Estructura detallada de la cámara digital
(1) -La fotografía y la formación de cámaras
La fotografía no solo se utiliza ampliamente en diversos campos de la economía nacional, sino que también se ha convertido en una parte indispensable de componentes de la vida civilizada moderna de las personas.
El origen de la fotografía moderna se remonta al principio de imágenes estenopeicas mencionado por Mozi (468 ~ 376 a. C.) en su libro "Mo Qing" y a la caja de imágenes estenopeicas de Zhao Youqin en la dinastía Yuan. En Europa, el famoso pintor del siglo XVI Leonardo da Vinci descubrió que había hecho un pequeño agujero en la ventana de una habitación y luego había cerrado todas las puertas y ventanas, dejando la habitación a oscuras. En este momento, el paisaje fuera de la ventana se puede reflejar claramente en la pared interior a través de los pequeños agujeros. Este es el principio de la "imagen estenopeica" en física. Posteriormente, otros pintores colgaron papel blanco en la pared y trazaron las líneas reflejadas. Cuando el artista movía la distancia entre el papel blanco colgado en la pared y el pequeño agujero, la imagen reflejada en el papel blanco podía ampliarse o reducirse, solucionando un problema técnico importante en el calco de la época.
Desde finales de 2017 hasta principios de 2018, con el desarrollo de la industria del vidrio, se fabricaron vidrios planos y lentes de vidrio. Alguien hizo una caja negra utilizando el principio de imágenes estenopeicas del cuarto oscuro. Instale una lente convexa en la caja para reemplazar el orificio e instale vidrio plano esmerilado en el otro extremo de la caja. Las lentes convexas enfocan la luz proyectada y la gente usa pinceles para dibujar diversos paisajes naturales sobre vidrio plano. Esta caja negra es la cámara original. Para mejorar la calidad de la imagen, los ópticos continuaron trabajando en las lentes y formaron una serie de lentes fotográficas, que la gente moderna llama objetivos fotográficos. Los diseñadores mecánicos continuaron mejorando y adaptando las voluminosas carcasas de madera de las cámaras, o lo que los fotógrafos modernos llaman cuerpos de cámara. Pero era demasiado problemático utilizar un pincel para eliminar el paisaje reflejado en el cristal, por lo que fue necesario inventar un "papel fotográfico" que pudiera ser sensible a la luz. En 1813, Niepce en Francia descubrió que una especie de asfalto cambiaba de color después de exponerse al sol y tenía cierto grado de fotosensibilidad, por lo que se utilizó como fotosensibilizante. El método específico es: disolver el asfalto en aceite de menta para hacer una solución y luego aplicarlo sobre la placa de metal después de la exposición, remojarlo en queroseno para disolver el aceite de menta en el queroseno, de modo que la imagen aparezca en la placa de metal. Sin embargo, la imagen obtenida sigue siendo muy borrosa. Posteriormente, el pintor francés Daguerre estudió con Hampus. No fue hasta que Daguerre resolvió los problemas técnicos de revelado y fijación en 1839 que el mundo reconoció la invención de la fotografía.
La "película" en ese momento era una placa fotosensible de yoduro de plata, y su rendimiento fotosensible era realmente pobre. Además, la mayoría de las cámaras utilizan un teleobjetivo que consta de una o dos lentes. La luz que entra en la caja de la cámara es muy débil, por lo que tomar una fotografía lleva mucho tiempo y la imagen resultante es demasiado borrosa. La gente estaba decidida a mejorar aún más la sensibilidad de la placa fotosensible a la luz, es decir, la sensibilidad. El método de impresión en seco de gelatina con bromuro de plata inventado en 1871 utiliza gelatina en lugar de pegamento de nitrocelulosa, bromuro de plata en lugar de yoduro de plata y lo recubre sobre una lámina de vidrio para hacer una plancha de impresión en seco. Esto puede aumentar considerablemente la sensibilidad y los tiempos de exposición se pueden acortar a fracciones de segundo, fracciones de segundo o incluso tiempos más cortos.
Para adaptarse al rápido aumento de la sensibilidad de las películas fotográficas y controlar el tiempo de exposición, se instalaron contraventanas en las cámaras. Esto permite a las personas fotografiar animales que se mueven rápidamente, como pájaros y caballos al galope. El prototipo de una cámara moderna consta de una serie de componentes importantes como lente, obturador, película y cuerpo. Inicialmente se mejoró con el desarrollo de la tecnología fotográfica.
(2)-Componentes básicos de una cámara
Primero, la lente
La lente enfoca la escena sobre el reflejo de la película. Para lograr imágenes claras de objetos en diferentes ubicaciones, además de corregir las aberraciones en la propia lente, la distancia del objeto y la distancia de la imagen también deben mantener una relación de yugo. Debido a esto, la lente debe poder moverse hacia adelante y hacia atrás para enfocar, por lo que las mejores cámaras generalmente tienen un mecanismo de enfoque.
En segundo lugar, el visor
Para determinar el alcance del sujeto y facilitar el disparo y la composición, la cámara debe estar equipada con un visor. El visor de las cámaras modernas también tiene funciones de medición de distancia y enfoque.
