Фотооптика

Широкоугольная оптика подвержена другому виду искажений - дисторсии. Дисторсия - это искривление прямых линий по краям кадра. Все мы снимали архитектурные сооружения дешевыми пленочными "мыльницами" с широкоугольным объективом и замечали при этом, как "заваливаются" стены зданий на готовом отпечатке - высокие стены сходятся в верхней части снимка. Это и есть дисторсия. Избавиться от этого искажения можно двумя способами. Во-первых, применить более длиннофокусный, близкий к нормальному (с углом зрения 40-55 градусов), объектив. Во-вторых, попытаться исправить искажение прямых линий в графическом редакторе при обработке снимка. Хотя сама по себе дисторсия может оказаться интересным в художественном плане инструментом.

Два вида аберраций, присущих простейшим объективам - это астигматизм и кривизна поля изображения. Астигматизм приводит к тому, что точечные объекты, расположенные на расстоянии от оптической оси объектива (то есть сбоку от центра кадра) на снимке получаются в виде объемных эллипсовидных фигур. Точки расплываются, изображение выглядит нерезким. А кривизна поля изображения приводит к тому, что резкими получаются только объекты в центре кадра. Чем дальше расстояние от оптического центра линз объектива, тем резкость хуже. Кривизна поля изображения - обычный порок для объективов типа монокль. Правда, дешевые цифровые камеры спасает то, что площадь линзы объектива невелика и кривизна поля изображения не слишком заметна.

Склонность объектива к тому или иному виду аберраций один из основных показателей качества оптики. Аберрации устраняются различными техническими способами, а сами объективы при этом подразделяются на несколько типов.

Самый простой объектив ахромат. Он состоит из пары линз - собирающей и рассеивающей. Применение рассеивающей линзы в значительной степени устраняет сферическую аберрацию и хроматизм, но при этом остается астигматизм, дисторсия и кривизна поля изображения.

Апохромат полностью избавлен от хроматической аберрации, поскольку линзы в нем специальным образом подобраны под длину световых волн.

Объектив апланат состоит из двух ахроматических линз, поэтому хроматической и сферической аберраций в нем нет, но остаются кривизна поля изображения и астигматизм.

Наконец, самый совершенный тип, к которому относится подавляющее большинство современных фотообъективов - анастигмат. Анастигмат состоит, как минимум, из трех линз (триплет). Но чаще в нем применяется пять и более линз. В анастигмате в той или иной мере устранены все аберрации (точнее - сведены к приемлемому минимуму). Анастигматы обладают высокой светосилой и разрешающей способностью. На практике фотолюбителю придется иметь дело с объективом именно этого типа.

Среди технических характеристик объектива есть показатель, на который следует обратить особое внимание - разрешающая способность. Что это такое? Способность объектива передавать мелкие детали. Измеряется разрешающая способность не в пикселях или точках, а в линиях на миллиметр. Для измерения этого параметра фотографируют испытательную таблицу - специальное тестовое изображение с тонкими линиями. В том месте, где отдельные линии становятся неразличимы, и будет порог разрешающей способности. Важной характеристикой объектива является разброс разрешающей способности от центра кадра к краю. Дело в том, что в оптическом центре линз объектива разрешающая способность всегда выше, чем по краям. У хорошего объектива разница между разрешающей способностью в центре и по краям кадра не должна превышать 30%.

Еще одна важная деталь - просветление. Слышали о просветлении все, но что реально дает просветленный объектив? И как его… просветляют? Все достаточно просто. Если вы не новичок в фотографии, вам наверняка приходилось иметь дело с пленочным фотоаппаратом. И наверняка вы попадали в ситуацию, когда снимать приходилось "против солнца", то есть при контровом освещении. Что получалось в результате? Световые пятна, обычно шестиугольные, расположенные одно за другим. Это боковая засветка световыми лучами, попадающими в объектив под большим углом.

Рис. 7.3. Просветляющее покрытие передней линзы объектива

Другой случай - отражение солнца (любого мощного источника света, например, прожектора) на какой-либо плоской поверхности, например, на капоте автомобиля. При этом отражение окружено ореолом расходящихся лучей наподобие звезды. Эти эффекты проявляются из-за того, что поверхность линзы преломляет попадающие в объектив лучи света, которые затем многократно отражаются от поверхностей внутренних линз. Эти лучи называют паразитными (то есть не участвующими в построении изображения на поверхности светочувствительного сенсора). Чтобы избавиться от паразитных отражений, переднюю линзу объектива покрывают просветляющим слоем полимера. Этот слой имеет иной коэффициент преломления, нежели стекло передней линзы. Толщина слоя подбирается под длину светового луча определенного участка спектра. При попадании на линзу объектива бокового светового луча, он отражается от внутренней поверхности просветляющей пленки, возвращается и складывается с совпадающим по фазе колебаний основным световым лучом, участвующим в построении изображения, усиливая при этом общий световой поток. В результате пленка усиливает светопропускающую способность объектива, а потому и называется просветляющей.

Рис. 7.4. Паразитные отражения непросветленного объектива