Deschidere (fotografie)

Deschiderea unei lentile fotografice este setarea care reglează diametrul de deschidere a diafragmei . Se caracterizează prin numărul de diafragme sau diafragme geometrice , mai des denotate „  f / N  ”. Acest număr adimensional este definit ca raportul dintre diametrul d al pupilei de intrare și distanța focală f (distanța focală a imaginii, pozitivă, notată aici f pentru a simplifica scrierea).

NU=fd{\ displaystyle N = {\ frac {f} {d}}}.

La distanță focală constantă, creșterea numărului de deschideri este consecința închiderii diafragmei: are ca efect reducerea iluminării senzorului sau a filmului, creșterea adâncimii de câmp și, într-un caz într-o măsură mai mică, reducerea aberațiilor geometrice și cromatice, creșterea influenței difracției .

Producătorii indică întotdeauna deschiderea utilă sau completă a obiectivului: este gravată frecvent pe partea frontală a obiectivului și indică numărul de deschideri pentru o deschidere maximă a diafragmei; cu cât acest număr este mai mic, cu atât obiectivul este mai luminos.

Deschiderea relativă este definită uneori identic cu numărul de deschidere, uneori inversa ei, apoi exprimată sub forma raportului „1: N  “ , unde N este numărul de deschidere.

Indicele de deschidere utilizează o scară logaritmică . LAv=2Buturuga2⁡(NU){\ displaystyle A_ {v} = 2 \ log _ {2} (N)}

Trebuie să evităm confuzia cu diafragma digitală care desemnează ceva cu totul diferit.

Notări

Mai multe notații sunt folosite pentru a da valoarea deschiderii. De exemplu, pentru a exprima faptul că un obiectiv este utilizat la o deschidere de 2,8, vor fi găsite următoarele notații.

• N = 2.8 : notația utilizată în acest articol, care poate fi găsită și în lucrările care se ocupă cu optica fotografică. Nu este folosit niciodată de fotografi.
• f / 2.8  : notația cea mai comună. De exemplu, vom scrie că o fotografie a fost „făcută la f / 2.8” și apoi se înțelege că aceasta este deschiderea.
• F2.8  : în cărțile și site-urile care vorbesc limba engleză. Probabil rezultatul unei simplificări a notației anterioare.
• 1: 2.8  : Folosit de producători pentru a exprima diafragma maximă a lentilelor. Aceasta este deschiderea relativă, adică inversul numărului de deschideri.
• 2.8  : atunci când nu există ambiguitate, singura valoare numerică poate fi suficientă. Se folosește, de exemplu, pe inelele de diafragmă ale lentilelor furnizate împreună cu acestea.

În ceea ce privește notația "f / 2.8", putem observa că este expresia diametrului pupilei de intrare ( d = f / N ) și că în această expresie f denotă distanța focală. În practică, acest sens este adesea ignorat, iar „f /” este luat ca prefix care introduce numărul de deschidere. De aici și numele f-number (literal: „număr f”) folosit în limba engleză pentru a desemna numărul de deschidere.

Reglarea expunerii

Suprafețele sensibile, indiferent dacă sunt de film argintiu sau senzori electronici, reacționează în funcție de expunerea la lumină , de un produs al iluminării primite și de timpul de expunere (timpul de expunere sau timpul de expunere) . H{\ displaystyle H}Evs.{\ displaystyle E_ {c}} tp{\ displaystyle t_ {p}}H=Evs.⋅tp{\ displaystyle H = E_ {c} \ cdot t_ {p}}

Diafragma oprește o parte din lumină când este închisă. Face posibilă modificarea iluminării primite de suprafața sensibilă. Pentru o focalizare infinită, iluminarea primită de senzor sau de film este dată de ( detalii despre calculele de mai jos):

Evs.=L⋅T⋅π4⋅1NU2{\ displaystyle E_ {c} = L \ cdot T \ cdot {\ frac {\ pi} {4}} \ cdot {\ frac {1} {N ^ {2}}}}

cu:

• L{\ displaystyle L}luminanța obiectului fotografiat (cdm -2 ),
• T{\ displaystyle T} factorul de transmisie al obiectivului,
• NU{\ displaystyle N} numărul de deschideri.

Prin urmare , iluminarea suprafeței sensibile este invers proporțională cu pătratul numerică deschidere N . Expunerea poate fi astfel modificată fie prin modificarea deschiderii, fie prin modificarea timpului de expunere. În cazul expunerilor lungi, în locul diafragmei astfel încât imaginea să nu fie supraexpusă, putem folosi un filtru de densitate neutră .