3. Mecanismo de control de exposición - obturador y apertura
Para adaptarse a diferentes sujetos con diferente luz y oscuridad, y obtener la exposición correcta en la película, es necesario controlar la duración y la duración del tiempo de exposición. La intensidad de la luz que ingresa a la lente. Por lo tanto, la cámara debe configurar el obturador para controlar el tiempo de exposición y configurar la apertura para controlar la cantidad de luz ajustando el tamaño de la apertura.
4. Mecanismo de conteo y alimentación de la película
Para prepararse para el segundo rodaje, es necesario retirar la película expuesta y retirar la película expuesta, por lo que Las cámaras modernas requieren un mecanismo de alimentación de película. Para visualizar el número de películas rodadas se necesita un dispositivo de conteo.
5. Cuerpo
No es solo la caja negra de la cámara, sino también una combinación de varias partes de la cámara. Los componentes más básicos de una cámara se pueden representar mediante un diagrama de bloques.
De hecho, en términos de las funciones básicas de las cámaras, no hay mucha diferencia entre las primeras "cámaras plateadas" y las cámaras altamente electrónicas, automatizadas e informatizadas de hoy.
(3)-Clasificación de las cámaras
(1) Según la película y tamaño de fotograma utilizado por la cámara.
Se puede dividir en cámaras de 35 mm (a menudo llamadas 135 cámaras), 120 cámaras, 110 cámaras, 126 cámaras, cámaras medianas y cámaras grandes. La cámara 135 utiliza película de 35 mm y su formato estándar es 24 mm x 36 mm. Generalmente, cada fotografía puede tomar 36 o 24 fotografías.
(2) Según la apariencia y estructura de la cámara, se puede dividir en cámaras frontales y cámaras réflex de lente única. Además, hay cámaras réflex de dos lentes, cámaras plegables, teletransportadores, teléfonos fijos y más.
(3) Según la forma del obturador de la cámara, se puede dividir en cámara con obturador de lente (también llamada cámara con obturador central), cámara con obturador de plano focal y cámara con obturador de programa.
(4) Según las funciones y características técnicas de la cámara,
se puede dividir en cámaras de enfoque automático, cámaras de exposición manual con medición eléctrica, cámaras de exposición automática con medición eléctrica, etc. . Además, hay cámaras con prioridad de obturación, prioridad de apertura, control de programa, prioridad dual, cámaras de bobinado eléctrico (bobinado y rebobinado automático), cámaras de enfoque automático (AF), cámaras retroactivas de fecha, cámaras con flash incorporado, etc.
A veces la cámara se puede dividir según su propósito, como cámara de imágenes de un solo paso y cámara estéreo; a veces también se puede dividir en cámara con zoom o bifocal según las características de la lente. De hecho, una cámara moderna suele tener muchas funciones, por lo que es necesario definirla de forma exhaustiva.
(4)-Conceptos básicos de la óptica fotográfica
En términos generales, el proceso de trabajo de una cámara consiste en utilizar el principio de la imagen óptica para representar objetos en materiales fotosensibles a través de una lente fotográfica. A continuación se presentarán brevemente los principios de las imágenes ópticas fotográficas: la comprensión humana de la naturaleza de la luz, la propagación de la luz y los principios de las imágenes con lentes.
La comprensión de la naturaleza de la luz por parte de la humanidad ha pasado por un proceso largo y tortuoso. A lo largo del siglo XVIII, la teoría del flujo de partículas de la luz siguió siendo dominante en la óptica. Generalmente se cree que la luz está compuesta de pequeñas partículas que se emiten desde una fuente puntual y se irradian en línea recta en todas direcciones. A principios del siglo XIX, el trabajo de Young y Fresnel se desarrolló gradualmente hasta convertirse en el sistema óptico ondulatorio actual. La comprensión actual de la naturaleza de la luz es que la luz, como los objetos físicos, es una sustancia que tiene propiedades tanto de onda como de partícula (cuánticas), pero en su conjunto no es ni una onda ni una partícula, ni una partícula. mezcla de los dos.
Básicamente, no existe diferencia entre la luz y las ondas de radio ordinarias. La luz, como las ondas electromagnéticas, es una onda transversal, es decir, la dirección de vibración de la onda es perpendicular a la dirección de propagación. El cuerpo luminoso es la fuente de ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas emitidas por el cuerpo luminoso se propagan al espacio circundante, similar a las ondas generadas por las ondas de agua. La distancia entre dos puntos de máxima o mínima intensidad se llama longitud de onda, representada por λ. El tiempo que tarda en propagarse una longitud de onda se llama período, representado por t. El período es el tiempo que tarda una partícula en completar una vibración. El número de vibraciones en 1 segundo se llama frecuencia, representada por ν. La distancia que recorre una vibración en 1 segundo se llama velocidad, representada por "V". Existe la siguiente relación entre longitud de onda, frecuencia, período y velocidad:
v=λ/T, ν=1/T, v=λν
Se puede observar que la longitud de onda de la luz está relacionada con Inversamente proporcional a la frecuencia. De hecho, las ondas luminosas sólo representan una pequeña parte de toda la banda de ondas electromagnéticas. El ojo humano puede sentir ondas electromagnéticas con longitudes de onda entre 400 y 700 nm. Esta onda electromagnética se llama luz visible. Más allá de este rango, el ojo humano no puede detectarlo. Las diferentes longitudes de onda de la luz visible producen diferentes percepciones de color en nuestros ojos. Según la longitud de onda de larga a corta, los colores de la luz son rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. La velocidad de propagación de ondas electromagnéticas con diferentes longitudes de onda en el vacío es exactamente la misma, con un valor de c = 300000 km/s.
