Основные устройства фотоаппаратов и потребительские свойства объективов

Фотоаппарат состоит из светонепроницаемой камеры, которая включает в себя следующее операции:

-Лучи света, несущие изображение, проходя через объектив, фокусируются на сенсоре, или матрице цифрового фотоаппарата;

-Этот сенсор выполняет ту же роль, которую выполняла когда-то светочувствительная поверхность фотопленки;

-Сенсор или матрица обладает возможностью преобразовывать поток фотонов в поток электронов, иначе говоря, в электрический ток;

-Этот очень слабый электрический сигнал попадает затем в усилитель;

-После в специальный преобразователь превращающий его в информацию в виде битов;

-Затем в процессор, где эта информация преобразовывается в изображение;

-В конце концов, полученное изображение записывается в память цифрового фотоаппарата.

Рисунок 2 - Основные устройства фотоаппарата

Матрица, или сенсор, фотоаппарата состоит из пикселей, представляющих собой микроскопические ячейки, или точки. Все матрицы изготавливаются из кремния, который еще называют силиконом. Матрица, как и 35 миллиметровая пленка имеет значение светочувствительности [23, c 2].

Светочувствительность матрицы измеряется в единицах ISO. Чем выше значение ISO, тем больше тепловых шумов. Светочувствительность матрицы можно выставить через меню, причем градация единиц ISO может быть значительно шире: 50,100,200,400,800 и так далее [1, с 348-349].

Корпус

Корпуса обычных фотоаппаратов изготавливают из светонепроницаемого материала, а высококлассные фотоаппараты из стали, алюминиевых и титановых сплавов, наружные поверхности защищают фотополимером [3, c 38].

На корпусе фотоаппарата крепятся все узлы и детали, представляющие согласованную оптико-механическую систему, также корпус предохраняет светочувствительный материал от попадания света. На передней стенке корпуса помещается объектив, за объективом находится свободное пространство [23, с 3].

Объектив- это система линз, собранных в оптический блок внутри специальной оправы. Между линзами располагается диафрагма. Объектив служит для получения на светочувствительном слое изображения снимаемого объекта. От свойств объектива в значительной степени зависит качество поучаемого изображения. Объектив оказывает влияние на четкость, резкость изображения, а также на отсутствие искажений. Основными конструктивными элементами объективов являются: оправа, линзы, диафрагма [2, с 229].

Оправапредназначена для правильного расчетного расположения в ней системы линз, диафрагмы, механизма управления диафрагмой, а в некоторых оправах и механизма центрально затвора перед последней линзой. Оправа защищает линзы от смещения и механических повреждений. С внешней стороны оправы находятся кольца для управления диафрагмой и фокусировки объектива. В передней части оправы предусмотрены посадочные места для установки светофильтров и оптических насадок [5, с 167].

Объективы бывают жестко встроенными в корпус аппарата и съемными.

Съемный объектив крепится к корпусу фотоаппарата с помощью резьбового или байонетного соединения. Линзыотвечают за свет, в то время как диафрагма регулирует количество света. Каждая линза имеет одну главную оптическую ось.

В каждой линзе два фокуса: передний F и задний F`.

Основные оптические характеристики объектива:

-главное фокусное расстояние;

-относительное отверстие;

-глубина резкости;

-угол поля изображения;

-разрешающая способность;

-абберация.

Фокусное расстояние F- расстояние по оптической оси объектива от точки заднего фокуса F до его главной плоскости H. Фокусное расстояние объектива- величина постоянная, выражается в миллиметрах. Величина фокусного расстояния гравируется на оправе объектива [9, c 215].

В зависимости от величины фокусного расстояния все объективы подразделяются на нормальные, короткофокусные, длиннофокусные и объективы с переменным фокусным расстоянием. Выпускаемые в настоящее время объективы с переменным фокусным расстоянием по своим характеристикам могут заменить весь ряд сменных объективов с фокусным расстоянием от 20 до 1000 миллиметров [3, с 39].

Автофокус(краткое обозначение AF) – это система автоматического наведения резкости. Автофокус в настоящее время доступен практически во всех моделях зеркальных фотокамер. Основным параметром автофокуса выступает быстродействие.

Стабилизаторы изображения позволяют избежать смазывание изображения при фотографировании. В зеркальных фотоаппаратах применяются 2 вида стабилизации:

1.стабилизация подвижным элементом внутри объектива

2.с подвижной матрицей внутри корпуса фотоаппарата. Эта технология называется anti- shake. При технологии anti- shake подвижным элементом является сама матрица. Главное преимущество этой системы состоит в независимости стабилизации от объектива.

Скорость работы является главным преимуществом зеркального фотоаппарата перед обычным фотоаппаратом. Самые простые DSLR могут снимать по 3 кадра в секунду, а профессиональные модели — до 8.5 кадров [12, с 540].

Относительное отверстие объектива- это отношение диаметра действующего отверстия объектива к его фокусному расстоянию d/f. Оно показывает во сколько раз диаметр круглого отверстия объектива меньше фокусного расстояния. Относительные отверстия объективов стандартизированы. Более всего используются объективы, у которых относительное отверстие составляет: 1:2; 1:2,8; 1:3,5; 1:4,5. Величина, обратная относительному отверстию, называется диафрагменным числом.

Экспозиция - это соотношение выдержки и диафрагмы. Экспозицию делят на: недостаточная, нормальная, большая.

Рисунок 3 - Разница между недостаточной, нормальной, большой экспозицией

Диафрагма фотоаппарата — это тонкие металлические лепестки, находящиеся по кругу вдоль обода объектива. В момент съемки они могут закрывать поток света, соединяясь и образовывать малый диаметр. Диафрагма фотоаппарата влияет сразу на два свойства изображения: светосилу и глубину резкости [5, с 169].

Рисунок 3 - Диафрагма

Рисунок 4 = Разница между закрытой и открытой диафрагмой

Слева: закрытая диафрагма. В резкости почти весь кадр: от края стаканчика до стола.

Справа: открытая диафрагма. В резкости только содержимое стаканчика, а всё, что отдаляется, плавно выходит из зоны глубины резкости.

Чем больше открыты лепестки объектива, тем больше света проходит на светочувствительный элемент [14, с 195].

Глубина резкости - расстояние вдоль оптической оси съемного фотографического объектива, в пределах которого не резкость изображений различно удаленных предметов не превышает допустимого кружка не резкости. Здесь учитываются особенности человеческого зрения: глаз на расстоянии наилучшего видения 25- 30 см. принимает за точку любой кружок диаметром 24*36 миллиметров [3, с 411].

Важной характеристикой каждого фотообъектива является угол поля изображения. Любой объектив дает изображение в пределах определенного поля, имеющего форму круга и называемого полем изображения. В пределах этого поля резкость и освещенность изображения неодинаковы- по мере удаления от центра поля изображения они уменьшаются [14, с 196].

Разрешающая способность- это способность фотографического объектива четко воспроизводить мельчайшие детали объекта. Она оценивается по количеству воспроизводимых штрихов на 1 миллиметр длины изображения [16, с 5-6].

Абберация. В реальных оптических системах невозможно обеспечить идеальные условия прохождения световых лучей, что, естественно, приводит к искажениям изображения. Стремление к уменьшению аббераций приводит к усложнению конструкции объектива- увеличению количества линз, но при этом возрастают потери на отражение и светорассеяние, которые сводят к минимуму внесенные улучшения. Сферическую абберацию можно значительно уменьшить, если поверхность линзы сделать несферической. Такие линзы называются асферическими. С помощью этих линз удается добиться превосходного качества изображения при больших значениях диафрагмы [2, с 42].

Светосила объектива- важнейшая фотометрическая характеристика, определяющая достоинство объектива. Показатель светосилы зависит от величины действующего диаметра объектива и его фокусного расстояния.

Затвор.

Затвор фотоаппарата – это невидимый, но очень важный элемент системы фотоаппарата.

Затвор отмеряет период времени, на протяжении которого на матрицу фотоаппарата воздействует свет. Непрофессиональному фотографу затвор фотокамеры не виден, но зато всегда слышен [16, c 5-6].

Данный конструктивный элемент фотосистемы выполняет одну из главнейших функций захвата изображения на цифровую матрицу или пленку. Основная задача затвора состоит в регулировании прохождения через оптическую систему аппарата на светочувствительный элемент фотокамеры светового потока.

Затвор фотокамеры представляет собою механическое устройство, которое в большинстве случаев представлено в виде шторки. Необходимо понимать тот факт, что существует минимальный период времени, в течении которого данные шторки успеют закрыться и открыться, что позволит световому потоку проэкспонировать кадр, пройдя на матрицу или фотопленку. Физический затвор фотокамеры на сверхкоротких выдержках успевает закрываться и открываться на своей максимально возможной скорости, в момент чего на матрицу аппарата поступает цифровой сигнал, свидетельствующий о начале захвата изображение, и спустя доли секунды – другой сигнал, уже о прекращении реагирования на свет.

В современных моделях цифровых фотоаппаратов, в большей части случаев, затвор осуществляет функции защиты матрицы камеры от попадания на нее грязи и пыли, что может нанести ей непоправимые повреждения. А матрица является наиболее дорогостоящим элементом всей цифровой фотокамеры. Чем меньше светосила объектива и чем темнее объект фотосъемки, тем дольше необходимо сделать выдержку, для получения правильного экспонирования кадра. В цифровых фотокамерах, на которых установлена несъемная оптика, как правило, стоит электронный затвор, то есть матрица, на время экспонирования, попросту включается в режим записи, а в течение же всего остального времени на дисплей выводится сигнал для наводки на объект [16, с 6-7].

Видоискатель. Позволяет фотографирующему увидеть изображение, которое затем будет на фотографии. Видоискатель не влияет на качество фотографий. Но может помощь вам выбрать правильный вид для фотографирования. Видоискатели цифровых фотоаппаратов бывают таких видов: ЖК-дисплей, электронный EVF, зеркальный, оптический.

В фотокамере может применяться как один из этих видов видоискателя, так и их комбинации [9, c 217].

Оптический работает при помощи набора линз встроенных в камеру и через них можно увидеть снимаемый объект. Так как присутствует разность в направлении оптической оси объектива и видоискателя, то мы видим в видоискателе не то, что видит объектив, и это вносит определенную погрешность. Еще с таким видоискателем невозможно настроить фокусировку [12, с 541].

Электронный видоискатель работает при помощи жидкокристаллического экрана. На этом экране можно увидеть изображение, которое видит и матрица фотоаппарата. Все цифровые устройства используют ЖК-дисплеи. При слабой подсветке или при сильном внешнем освещении трудно будет оценить качество картинки на ЖК-дисплее. Дисплеи могут быть подвижными и неподвижными.

Зеркальный видоискатель стоит в зеркальных фотоаппаратах. Через такую систему видно изображение, которое попадает на матрицу. Зеркальный видоискатель имеет свою оптическую систему, которая передает изображение с объектива на специальный окуляр, где вы и видите изображение [1, c 351]. Это сложная система и оснащаются ею только дорогие фотоаппараты. Из недостатков можно отметить высокую цену и усложнение конструкции.

Характеристики видоискателя у фотоаппарата

Зона охвата. Показывает, какая часть изображения в процентах от того, что записано на пленку или матрицу, выводится на видоискатель. Чем больше зона охвата, тем проще увидеть границы фотографии.

Увеличение. Когда мы смотрим на объект невооруженным глазом, и при этом размеры объекта не изменяются, то увеличение равно 1. Увеличение видоискателя позволяют лучше настроить фокусировку.