Prin convenție, a fost stabilită o serie de numere de diafragme pentru care trecerea la valoarea superioară duce la o împărțire a două a iluminării, Aceasta este o serie geometrică a rațiunii √ 2 . Valorile aproximative ale acestei secvențe sunt gravate pe inelul de reglare a diafragmei:

1 - 1,4 - 2 - 2,8 - 4 - 5,6 - 8 - 11 - 16 - 22 - 32 - 45 - 64 –...

Pentru a facilita manipularea, mecanismul acționat de inel include adesea crestături corespunzătoare semnelor. Intervalul dintre două crestături este denumit în mod necorespunzător, dar în mod obișnuit denumit „  diafragmă  ”, mai des prescurtat ca „  diafragmă  ”: „a închide cu trei opriri” echivalează cu împărțirea iluminării primite de senzor la opt. Între fiecare semn, poate exista una sau două crestături suplimentare pentru valorile intermediare. Apoi oferă o ajustare precisă la o jumătate de oprire sau o treime dintr-un punct de oprire. Diafragma este în general limitată la 16 sau 22 (sau chiar 32 pentru formate mari) pentru a evita degradarea excesivă a imaginii din cauza difracției.

Detalii despre calculele care rezultă în exprimarea iluminării primite.

• Sistemul optic este o lentilă subțire studiată în condițiile stigmatismului abordat .

• Suprafața primește lumina emisă de suprafața obiectului .S′{\ displaystyle S '}S{\ displaystyle S}

• p=OLA¯{\ displaystyle p = {\ overline {OA}}}și sunt pozițiile în distanță algebrică în conformitate cu convențiile optice ale planelor perpendiculare pe axa optică care transportă obiectul și suprafețele imaginii .p′=OLA′¯{\ displaystyle p '= {\ overline {OA'}}}S{\ displaystyle S}S′{\ displaystyle S '}

• X{\ displaystyle x}și sunt distanțele algebrice dintre suprafața obiectului și a imaginii și respectiv obiectul principal și punctele imaginii. .X′{\ displaystyle x '}S{\ displaystyle S}S′{\ displaystyle S '}pX=cos⁡θ{\ displaystyle {\ frac {p} {x}} = \ cos \ theta}

Suprafețe și conjugat sunt legate de mărire: . S{\ displaystyle S}S′{\ displaystyle S '}γ2=S′S=p′2p2{\ displaystyle \ gamma ^ {2} = {\ frac {S '} {S}} = {\ frac {p' ^ {2}} {p ^ {2}}}}

Se presupune că aria de luminanță în direcția lentilei este suficient de mică ( ) pentru a putea defini o intensitate luminoasă pentru aceasta . Astfel, suprafața emite un flux către pupila de deschidere. Presupunând distanța mare în fața diametrului de deschidere al pupilei de intrare, atunci unghiul solid Ω al fasciculului care trece prin obiectiv poate fi exprimat: cu . S{\ displaystyle S}L{\ displaystyle L}S≪p2{\ displaystyle S \ ll p ^ {2}}Eu=L⋅S⋅cos⁡θ{\ displaystyle I = L \ cdot S \ cdot \ cos \ theta}S{\ displaystyle S}Φeu=Eu⋅Ω{\ displaystyle \ Phi _ {i} = I \ cdot \ Omega}p{\ displaystyle p}d{\ displaystyle d}Ω=SϕX2⋅cos⁡θ{\ displaystyle \ Omega = {\ frac {S _ {\ phi}} {x ^ {2}}} \ cdot \ cos \ theta}Sϕ=π.d24{\ displaystyle S _ {\ phi} = {\ frac {\ pi .d ^ {2}} {4}}}

Fluxul transmis este dat folosind factorul de transmisie . T=ΦtΦeu{\ displaystyle T = {\ frac {\ Phi _ {t}} {\ Phi _ {i}}}}

Iluminarea primită de senzorul de la punctul A este definit prin: . Evs.=ΦtS′{\ displaystyle E_ {c} = {\ frac {\ Phi _ {t}} {S '}}}

Așa că vine:

Evs.=T⋅L⋅S⋅cos⁡θ⋅Sϕ⋅cos3⁡θp2⋅S′=T⋅L⋅π⋅d2⋅cos4⁡θ4⋅p′2{\ displaystyle E_ {c} = {\ frac {T \ cdot L \ cdot S \ cdot \ cos \ theta \ cdot S _ {\ phi} \ cdot \ cos ^ {3} \ theta} {p ^ {2} \ cdot S '}} = {\ frac {T \ cdot L \ cdot \ pi \ cdot d ^ {2} \ cdot \ cos ^ {4} \ theta} {4 \ cdot p' ^ {2}}}},

Evs.=T⋅L⋅π4⋅NU2⋅f′2p′2⋅cos4⁡θ{\ displaystyle E_ {c} = {\ frac {T \ cdot L \ cdot \ pi} {4 \ cdot N ^ {2}}} \ cdot {\ frac {f '^ {2}} {p' ^ { 2}}} \ cdot \ cos ^ {4} \ theta}.

În cazul în care obiectul este situat pe axa optică, imaginea sa este în mijlocul fotografiei: . cos⁡θ=1{\ displaystyle \ cos \ theta = 1}

În cazul în care obiectul este situat la infinit . p′=f′{\ displaystyle p '= f'}

Relația apoi simplifică: . Evs.=T⋅L⋅π4⋅NU2{\ displaystyle E_ {c} = {\ frac {T \ cdot L \ cdot \ pi} {4 \ cdot N ^ {2}}}}

Evaluare APEX

În sistemul APEX , deschiderea este reprezentată pe o scară logaritmică de indexul de deschidere A v , notat și AV ( valoarea diafragmei ), definit prin:

LAv=2Buturuga2⁡(NU){\ displaystyle A_ {v} = 2 \ log _ {2} (N)}sau .NU2=2LAv{\ displaystyle N ^ {2} = 2 ^ {A_ {vb}}}

Creșterea indicelui de deschidere AV cu o unitate corespunde închiderii cu o „oprire”. Tabelele de mai jos prezintă corespondențele dintre numerele AV și diafragme, pentru progresii cu jumătate de stop și cu treime de stop. Numerele de deschidere din aceste tabele sunt prezentate convențional rotunjite la două cifre semnificative.

Corespondența dintre AV și deschiderea în trepte de jumătate de diaf

AV	0	½	1	1½	2	2½	3	3½	4	4½	5	5½	6	6½	7	7½	8	8½	9
NU	1.0	1.2	1.4	1.7	2	2.4	2.8	3.3	4	4.8	5.6	6.7	8	9.5	11	13	16	19	22

Corespondența dintre AV și deschiderea în trepte a unei treimi a diafrului

AV	0	⅓	⅔	1	1⅓	1⅔	2	2⅓	2⅔	3	3⅓	3⅔	4	4⅓	4⅔	5	5⅓	5⅔	6	6⅓	6⅔	7	7⅓	7⅔	8	8⅓	8⅔	9
NU	1.0	1.1	1.2	1.4	1.6	1.8	2	2.2	2.5	2.8	3.2	3.5	4	4.5	5	5.6	6.3	7.1	8	9	10	11	13	14	16	18	20	22

Diafragmă fotometrică ( număr T )

Expresia expunerii arată că aceasta depinde de transparența T a obiectivului. Prin urmare, este necesar, strict vorbind, să cunoaștem această transparență pentru a determina expunerea. În practică, diferențele de transparență de la un obiectiv la altul sunt adesea trecute cu vederea. Când este important să se determine expunerea cu mare precizie, acest lucru trebuie luat în considerare. Pentru a limita numărul de parametri care trebuie luați în considerare, diafragma și transparența sunt combinate într-un singur parametru numit diafragmă fotometrică , definit ca diafragma geometrică pe care ar trebui să o lentilă perfect transparentă ar trebui să aibă aceeași luminozitate ca obiectivul luat în considerare. : valoarea sa este întotdeauna mai mare decât cea a deschiderii geometrice. Deschiderea fotometrică este deci dată de:

NUT=NUT{\ displaystyle N_ {T} = {\ frac {N} {\ sqrt {T}}}}.

Expresia expoziției devine apoi:

H=π4⋅L⋅tpNUT2{\ displaystyle H = {\ frac {\ pi} {4}} \ cdot L \ cdot {\ frac {t_ {p}} {N_ {T} ^ {2}}}}.

Diafragma fotometrică este în general notată cu prefixul "T /". De exemplu, „T / 3.1” înseamnă N T = 3.1. Nu este deloc o fracțiune, ci pur și simplu o notație stabilită prin analogie cu „f /”.

Obiectivele pentru camerele de film sunt adesea prevăzute cu o scală de deschidere fotometrică în plus față de scara de deschidere geometrică sau în loc de aceasta. Fiecare obiectiv este calibrat individual.

Deschidere eficientă

Formula de expunere de mai sus este valabilă pentru focalizarea infinită și rămâne o aproximare foarte bună pentru distanțe de fotografiere mai mari de aproximativ zece ori distanța focală. Cu toate acestea, în fotografia de aproape și în fotografia macro , această formulă trebuie corectată pentru a ține cont de mărire ( detalii despre calculele de mai jos).

Evs.=T⋅π⋅L⋅11+4⋅(γp-γ)2γp2⋅NU2=T⋅π⋅L⋅11+4⋅NUeff2{\ displaystyle E_ {c} = T \ cdot \ pi \ cdot L \ cdot {\ frac {1} {1 + 4 \ cdot {\ frac {(\ gamma _ {p} - \ gamma) ^ {2}} {\ gamma _ {p} ^ {2}}} \ cdot N ^ {2}}} = T \ cdot \ pi \ cdot L \ cdot {\ frac {1} {1 + 4 \ cdot N _ {\ mathrm {eff}} ^ {2}}}}

sau:

• γ{\ displaystyle \ gamma}este mărirea transversală (întotdeauna negativă în fotografie);
• γp{\ displaystyle \ gamma _ {p}}este mărirea pupilară , raportul dintre diametrele pupilelor de intrare și ieșire.

Numărul de deschideri în funcție de numărul de deschideri efective definit de:

NUef=γp-γγp⋅NU{\ displaystyle N _ {\ text {eff}} = {\ frac {\ gamma _ {p} - \ gamma} {\ gamma _ {p}}} \ cdot N}.

În obiectivele construcției cvasimetrice, și în special cele mai multe dintre cele utilizate în camerele fotografice , mărirea pupilară este egală cu 1, iar expresia lui este simplificată la . NUef{\ displaystyle N _ {\ text {eff}}}NUef=NU(1-γ){\ displaystyle N _ {\ text {eff}} = N (1- \ gamma)}

Detalii despre calculele utilizate pentru stabilirea relației

Obiectivul este modelat de un sistem optic centrat considerat a fi stigmatic. Folosim notațiile clasice ale opticii. este un obiect punct real situat pe axa optică, este imaginea sa. este un obiect extins perpendicular pe axa optică, este imaginea sa. și sunt principalele puncte . LA{\ displaystyle A}LA′{\ displaystyle A '}LAB{\ displaystyle AB}LA′B′{\ displaystyle A'B '}H{\ displaystyle H}H′{\ displaystyle H '}

Mărire Transversal: .γt=LA′B′¯LAB¯=y′y=H′LA′¯HLA¯=p′p{\ displaystyle \ gamma _ {t} = {\ frac {\ overline {A'B '}} {\ overline {AB}}} = {\ frac {y'} {y}} = {\ frac {\ overline {H'A '}} {\ overline {HA}}} = {\ frac {p'} {p}}} Relație conjugare: .1p′-1p=1f′⇒p′=(1-γ)⋅f′{\ displaystyle {\ frac {1} {p '}} - {\ frac {1} {p}} = {\ frac {1} {f'}} \ Rightarrow p '= (1- \ gamma) \ cdot f '}

d2S{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} S}este un element de suprafață al obiectului perpendicular pe axa optică, centrat pe . este imaginea lui. LA{\ displaystyle A}d2S′{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} S '}

d2S′=γt2⋅d2S{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} S '= \ gamma _ {t} ^ {2} \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} S}

În plus, obiectivul este considerat aplanatic, ceea ce permite utilizarea relației sinelor lui Abbe . În plus, obiectivul este aruncat în aer. este unghiul maxim la care razele emise de punct pot pătrunde pentru a trece prin pupila de deschidere. este unghiul de ieșire al razelor corespunzătoare. θmax{\ displaystyle \ theta _ {\ max}}LA{\ displaystyle A}θmax′{\ displaystyle \ theta '_ {\ max}}

LAB¯⋅păcat⁡θmax=LA′B′¯⋅păcat⁡θmax′{\ displaystyle {\ overline {AB}} \ cdot \ sin \ theta _ {\ max} = {\ overline {A'B '}} \ cdot \ sin \ theta' _ {\ max}}

d4Φ{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {4} \ Phi}este fluxul luminos elementar emis de elementul de suprafață al obiectului într-un unghi elementar solid . d2S{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} S}d2Ω{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} \ Omega}

d4Φ=L⋅d2S⋅cos⁡θ⋅d2Ω{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {4} \ Phi = L \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} S \ cdot \ cos \ theta \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} \ Omega} d2Ω=păcat⁡θ⋅dθ⋅dφ{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} \ Omega = \ sin \ theta \ cdot \ mathrm {d} \ theta \ cdot \ mathrm {d} \ varphi}

d2Φ{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} \ Phi} este fluxul luminos emis în unghiul solid limitat de pupila de intrare.

d2Φ=L⋅d2S⋅∫0θmlaX∫02πcos⁡θ⋅păcat⁡θ⋅dθ⋅dφ{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} \ Phi = L \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} S \ cdot \ int _ {0} ^ {\ theta _ {\ mathrm {max}}} \ int _ {0} ^ {2 \ pi} \ cos \ theta \ cdot \ sin \ theta \ cdot \ mathrm {d} \ theta \ cdot \ mathrm {d} \ varphi} d2Φ=L⋅d2S⋅2π⋅[păcat2⁡θ2]0θmax=L⋅d2S⋅π⋅păcat2⁡θmax{\ displaystyle \ mathrm {d} ^ {2} \ Phi = L \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} S \ cdot 2 \ pi \ cdot \ left [{\ frac {\ sin ^ {2} \ theta } {2}} \ right] _ {0} ^ {\ theta _ {\ max}} = L \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} S \ cdot \ pi \ cdot \ sin ^ {2} \ theta _ {\ max}}

T{\ displaystyle T}este factorul de transmisie sau transparența obiectivului. este iluminarea primită de suprafața sensibilă plasată în punct . Evs.{\ displaystyle E_ {c}}LA′{\ displaystyle A '}

Evs.=T⋅d2Φd2S′=T⋅π⋅L⋅d2Sd2S′⋅păcat2⁡θmax{\ displaystyle E_ {c} = {\ frac {T \ cdot \ mathrm {d} ^ {2} \ Phi} {\ mathrm {d} ^ {2} S '}} = T \ cdot \ pi \ cdot L \ cdot {\ frac {\ mathrm {d} ^ {2} S} {\ mathrm {d} ^ {2} S '}} \ cdot \ sin ^ {2} \ theta _ {\ max}} Evs.=T⋅π⋅L⋅păcat2⁡θmax′{\ displaystyle E_ {c} = T \ cdot \ pi \ cdot L \ cdot \ sin ^ {2} \ theta '_ {\ max}}

d{\ displaystyle d}și sunt diametrele pupilelor de intrare și ieșire ale sistemului optic. și sunt respectiv centrele elevilor de intrare și ieșire. d′{\ displaystyle d '}P{\ displaystyle P}P′{\ displaystyle P '}

Mărire pupilară: .γp=d′d=q′q=H′P′¯HP¯{\ displaystyle \ gamma _ {p} = {\ frac {d '} {d}} = {\ frac {q'} {q}} = {\ frac {\ overline {H'P '}} {\ overline {HP}}}} păcat2⁡θmax′=d′2/4d′2/4+P′LA′¯2{\ displaystyle \ sin ^ {2} \ theta '_ {\ max} = {\ frac {d' ^ {2} / 4} {d '^ {2} / 4 + {\ overline {P'A'} } ^ {2}}}} P′LA′¯=P′H′¯+H′LA′¯=-q′+p′=-(1-γp)⋅f′+(1-γ)⋅f′=(γp-γ)⋅f′{\ displaystyle {\ overline {P'A '}} = {\ overline {P'H'}} + {\ overline {H'A '}} = - q' + p '= - (1- \ gamma _ {p}) \ cdot f '+ (1- \ gamma) \ cdot f' = (\ gamma _ {p} - \ gamma) \ cdot f '} păcat2⁡θmax′=11+(γp-γ)2⋅f′2⋅4d2⋅γp2{\ displaystyle \ sin ^ {2} \ theta '_ {\ max} = {\ frac {1} {1 + (\ gamma _ {p} - \ gamma) ^ {2} \ cdot f' ^ {2} \ cdot {\ frac {4} {d ^ {2} \ cdot \ gamma _ {p} ^ {2}}}}}}

Se obține astfel expresia iluminării, care poate fi apoi simplificată în condiții specifice.

Evs.=T⋅π⋅L⋅11+4⋅(γp-γ)2γp2⋅f′2d2{\ displaystyle E_ {c} = T \ cdot \ pi \ cdot L \ cdot {\ frac {1} {1 + 4 \ cdot {\ frac {(\ gamma _ {p} - \ gamma) ^ {2}} {\ gamma _ {p} ^ {2}}} \ cdot {\ frac {f '^ {2}} {d ^ {2}}}}}

Reglarea adâncimii câmpului

Diafragma este un element esențial în controlul loviturii. Reglarea sa acționează direct asupra adâncimii câmpului . La aceeași distanță focală și distanță de focalizare, închiderea diafragmei crește adâncimea câmpului și contribuie la claritatea fotografiei. Acest lucru rămâne adevărat până la apariția fenomenelor de difracție.

Primele două fotografii arată influența diafragmei asupra întinderii zonei de claritate. Primul a fost luat cu o deschidere mare, al doilea cu o deschidere mică. Viteza obturatorului a fost ajustată corespunzător, dar toate celelalte setări au rămas aceleași.

• Deschideți diafragma

• Diafragmă închisă

• Obiectiv văzut pentru două deschideri

Diafragma poate calcula și valoarea hiperfocală  : unde este distanța focală a lentilei, diametrul cercului de confuzie eligibil și deschiderea. H=f2NU⋅vs.{\ displaystyle H = {\ frac {f ^ {2}} {N \ cdot c}}}f{\ displaystyle f}vs.{\ displaystyle c}NU{\ displaystyle N}

• Prin focalizarea pe infinit, primul plan ascuțit corespunde distanței hiperfocale.
• Prin concentrarea asupra distanței hiperfocale, fotograful obține o adâncime de câmp variind de la jumătate din distanță până la infinit.
• Pentru celelalte distanțe de focalizare (oricum suficient de îndepărtate), hiperfocalul este un intermediar de calcul care face posibilă obținerea distanțelor primului plan ascuțit și al ultimului plan ascuțit .P{\ displaystyle P}P1=(H⋅P)(H+P){\ displaystyle P_ {1} = {\ frac {(H \ cdot P)} {(H + P)}}}P2=(H⋅P)(H-P){\ displaystyle P_ {2} = {\ frac {(H \ cdot P)} {(HP)}}}

Pentru macrofotografie, natură moartă etc., este de obicei necesară o mare adâncime de câmp pentru a scoate bine în evidență subiectul. Zonele neclare dintr-o fotografie a unei insecte, de exemplu, interferează semnificativ cu vederea. În cazul portretului, dimpotrivă, o adâncime de câmp redusă îmbunătățește senzația de ușurare și subliniază subiectul principal ascuțit bine desprins pe un fundal neclar. „Estomparea” fundalului este mult facilitată dacă avem grijă să îndepărtăm modelul de fundal.

Diferația și aberațiile optice

Claritatea imaginii este în general mai bună la diafragmele intermediare, acestea din urmă fiind limitate de aberații geometrice la diafragma mare ( N mic) și de fenomenele de difracție la diafragma mică ( N mare).

Difracţie

Diferențierea nu înseamnă strict o aberație, este constitutivă a naturii de undă a luminii. Lumina care trece prin deschiderea diafragmei este difractată. Cu cât deschiderea este mai mică, cu atât fenomenul va fi mai sensibil.

În fotografie, difracția influențează claritatea imaginii, dacă diametrul punctului produs este mai mare decât cercul admis de confuzie, acesta devine perceptibil și dăunează clarității. Dacă închiderea inițială a diafragmei compensează aberațiile optice, o deschidere prea mică va genera prea multă difracție. Diafragma este în general limitată la f / 16 sau f / 22.

Influența difracției este mai mare la senzorii mici, cum ar fi camerele digitale compacte. Într-adevăr, diametrul punctului datorat difracției este direct legat de diafragma diafragmei și de lungimea de undă a luminii: NU{\ displaystyle N}λ{\ displaystyle \ lambda}

d=2,44λNU{\ displaystyle d = 2.44 \; \ lambda \; N}.

Difracția depinde și de caracteristicile marginilor diafragmei. Marginile ascuțite, netede și subțiri vor produce o difracție mai mică.

• f / 5.6

• f / 8

• f / 11

• f / 16

• f / 22

• f / 32

Aberatii optice

La o deschidere mare, obiectivul se află în afara limitelor condițiilor de aproximare gaussiene , iar aberațiile pot perturba imaginea.

Închiderea diafragmei ajută la eliminarea sau reducerea unora dintre acestea pe imagine sau pe o parte a imaginii formate. Acesta este cazul aberațiilor de sfericitate în centru și pe margini, coma și vignetare pe margini, aberații cromatice axiale și într-o măsură mai mică pentru astigmatism . Poziția diafragmei influențează distorsiunea .

• Aberație sferică

• Comă

• Deformare

• Astigmatism

• Aberatie cromatica

• Vignetare

Vezi și tu

Articole similare

• Diafragmă
• Diafragmă numerică
• Puterea de rezolvare (optică)
• Cerc de confuzie

Bibliografie

• Bernard Balland, Geometric optics: Imaging and instruments , ed. PPUR, 2007 ( ISBN  2880746892 ) . [ (fr)  Previzualizare a cărții pe Google Cărți ]
• (in) Ralph E Jacobson et al, Manualul Fotografie: fotografic și Digital Imaging , Focal Press, 2000, 9 th ed . , 464 p. ( ISBN  0240515749 ) . [ (ro)  Previzualizarea cărții pe Google Cărți ]
• (de) Sidney Ray F, Applied Optics fotografice , Focal Press, 2002, 3 e ed., 680 p. ( ISBN  0240515404 ) . [ (ro)  Previzualizarea cărții pe Google Cărți ]

linkuri externe

• Deschideri și elevi , articol foarte detaliat de Pierre Toscani.

Note și referințe

• Acest articol este preluat parțial sau în totalitate din articolul intitulat „  Diafragmă (fotografie)  ” (vezi lista autorilor ) .

1. Bernard Balland , Geometric optics: imagery and instruments , Lausanne, Presses polytechniques et universitaire romandes,2007, 860  p. ( ISBN  978-2-88074-689-6 , citit online ) , p.  683
2. Vincent Pinel, Techniques du cinema , Presses Universitaires de France., Coll.  "Ce stiu eu? "( N o  1873)2012( citește online )
3. Robert Andréani , The Photographic Lens , Paris, De Francia,1947, p.  30
4. René Bouillot , Curs de fotografie: tehnică și practică , Paris, Dunod ,1991, 206  p. ( ISBN  2-10-000325-9 ) , p.  28
5. „  Expresii: diafragmă  ” , pe Dicționarul francez Larousse  : „Diafragmă relativă a unui obiectiv, raportul dintre diametrul util al obiectivului și distanța focală, exprimat în forma 1: n. "
6. „  Definiții ale DESCHIDERII  ” , pe Centrul Național pentru Resurse Textuale și Lexicale  : „Deschidere (relativ la un obiectiv). Raportul dintre diametrul diafragmei (al unui obiectiv) și distanța focală (după Sarm. Phys. 1981). "
7. Rotunjirea convențională are unele inconsecvențe. De exemplu, deschiderea pentru AV = 3½ (≈ 3,3636) este rotunjită în jos la 3,3, în timp ce cea pentru AV = 4½ (≈ 4,7568) este rotunjită la 4,8. Există, de asemenea, ambiguități: valoarea 1.2 poate reprezenta 1,19 (AV = ½) sau 1,26 (AV = ⅔), la fel cum 13 poate însemna 12,7 (AV = 7½) sau 13,5 (AV = 7⅓).
8. Calibrarea expozitoarelor este guvernată de ISO 2720, derivat din ANSI PH3.49-1971. Acesta din urmă se bazează pe ipoteza T = 0,9, dar conține alți factori care se ridică la adoptarea T = 0,83. Vezi Măsurarea expunerii - Corelarea iluminării subiectului cu expunerea filmului , de Jeff Conrad.
9. Ralph E. Jacobson și colab., Manualul fotografiei: imagistică fotografică și digitală , p.  69 .
10. Emmanuel Bigler, "  Lumina, diafragma și elevii: optică groasă, partea a doua  " , pe galeria foto ,28 octombrie 2011 : „Majoritatea opticii de cameră, inclusiv lentilele cu unghi larg, cu excepția teleobiectivelor [...] sunt formule cvasimetrice [...]. "