Dado que la luz es una onda electromagnética, estudiar la propagación de la luz debería ser un problema de propagación de ondas. Sin embargo, cuando se diseñan instrumentos ópticos como las lentes de las cámaras, la luz no se considera una onda electromagnética, sino una onda electromagnética. Línea que puede La línea geométrica que propaga la energía se llama luz. La luz emitida por la fuente de luz A emite innumerables líneas geométricas al entorno. Estas innumerables líneas geométricas direccionales se denominan rayos de luz. De esta forma, el estudio de la propagación de la luz en óptica geométrica se convierte en un problema geométrico y matemático, y el problema se simplifica enormemente.
El proceso de trabajo de una cámara generalmente utiliza el principio de imagen óptica para representar objetos en materiales fotosensibles a través de una lente fotográfica. A continuación se presentarán brevemente los principios de las imágenes ópticas fotográficas: la comprensión humana de la naturaleza de la luz, la propagación de la luz y los principios de las imágenes con lentes.
La comprensión de la naturaleza de la luz por parte de la humanidad ha pasado por un proceso largo y tortuoso. A lo largo del siglo XVIII, la teoría del flujo de partículas de la luz siguió siendo dominante en la óptica. Generalmente se cree que la luz está compuesta de pequeñas partículas que se emiten desde una fuente puntual y se irradian en línea recta en todas direcciones. A principios del siglo XIX, el trabajo de Young y Fresnel se desarrolló gradualmente hasta convertirse en el sistema óptico ondulatorio actual. La comprensión actual de la naturaleza de la luz es que la luz, como los objetos físicos, es una sustancia que tiene propiedades tanto de onda como de partícula (cuánticas), pero en su conjunto no es ni una onda ni una partícula, ni una partícula. mezcla de los dos.
Básicamente, no existe diferencia entre la luz y las ondas de radio ordinarias. La luz, como las ondas electromagnéticas, es una onda transversal, es decir, la dirección de vibración de la onda es perpendicular a la dirección de propagación. El cuerpo luminoso es la fuente de ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas emitidas por el cuerpo luminoso se propagan al espacio circundante, similar a las ondas generadas por las ondas de agua. La distancia entre dos puntos de máxima o mínima intensidad se llama longitud de onda, representada por λ. El tiempo que tarda una longitud de onda en propagarse se llama período, representado por t. El período es el tiempo que tarda una partícula en completar una vibración. El número de vibraciones en 1 segundo se llama frecuencia, representada por ν. La distancia que recorre una vibración en 1 segundo se llama velocidad, representada por "V".
Existe la siguiente relación entre longitud de onda, frecuencia, período y velocidad:
v=λ/T, ν=1/T, v=λν
Se puede observar que la longitud de onda de la luz está relacionada con Inversamente proporcional a la frecuencia. De hecho, las ondas de luz sólo representan una pequeña parte de toda la banda de ondas electromagnéticas. El ojo humano puede sentir ondas electromagnéticas con longitudes de onda entre 400 y 700 nm. Esta onda electromagnética se llama luz visible. Más allá de este rango, el ojo humano no puede detectarlo. Las diferentes longitudes de onda de la luz visible producen diferentes percepciones de color en nuestros ojos. Según la longitud de onda de larga a corta, los colores de la luz son rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. La velocidad de propagación de ondas electromagnéticas con diferentes longitudes de onda en el vacío es exactamente la misma, con un valor de c = 300000 km/s.
Dado que la luz es una onda electromagnética, estudiar la propagación de la luz debería ser un problema de propagación de ondas. Sin embargo, cuando se diseñan instrumentos ópticos como las lentes de las cámaras, la luz no se considera una onda electromagnética, sino una onda electromagnética. Línea que puede La línea geométrica que propaga la energía se llama luz. La luz emitida por la fuente de luz A emite innumerables líneas geométricas al entorno. Estas innumerables líneas geométricas direccionales se denominan rayos de luz. De esta forma, el estudio de la propagación de la luz en óptica geométrica se convierte en un problema geométrico y matemático, y el problema se simplifica enormemente.
(5)-Características y clasificación de las lentes fotográficas
La lente fotográfica es uno de los componentes más importantes de la cámara fotográfica. Generalmente consta de múltiples lentes positivas, lentes negativas, cementadas. Grupos de lentes y fijos Estos elementos ópticos se componen de espaciadores metálicos y cilindros de lentes. Su función es crear imágenes claras en películas fotosensibles.
