздела воздух/стекло, так и стекло/воздух), в то время как конструкция современного зум-объектива включает более 20 элементов (что означает примерно 40 поверхностей линз).

Этот типичный объектив с фиксированным фокусным расстоянием пропускал бы только половину света, в то время как объектив с переменным фокусным расстоянием пропускал бы менее 20% поступающего света.

Схема оптики объектива Canon EF 24-105mm f/4 IS USM. Иллюстрация Алессио Факчина, лицензия CC BY-SA 3.0.
Первое покрытие линз можно отнести к английскому математику и ученому лорду Рэлею (Джон Уильям Струтт, 3-й барон Рэлей). К своему большому удивлению, в 1886 году он обнаружил, что старое потускневшее стекло пропускает больше света, чем новое незапятнанное стекло. Лорд Рэлей обнаружил, что две последовательные поверхности раздела воздух/тускнение и тусклость/стекло пропускают больше света, чем одна граница воздух/стекло. За этим открытием последовало несколько патентов, и покрытие линз постепенно улучшалось.
Лорд Рэлей сделал новаторское открытие о передаче света через стекло в 1886 году.
Для фотографов значительное улучшение произошло в 1930-х годах. В 1935 году инженер Zeiss Александр Смакула запатентовал первое покрытие с использованием нескольких слоев химикатов. Эта конструкция, как мы объясним позже, значительно улучшила характеристики покрытий линз и привела к беспрецедентному уровню оптических характеристик.
Светопропускание на границе раздела воздух-стекло без (слева) и с (справа) покрытиями.
Насколько эффективны покрытия линз для улучшения светопропускания?
Покрытие линз обычно повышает коэффициент пропускания от 96% до более чем 99,7%. Это означает, что обычный фикс-объектив теперь может пропускать 95 % света (по сравнению с 50 %), а наш зум-объектив — 88 % (по сравнению с 20 %).
Очевидно, покрытие линз значительно улучшает качество фотосъемки при слабом освещении. Улучшение тем более поразительно, что количество оптических линз, используемых в фотообъективах, имеет тенденцию к увеличению в современных конструкциях. Если на заре фотографии было обычным делом использовать дублет объектива, то в настоящее время в объективах, разработанных на компьютере, обычно используется более 15 линз. Следовательно, светопропускание становится все более важным вопросом для разработчиков объективов.
Проблемы низкой контрастности и бликов
Есть и другие преимущества использования покрытия на линзах. Энергия, которая не передается, несколько раз отражается в объективе вперед и назад и в конечном итоге добавляется к конечному изображению. В лучшем случае темные области освещаются рассеянным светом, что приводит к снижению динамического диапазона и контрастности. В худшем случае мощный источник света от сцены также создает яркие пятна внутри изображения, известные как блики.
В 2016 году производитель линз Zeiss провел интересный эксперимент, чтобы продемонстрировать важность покрытий линз. Производитель выпустил два экземпляра одного и того же объектива Distagon 21mm f/2.8, один с оптическим просветлением, другой без.
Объектив Zeiss Distagon 21mm f2.8 ZE без покрытия (слева) и объектив с T*-покрытием (справа). Фото Андреаса Богеншютца и через Zeiss.
Ниже приведены некоторые изображения, полученные обоими объективами в одинаковых условиях. В целом качество изображения резко снижается для всех снимков, сделанных объективом без просветления.
Фотографии, сделанные с (вверху) и без (внизу) покрытиями линз. Фотографии Zeiss. Фотографии, сделанные с (вверху) и без (внизу) покрытиями линз. Фотографии Цейсс.
Физика конструкций покрытий линз
Конструкция покрытия может основываться на различных физических принципах. В список входят индексные методы, материалы GRIN, поляризация, теория дифракции и даже метаматериалы…
Исторически простейшая форма просветляющего покрытия возвращает нас к уравнению пропускания. По-видимому, общее пропускание можно улучшить, добавив среду с более низким показателем преломления (например, 1,3), чем у стекла (например, 1,5).
С помощью предложенного выше простого покрытия можно улучшить светопропускание с 96% до 97,8%. Однако этот тип однослойного покрытия все еще далек от 0% отражения.
Чтобы улучшить характеристики покрытия, разработчики линз вместо этого используют теорию дифракции. Используя волновую природу света, можно выбрать тонкий слой материала, который полностью компенсирует отражение. Слой толщиной 1/4 длины волны означает, что волна, отраженная от стекла, пройдет на 1/2 длины волны больше (1/4 длины волны входит и 1/4 длины волны выходит) по сравнению с волной, отраженной от стекла. AR-покрытие. Таким образом, две волны сдвинуты в противоположные фазы, и их сумма равна нулю.
Художественный взгляд на теорию дифракции, представленную с покрытием длина волны / 4. Луч, отраженный от стекла, и луч, отраженный от покрытия, компенсируют друг друга.
Есть несколько предостережений в отношении этого идеального случая. Во-первых, свет обычно имеет спектр, а не одну длину волны (единой длины волны на самом деле не существует в природе, вы можете найти ее в искусственных лазерных источниках). Для видимого света длина волны находится в диапазоне от 400 нм (синий свет) до 800 нм (красный свет). Это означает, что толщина, необходимая для устранения отражений, значительно зависит от цвета. Это также может означать, что все цвета не передаются одинаково, что на самом деле означает, что покрытие линз будет привносить цветовой оттенок.
Во-вторых, в наших расчетах предполагалось, что световые лучи перпендикулярны поверхности стекла. Однако в практических случаях они могут падать на объектив под большим углом. Как только вводится угол, оптический путь внутри антибликового покрытия увеличивается, что приводит к снижению пропускания.
Для решения этих проблем лучшим решением является нанесение нескольких слоев покрытия. Обычная структура чередует покрытие 1/4 длины волны с покрытием 1/2 длины волны. Обычно линзы имеют 7 слоев покрытия.
Рисунок многослойного покрытия.
Как производится массовое покрытие линз?
Длина волны видимого света составляет около 500 нм, а покрытия линз обычно представляют собой тонкие слои толщиной от 100 до 250 нм. Для сравнения, средний человеческий волос примерно в тысячу раз толще.
Слой также должен быть однородным по всему стеклу, так что толщина слоя варьируется всего на несколько процентов. Этот шаг не может быть выполнен до тех пор, пока стекло не будет разрезано и не отполировано до его окончательной формы, поскольку в противном случае в процессе полировки покрытие будет удалено.
В современном промышленном процессе используются технологии осаждения из паровой фазы. Обычно это делается в вакуумной камере с химическими веществами для испарения.
Вот короткое видео о машине, предназначенной для этой цели:

В верхней части системы вы видите набор линз, готовых к нанесению покрытия. Эти линзы будут вращаться в процессе нанесения покрытия, чтобы выровнять слой антибликового покрытия.
Заключение
Наука о покрытиях линз насчитывает почти столетие. Тем не менее, тема активно исследуется. Широко обсуждаемые в наши дни технологии метаматериалов, попадающие в заголовки газет, могут принести возможные улучшения по сравнению с существующими покрытиями линз.
Учитывая возрастающую сложность конструкций линз, любой прогресс в покрытии линз — к лучшему, так как оно также улучшает светопропускание и контрастность изображения.
Об авторе : Тимоти Коньяр — оптический эксперт и фотограф из Парижа, Франция.
Image credits: Header photo from Depositphotos
A History of the Photographic Lens
Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary Острова Кабо-ВердеКаймановы островаЦентральноафриканская РеспубликаЧадЧилиКитайОстров РождестваКокосовые острова (острова Килинг)КолумбияКоморские островаКонгоОстрова КукаКоста-РикаХорватияКубаКюрасаоКипрЧехияДемократическая Республика КонгоДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетЭль-СальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские островаФаро onesiaFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychell esSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe
Purchase options
Bundle (eBook, Hardcover) 50% Off ~~$145. 90~~ $72.94
eBook 30% off ~~$72.95~~ $51.06
Print — Hardcover 30% off ~~$72.95~~ $51.06 Доступно
Налог с продаж будет рассчитан при оформлении заказа
Бесплатная доставка по всему миру
Нет минимального заказа
Описание
Объектив, как правило, самая дорогая и наименее изученная часть любой камеры. В этой книге Рудольф Кингслейк прослеживает историческое развитие различных типов линз с момента изобретения Дагером фотографии в 1839 году.через объективы, обычно используемые сегодня. От первых объективов, которые все еще производятся для использования в недорогих камерах, до конструкций, ставших возможными благодаря таким инновациям, как покрытие линз, редкоземельные очки и компьютерное проектирование и тестирование линз, автор подробно описывает каждое крупное достижение. в дизайне и производстве. В книге объясняется, как и почему разрабатывался каждый новый тип линз и почему с тех пор от большинства из них отказались. Эта авторитетная история технологии линз также включает краткие биографии нескольких выдающихся дизайнеров и производителей линз прошлого.
Читательская аудитория
Инженеры-оптики и ученые, интересующиеся историей, коллекционеры камер и фотографы.
Содержание
Введение. Менисковые пейзажные линзы. Портретные линзы. Ранние двойные цели. Оптическое стекло. Первые анастигматы. Тройная линза и ее модификации. Мениски анастигматы. Телеобъективы. Перевернутые телеобъективы. Варифокальные и зум-объективы. Катадиоптрические (зеркальные) системы. Насадки для объектива. Краткие биографии. Приложение. Глоссарий оптических терминов.
Де ISBN: 9780124086401
Об авторе
Рудольф Кингслейк
Рудольф Кингслейк (1903–2003) был одним из основателей Института оптики Университета Рочестера (19 лет).
Фотографический объектив: ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ | это… Что такое ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ?