Основные параметры объектива

Описывая объективы, мы будем достаточно часто оперировать несколькими терминами, редко используемыми в обычной жизни, хотя явления, с ними связанные, отлично знакомы многим из нас. Кто из мальчишек не пробовал поджигать лист газеты с помощью солнца и лупы? Дляэтого лупу (собирающую линзу) нужно было не только выбрать побольше диаметром и «посильнее», но и установить ее на вполне определенном расстоянии от листа бумаги – так, чтобы лучи солнца сфокусировались в яркую точку. Расстояние между изображением солнца и линзой носит название фокусного расстояния линзы. Чем больше фокусное расстояние линзы, тем более крупное изображение она создает. Кстати, для маркировки линз применяется еще одна величина, обратная фокусному расстоянию, выраженному в метрах. Эта величина называется оптической силой линзы и исчисляется в диоптриях.

Нетрудно подсчитать, что лупа с фокусным расстоянием 20 сантиметров (1/5 метра) имеет оптическую силу 5 диоптрий (+5). Отношение диаметра линзы к фокусному расстоянию характеризует ее светосилу. Чем больше светосила линзы, тем больше лучей она собирает и, соответственно, тем ярче будет получаемое изображение. Реальные объективы, конечно, гораздо сложнее по конструкции, чем обычная лупа.

Как правило, объектив состоит из нескольких линз разной оптической силы (как собирающих, так и рассеивающих), причем некоторые из линз могут быть склеены вместе или даже передвигаться относительно друг друга. Но понятия фокусного расстояния и светосилы любого объектива имеют, в общем, тот же смысл, что и для линзы в нашем примере. Если быть более точным, фокусным расстоянием тонкой линзы принято называть расстояние по оптической оси между оптическим центром и точкой фокуса линзы. При этом оптический центр линзы – это точка пересечения оптической оси и главной плоскости линзы, а точкой фокуса линзы называется точка, в которую фокусируются лучи параллельного пучка света, падающие на линзу параллельно ее оптической оси. Главную оптическую ось в точке фокуса пересекает под прямым углом фокальная плоскость. В фокальной плоскости создается изображение предмета в том случае, когда он находится на достаточно большом расстоянии от линзы. Если же объект расположен относительно близко, то плоскость резкого изображения проходит параллельно фокальной плоскости, но несколько дальше от оптического центра линзы.

Расстояния от объекта до центра линзы и от центра линзы до изображения объекта связаны с фокусным расстоянием линзы классической «формулой тонкой линзы». Объектив обычно состоит из нескольких линз (от 2–3 в простых объективах с фиксированным фокусом до полутора-двух десятков элементов в сложных зум-объективах). Поэтому для того чтобы и в этом случае можно было применить простую и удобную для расчетов «формулу тонкой линзы», вместо одной главной плоскости вводятся две – передняя и задняя главные плоскости. От первой отсчитывается расстояние до объекта, а от второй – расстояние до его изображения, создаваемого объективом. При этом в зависимости от особенностей конструкции объектива расстояние между передней и задней главными плоскостями может принимать самые разные значения.

К примеру, для простых объективов эта величина может равняться нулю; для большей части светосильных и широкоугольных объективов – достигать значительных положительных значений, а в случае телеобъективов – отрицательных. Поэтому на шкале расстояний, нанесенной на оправе объектива, принято указывать расстояние наводки на резкость, отмеренное не от виртуальной передней главной плоскости объектива, а от вполне реального ориентира – плоскости пленки или матрицы в фотоаппарате. Соответственно, это значение расстояния нельзя напрямую использовать при расчетах по формуле тонкой линзы (особенно в случае фокусировки на близких дистанциях и тем более при макросъемке).