1. Características ópticas de las lentes fotográficas
Las características ópticas de las lentes fotográficas se pueden representar mediante tres parámetros, a saber, la distancia focal f, la apertura relativa D/f y el campo de visión 2ω. De hecho, en lo que respecta a la cámara 135, se ha determinado que su marco estándar es de 24 mm x 36 mm y la longitud diagonal es 2η = 43,266. Existe la siguiente relación entre la distancia focal f de la lente de la cámara y el ángulo de visión ω:
tgω=η/f
Donde: longitud diagonal de 2η cuadros;
f - distancia focal de la lente.
Otro indicador característico óptico más importante de la lente de una cámara es la apertura relativa. Indica la capacidad de la lente para dejar pasar la luz, expresada como D/F, que se define como la relación entre el diámetro de apertura (también llamado diámetro de la pupila de entrada) D de la lente y la distancia focal f de la lente (Figura 1- 2-9). Por ejemplo, si el diámetro de apertura máximo de la lente de una cámara es de 25 mm y la distancia focal es de 50 mm, entonces la apertura relativa máxima de la lente de la cámara es 1/2. El recíproco de la apertura relativa se llama coeficiente de apertura o número de apertura de la lente, también llamado número F, es decir, F = F = f/D D.
La lente de la cámara debe estar marcada con el número de apertura. Según el tamaño del flujo luminoso, la norma nacional estipula que el orden de los números de apertura en cada nivel es 0,7, L, 1,4, 2, 2,8, 4, 5,6, 8, 11, 16, 22... Sin embargo, el El estándar nacional permite la máxima apertura relativa de la lente. Los marcadores son diferentes de los números de la serie estándar. Cuando la distancia focal f es fija, el número de f es inversamente proporcional al diámetro de la pupila de entrada d. Dado que el área de paso de la luz es proporcional al cuadrado de d, cuanto mayor sea el área de paso de la luz, mayor será el flujo de luz. la lente puede pasar. Entonces, cuando el número de apertura es el más pequeño, la apertura es la más grande y el flujo luminoso es el más grande. A medida que aumenta el número de apertura, la apertura se hace más pequeña y el flujo de luz disminuye. Por cada diferencia de apertura (su relación numérica es 1,414), su flujo luminoso se duplicará. Si no consideramos la influencia de las diferentes transmitancias de varias lentes, siempre que el valor de apertura sea el mismo, no importa qué tan larga sea la distancia focal de la lente o qué tan grande sea el diámetro de apertura de la lente, su flujo luminoso será lo mismo. Para lentes de cámaras, el número F es un parámetro particularmente importante. Cuanto menor sea el número F, mayor será el ámbito de aplicación de la lente.
2. Clasificación de las lentes fotográficas
Existen muchas formas de clasificar las lentes fotográficas, pero normalmente se clasifican de la siguiente manera:
(l) Según el Distancia focal o campo de visión de la lente Ángulo, las lentes se dividen en tres categorías: lentes estándar, lentes de distancia focal corta (gran angular) y lentes de distancia focal larga (teleobjetivo).
Cuando las cámaras se venden generalmente, la mayoría de ellas están equipadas con lentes estándar. La distancia focal de una lente estándar es básicamente igual a la longitud diagonal del fotograma de la película. Aunque todavía existen diferencias en el campo de visión (generalmente entre 45° y 55°), la mayoría de ellas están cerca del ángulo de visión del ojo humano. Por lo tanto, la relación de perspectiva de las fotografías tomadas con lentes estándar está más en línea con los hábitos visuales humanos. Debido a la distancia focal, el campo de visión, el rango de disparo y la profundidad de campo moderados del objetivo estándar, así como al tamaño de imagen obtenido a la misma distancia de disparo, este objetivo es el más utilizado y el más adecuado para fotografiar retratos. paisajes, vida y otras fotos.
Un objetivo gran angular es un objetivo de corto alcance. Dependiendo de la longitud de la distancia focal, existen lentes gran angular y ultra gran angular. Se caracteriza por una distancia focal corta, un gran campo de visión y un amplio rango de disparo. Cuando no se puede aumentar la distancia en un entorno estrecho, una lente gran angular puede ampliar el campo de visión de disparo y tomar fotografías de escenas panorámicas o grandes dentro de una distancia limitada. La lente gran angular también tiene las características de representación a gran escala de cerca y de lejos, exagerando el primer plano. En fotografía, podemos aprovechar al máximo la relación de perspectiva especial que crea para exagerar la profundidad de la escena y resaltar la parte principal. La lente gran angular tiene una distancia focal corta y una gran profundidad de campo, por lo que las fotografías tomadas son muy claras. Por lo tanto, es adecuado para capturar algunas actividades que son demasiado tarde para enfocarse con calma. Es más adecuado para tomar fotografías de noticias de escenas grandes o fotografías de la vida familiar en interiores. La lente gran angular es una lente fotográfica indispensable en la fotografía de paisajes debido a su gran ángulo de visión y su amplia profundidad de campo. La mayoría de las cámaras automáticas de plástico que se encuentran actualmente en el mercado están equipadas con lentes gran angular.
Las lentes de distancia focal media son lentes de distancia focal larga.
Una lente de distancia focal media tiene aproximadamente el doble de la distancia focal de una lente estándar, y un teleobjetivo tiene una distancia focal más larga. Sus * * * características son: distancia focal larga, campo de visión pequeño e imagen grande en la película. Por tanto, a la misma distancia, podrás capturar imágenes más grandes que con un objetivo estándar. Es adecuado para fotografiar las actividades de personas o animales a distancia y fotografiar algunos objetos que no son fáciles de acercar para obtener imágenes naturales y vívidas. Dado que el rango de profundidad de campo de las lentes de distancia focal media y larga es menor que el de las lentes estándar, es propicio para desenfocar el fondo desordenado delante y detrás del sujeto, y el sujeto generalmente está lejos de la cámara, y la distorsión Será más pequeño en la perspectiva de los retratos o escenas principales, lo que hará que el retrato sea más vívido. Por lo tanto, la gente suele llamar lentes de retrato a las lentes de enfoque medio. Los usuarios civiles comunes rara vez usan teleobjetivos porque el cañón de los teleobjetivos es largo y pesado, relativamente caro y tiene una profundidad de campo relativamente pequeña. Es difícil enfocar en el uso real, por lo que a menudo se usa en fotografía profesional.
(2) Según la capacidad de captación de luz de la lente, se puede dividir en lentes ultratransparentes. La apertura relativa de la lente del objetivo fotográfico debe ser superior a 1:2,8; 1:3,5 ~ 1:5,8; lentes de transmisión normal, lentes de luz, 1:6,3 ~ 1:9; lentes de transmisión de luz baja, menos de 1:9.
(3) Dependiendo de si se puede cambiar la distancia focal de la lente, se divide en lentes de enfoque fijo y lentes con zoom.
Debido a la rápida mejora del nivel de diseño óptico y la tecnología de fusión de vidrio óptico, es posible que los entusiastas de la fotografía adinerados elijan un sistema óptico que pueda cambiar la distancia focal dentro de un cierto rango mientras mantiene fijo el plano de la imagen. . Este tipo de lente de cámara que puede cambiar el valor de la distancia focal dentro de un cierto rango para obtener diferentes ángulos de campo de visión, diferentes imágenes y diferentes rangos de escena se denomina lente objetivo de fotografía con zoom, o lente con zoom para abreviar. Una lente con zoom puede cambiar el rango de disparo cambiando la distancia focal sin cambiar la distancia de disparo, por lo que es muy propicio para la composición de la imagen. Debido a que una lente de zoom también puede servir como varias lentes de enfoque fijo, no solo reduce la cantidad de equipo fotográfico que se lleva cuando se viaja, sino que también ahorra el tiempo de cambiar las lentes. Actualmente, la mayoría de las mejores cámaras automáticas de apuntar y disparar fabricadas en el extranjero están equipadas con lentes de zoom con relaciones de zoom pequeñas.
Las lentes con zoom se pueden dividir en anillo simple y anillo doble según los diferentes métodos de zoom. Una lente con zoom de un solo anillo utiliza el mismo anillo de tracción para hacer zoom y enfocar. Empújelo y jálelo para hacer zoom y gírelo para enfocar. Su ventaja es que la operación es simple y rápida. Una lente de zoom de doble anillo, uno de los cuales se usa para hacer zoom y enfocar respectivamente; la ventaja es que el zoom y el enfoque no interfieren entre sí y tienen alta precisión, pero la operación es problemática. Algunos lentes con zoom actualmente en el mercado están marcados con la palabra "micro" en el anillo frontal del lente, lo que indica que se pueden usar para fotografía macro o fotografía ultra cercana, por lo que dichos lentes con zoom son más versátiles.
Sin embargo, debido a su complejo sistema óptico y estructura mecánica, las lentes con zoom son difíciles de procesar y fabricar, y están restringidas por precio, volumen y peso. Es imposible hacer que la apertura relativa de un objetivo zoom sea muy grande. A veces, para reducir el tamaño o garantizar la aberración, la lente solo puede cambiar la apertura.
(6)-Aberración y grado de lentes
El impacto de la aberración en la calidad de la imagen
Estándares de grado de lentes fotográficos
Debido a las diferencias ópticas Debido a la influencia de muchos factores como el diseño, la tecnología de procesamiento y la tecnología de ensamblaje, es imposible formar una imagen ideal de un objeto de cierto tamaño. La imagen real siempre es diferente de la imagen ideal, y esta diferencia de imagen se denomina aberración de la lente (o sistema óptico de imagen).
Las aberraciones son causadas por las condiciones físicas (características ópticas) del sistema óptico. En cierto sentido, existen algunas aberraciones en cualquier sistema óptico que, en teoría, son imposibles de eliminar por completo. El ojo desnudo y otros receptores de energía luminosa solo tienen una resolución determinada, por lo que mientras el valor de aberración sea inferior a un límite determinado, consideramos que la aberración del sistema ha sido corregida. A continuación presentamos brevemente los métodos de clasificación, formación y corrección de aberraciones de las lentes fotográficas.
Las aberraciones de la lente se pueden dividir en dos categorías: aberración monocromática y aberración cromática.
En primer lugar, la aberración monocromática
Si la lente solo muestra luz monocromática, entonces * * * hay cinco aberraciones de diferentes propiedades. Son aberración esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsiones que afectan la similitud de objetos e imágenes.
1. Aberración esférica
Después de que se obtiene la imagen de la luz de una sola longitud de onda emitida desde el punto del objeto en el eje óptico hasta la lente, ya no converge debido a las diferentes capacidades de enfoque. de cada punto en la superficie esférica de la lente al mismo punto en el lado de la imagen, pero forma un punto difuso simétrico centrado en el eje óptico. Esta aberración se llama aberración esférica y el tamaño de la aberración esférica está relacionado con la posición del punto del objeto y el ángulo de apertura del haz de imágenes. Cuando se determina la posición del punto del objeto, cuanto menor sea el ángulo de apertura, menor será la aberración esférica. A medida que aumenta el ángulo de apertura, la aberración esférica aumenta en proporción a la mayor potencia del ángulo de apertura. En una lente fotográfica, si el número de apertura aumenta en un paso (la apertura disminuye en un paso), la aberración esférica se reducirá a la mitad. Por lo tanto, al tomar fotografías, siempre que la intensidad de la luz lo permita, para reducir la influencia de la aberración esférica, se debe utilizar una apertura más pequeña para tomar fotografías.
2. Coma
El punto del objeto fuera del eje óptico emite un haz de luz paralelo a la lente. Después de pasar por el sistema óptico, se formará un punto difuso asimétrico en la lente. plano de la imagen. Este punto de luz difusa tiene forma de cometa, es decir, arrastra una cola delgada a gruesa desde el centro hasta el borde. El extremo de la cabeza es brillante y claro, y el extremo de la cola es ancho, tenue y borroso. La aberración causada por este haz fuera del eje se llama coma. El tamaño del coma está representado por la asimetría del punto de luz dispersa que forma. El tamaño del coma está relacionado con la apertura y el campo de visión. Al igual que la aberración esférica en la fotografía, podemos tomar las medidas adecuadas para reducir el impacto del coma en las imágenes.
El desenfoque causado por la aberración esférica y el coma generalmente se denomina halo en fotografía.
En la mayoría de los casos, los puntos fuera del eje tienen halos más grandes que los puntos dentro del eje. Debido a la existencia de aberración fuera del eje, nuestros requisitos para los puntos de imagen fuera del eje no pueden ser mayores que los de los puntos de imagen en el eje, es decir, tienen los mismos defectos de imagen. En este momento, lo llamamos imágenes metacromáticas. A medida que aumenta la apertura relativa, la corrección de la aberración esférica y el coma se vuelve más difícil. Cuando utilice una lente de gran apertura, debe conocer de antemano el rendimiento de la lente y prestar atención a la apertura más pequeña. Si es posible, la apertura debe reducirse tanto como sea posible para mejorar la calidad de la imagen.
3. Astigmatismo
El astigmatismo también es una base de imagen fuera del eje, que es diferente del coma. Es una aberración que describe los defectos de imagen de haces infinitamente delgados y sólo está relacionada con el campo de visión. Debido a la asimetría del haz fuera del eje, el punto de convergencia del haz meridional en el punto fuera del eje y el punto de convergencia del haz sagital están en posiciones diferentes. La aberración correspondiente a este fenómeno se denomina astigmatismo. El tamaño proyectado de la distancia entre el punto de convergencia del haz meridional y el punto de convergencia del haz vectorial solitario en el eje óptico es el valor del astigmatismo. Debido a la presencia de astigmatismo, la calidad de la imagen del campo de visión fuera del eje se reduce significativamente. Incluso si la apertura es pequeña, no se pueden obtener imágenes muy claras en las direcciones meridional y sagital al mismo tiempo. El tamaño del astigmatismo sólo está relacionado con el ángulo de visión y no tiene nada que ver con el tamaño de la apertura. Por lo tanto, los lentes gran angular tienen un astigmatismo más evidente, así que trate de mantener al sujeto en el centro del encuadre al disparar.
4. Música de marcha
Cuando el plano del objeto perpendicular al eje óptico pasa a través del sistema óptico, no se visualiza en el mismo plano de imagen, sino que se visualiza en una superficie curva. que es simétrico con respecto al eje óptico. Este defecto de imagen se llama curvatura de campo. La curvatura del campo también es una aberración independiente de la apertura. Debido a la existencia de astigmatismo, la superficie de imagen curva formada por el haz pequeño meridional y la superficie de imagen curva formada por el haz pequeño sagital a menudo no se superponen, lo que se denomina curvatura de campo meridional Xt y curvatura de campo sagital Xs respectivamente. Al tomar fotografías con una lente con curvatura de campo, cuando el enfoque se centra en el centro de la pantalla, las imágenes alrededor de la pantalla se verán borrosas cuando el enfoque se centra en las imágenes alrededor de la pantalla, las imágenes en el centro de la pantalla; La pantalla volverá a quedar borrosa y el centro y las áreas circundantes del plano de la imagen plana aparecerán borrosas. No se puede obtener una imagen clara. Por lo tanto, en algunas cámaras especiales, la película se coloca deliberadamente en una posición de arco para reducir el impacto de la curvatura del campo. Debido a que la curvatura del campo de las lentes gran angular es siempre mayor que la de las lentes normales, al tomar fotografías de grupo, la calidad de imagen del campo de visión del borde mejora al organizar a los sujetos en un arco.
5. Deformación
La distorsión se refiere a la deformación de la imagen formada por la forma del objeto. La distorsión no afecta la claridad de la imagen, sólo la similitud de la imagen del objeto. Debido a la existencia de distorsión, la línea recta en el espacio del objeto se convierte en una curva en el espacio de la imagen, lo que resulta en una distorsión de la imagen. La distorsión se puede dividir en distorsión de barril y distorsión de acerico. La distorsión no tiene nada que ver con la apertura relativa, sólo con el campo de visión de la lente. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a los efectos de la distorsión cuando se utilizan lentes gran angular.
(7) - Cilindro y apertura de la lente
En primer lugar, el cilindro de la lente
En comparación con los instrumentos ópticos comunes, la estructura de la lente de la cámara es más complejo y a menudo consta de bastantes números de planos compuestos. Cuando estas lentes se diseñan ópticamente, su posicionamiento relativo se diseña en perfectas condiciones. La calidad de la imagen en el diseño es completar la corrección de la aberración bajo la premisa de concentricidad completa y sin desviación de separación. Existen diferentes errores de concentricidad y espaciado que afectan la calidad de la imagen después del montaje de la lente. Por lo tanto, una buena lente debe tener un marco y un diseño de cilindro buenos y razonables. Además, se debe diseñar un buen método de ensamblaje para controlar el error de concentricidad y el error de espaciado de cada lente dentro de un cierto rango para garantizar una buena calidad de imagen después de combinar cada lente.
Por lo general, existen tres métodos para diseñar la estructura del cilindro de la lente, a saber, el diseño de la estructura del cilindro de la lente intercambiable, el diseño de la estructura del cilindro de la lente de reparación y el diseño de la estructura del cilindro de la lente de ajuste. Para producción en masa, estructura simple y requisitos generales, se adopta el diseño de estructura de cilindro de lente intercambiable. La lente se coloca directamente en el cilindro de la lente, y la concentricidad y el espaciado espacial de cada lente se aseguran utilizando la superposición entre las lentes, la arandela límite o la relación de espaciado de tamaño dentro del cilindro de la lente. La garantía de concentricidad depende de la precisión del mecanizado de las piezas individuales. Cada lente y montura se pueden conectar en un torno de montaje exclusivo. Después de la alineación con un instrumento de alineación, se pueden garantizar los requisitos de concentricidad. Durante el procesamiento, el espaciado espacial se garantiza controlando la cadena dimensional.
La característica básica de la estructura del cilindro de la lente de este método de reparación es que la concentricidad y el espacio espacial entre las lentes se obtienen mediante un plano de referencia unificado y un procesamiento de posicionamiento único, con alta precisión de posicionamiento y sin error acumulativo. . Sin embargo, el procesamiento es complicado y el costo es alto, por lo que es adecuado para lentes de cámaras de alta gama y lentes de películas con alta calidad y estructura compleja.
El método de ajuste de la estructura del cilindro de la lente utiliza principalmente los enlaces sensibles en el grupo de lentes, es decir, el grupo de lentes que tiene un mayor impacto en la corrección y compensación de la aberración del objeto, y agrega enlaces de ajuste para el ajuste y compensación.
En aplicaciones prácticas, los tres diseños estructurales del cilindro de lente anteriores a veces se combinan entre sí, y se debe adoptar el método de intercambio tanto como sea posible.
La depuración final de la lente de la cámara la realiza el fabricante con la ayuda de instrumentos de prueba especiales, como bancos ópticos, probadores de discriminación, etc. Revíselos uno por uno antes de salir de fábrica para garantizar la calidad de la imagen. Si finalmente encuentras un problema con la calidad de la imagen, deberás pedirle a un técnico de mantenimiento profesional que lo revise. No lo desmonte usted mismo para evitar accidentes.
En segundo lugar, el diafragma
La apertura de una lente fotográfica se puede dividir en dos categorías: diafragma de campo y diafragma de apertura.
La función del diafragma de campo es limitar el rango de imagen. Si el cuadro delante de la película de la cámara limita el campo de visión del plano de la imagen, entonces este cuadro es el diafragma de campo de la lente. La apertura que se menciona a menudo en las cámaras, comúnmente conocida como apertura, se refiere al diafragma de apertura de la cámara, que se utiliza para controlar la luz de la película para obtener diferentes profundidades de campo.
La posición del tope de apertura de la lente se determina cuando se diseña la lente. Si mueve la posición relativa de la apertura y la lente, la situación de imagen de la lente cambiará. Debido a las aberraciones, la apertura generalmente se coloca en el medio de la lente. En los últimos años, las cámaras compactas con obturador de lente de 35 mm han buscado miniaturizarse. Para facilitar la producción profesional de lentes en masa, en muchas cámaras de plástico la apertura se mueve detrás del espejo, es decir, el obturador detrás del espejo no tiene un grupo trasero. Esta es la llamada estructura unilateral.
La apertura se compone de láminas de apertura, anillos móviles de apertura y anillos fijos. El movimiento de las láminas de apertura está controlado por el anillo de ajuste de apertura y el mecanismo de control de transmisión. Cuando la apertura giratoria no se ajusta bien, las láminas de apertura girarán en consecuencia y el área de apertura rodeada por las láminas cambiará, cambiando así el valor de apertura relativa de la lente y ajustando la iluminación de la superficie de la imagen.
Dado que la iluminación del plano de la imagen es proporcional a (D*D/f*f), para reducir la iluminación del plano de la imagen a la mitad, D (diámetro del edificio) debe reducirse 1,414 veces, es decir, D '=D/ 1.414, entonces hay (D' * D '. Se puede ver que el número de apertura f de la lente fotográfica cambia en múltiplos de 1.414. El número de apertura se puede obtener mediante la fórmula F = 1.414 * 1.414 * ..., n = 0.1.2,... El número F obtenido de esta manera es 1.1.4, 2. El establecimiento de la serie de apertura garantiza que la apertura cambie en un paso y la iluminación de la superficie de la imagen cambie en 1 Por lo tanto, la primera apertura corresponde a la primera velocidad de obturación y también se puede encontrar que el ángulo de rotación entre aperturas es el mismo, que es otra característica de las estructuras de lentes de las cámaras modernas. Esta estructura se denomina apertura variable igualmente espaciada. Cada vez que se mueve el valor de apertura, el anillo de ajuste de apertura gira en un ángulo fijo. La rotación equiangular no solo hace que la operación parezca consistente, sino que también puede convertir fácilmente la información de cambio de apertura en señales eléctricas a través del potenciómetro lineal y transmitirla al medidor. (o exposición automática)
Como se mencionó anteriormente, la apertura, llamada apertura de la serie F, solo considera la relación geométrica entre la apertura efectiva d de la lente y la distancia focal F de la lente. , cuando la luz pasa a través del grupo de luces, la energía luminosa se pierde debido a la absorción o reflexión de la luz por la lente, incluso si el número de apertura (número f) de la lente es el mismo, aún es posible obtenerlo. exposiciones de película completamente diferentes, incluso tan altas como L ~ 1/2. Por lo tanto, la apertura de la lente debe calibrarse de acuerdo con la transmitancia real de toda la lente en lugar de simplemente la relación geométrica entre la distancia focal y la apertura efectiva. D, teniendo en cuenta la pérdida de energía luminosa provocada por la absorción y reflexión de la luz en la lente. Esta apertura se denomina T-stop de la lente y su relación con el F-stop es la siguiente: τ-lente. transmitancia.
El valor de apertura utilizado actualmente en los lentes de fotografía todavía se expresa en número F, pero en las cámaras de exposición automática, se ha utilizado el sistema de número T para el ajuste y la visualización. >(8 )-Formas comunes de lentes estándar
Una breve introducción a las formas estructurales ópticas comúnmente utilizadas en lentes de cámara estándar
Lentes simples compuestas de lentes cementadas simples o dobles
Dado que esta lente simple solo consta de una lente cementada simple o doble, sus aberraciones no se pueden corregir perfectamente y la apertura también es muy pequeña, por lo que solo se puede usar bajo luz intensa. Sin embargo, dado que este tipo de lente. tiene un precio extremadamente bajo, especialmente en los últimos años, el plástico óptico (PMMA) se ha utilizado ampliamente para reemplazar el vidrio óptico, lo que reduce su costo de fabricación, por lo que la mayoría de las cámaras de juguete y cámaras desechables actualmente en el mercado usan estas lentes simples. >
, Tres juegos de lentes Kirk [Cook]
Al principio, la lente Kirk constaba de tres lentes independientes, con el diafragma ubicado entre las lentes. Esta estructura óptica puede corregir inicialmente las aberraciones de las lentes. La estructura más simple, la calidad de la imagen básicamente cumple con los requisitos de la cámara pública en general (nivel de lente 2 ~ 3) y el precio es relativamente bajo. En los últimos años, para adaptarse al desarrollo de cámaras automáticas y cámaras de bolsillo. el Kirk habitual de tres piezas. El diafragma de la lente se movió desde el centro de la lente hasta la parte posterior del espejo, haciendo que las lentes estén estrechamente conectadas.
Debido a la potencia óptica asimétrica causada por el movimiento del diafragma hacia atrás, el sistema tiene una gran aberración esférica fuera del eje, que solo puede garantizarse bloqueando la luz