§ 111. Фотографический аппарат

Схема фотоаппарата изображена на рис. 244. Фотоаппарат состоит из объектива 1 и ящика 2 со светонепроницаемыми стенками, называемого камерой. Объектив помещается в передней стенке камеры, а у задней стенки помещают чувствительную к свету фотографическую пластинку 3. Последняя находится в светонепроницаемой коробочке—кассете — с выдвижной крышкой, которая открывается только перед съемкой. При фотографировании предмет, как правило, находится на расстоянии, гораздо большем фокусного расстояния объектива. Вследствие этого на фотопластинке получается обратное уменьшенное изображение  предмета  (см § 97 гл. X).

Рис. 244. Схема фотоаппарата: 1 — объектив, 2 - камера, 3 — фотопластинка

Для того чтобы получить отчетливое изображение фотографируемого предмета, несколько передвигают объектив относительно задней стенки камеры. С этой целью в некоторых аппаратах первых конструкций боковые стенки камеры делали в форме гармоники; при этом вся камера сжималась или растягивалась. В современных аппаратах наводка на резкость осуществляется путем передвижения объектива в его тубусе.

Промежуток времени, необходимый для освещения пластинки (выдержка), зависит от чувствительности пластинки и от условий освещения фотографируемого предмета. Для того чтобы можно было производить съемку с очень маленькой выдержкой (сотые и тысячные доли секунды), применяются специальные механические затворы; при больших выдержках обычно просто снимают на нужное время крышечку объектива.

Под действием света в светочувствительном слое фото пластинки образуется невидимое глазом скрытое изображение. Для выявления этого изображения освещенная фотопластинка подвергается специальной обработке (см. § 187).

В зависимости от назначения применяют весьма разнообразные конструкции фотоаппаратов. Наиболее ответственной частью фотоаппарата является фотообъектив; им в основном определяется качество снимка и возможность снять в данных условиях тот или иной объект. В простейшем случае фотообъективом может являться простая собирающая линза; однако она дает удовлетворительное качество изображения только при малой светосиле и малом угле поля зрения. Фотообъективы, сочетающие большую светосилу и большой угол зрения с высоким качеством изображения, состоят обычно из нескольких линз и представляют довольно сложную конструкцию (рис. 245). В настоящее время проектирование объективов автоматизировано и производится на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ).

На оправе объектива обычно гравируются характеризующие его величины, а именно, фокусное расстояние  (на рис. 245 оно обозначено через ) и относительное отверстие  (см. § 108). Относительное отверстие дается в форме дроби вида , где величина , т. е. показывает, во сколько раз фокусное расстояние больше диаметра объектива. Например, объектив с диаметром  и фокусным расстоянием  имеет относительное отверстие .

Обычно применяемые фотообъективы имеют относительное отверстие от  до  при поле зрения . Существуют и еще более светосильные объективы (с относительным отверстием ).

Рис. 245. Объективы фотоаппарата  (схемы и внешний вид)

Для того чтобы регулировать световой поток, поступающий в фотоаппарат, объектив снабжается диафрагмой, диаметр которой можно изменять и таким образом менять относительное отверстие. Приведенные выше цифры характеризуют максимальное значение относительного отверстия данного объектива.

Необходимо отметить, что реальная светосила объективов значительно меньше той, которая получается из чисто геометрических построений. Дело в том, что не весь световой поток, падающий на систему, проходит через нее; часть света отражается, часть поглощается в системе. Доля поглощенного света обычно невелика, но отражения на поверхностях линз играют большую роль. Как мы знаем (см. § 81, при нормальном падении от границы стекло — воздух или воздух — стекло отражается около  падающего света; при наклонном падении доля отраженного света несколько возрастает. Таким образом, в объективе, имеющем три-четыре линзы, т. е. шесть-восемь отражающих поверхностей,  потери света достигают

Отражение света от поверхностей линз не только уменьшает светосилу прибора, но и приводит еще к одному неприятному явлению: отражений свет создает световой фон, из-за которого скрадывается различие между темными и светлыми местами, т. е. понижается контрастность изображения.

Для уменьшения потерь на отражение разработан прием, называемый просветлением оптики. Этот прием состоит в том, что на поверхность линзы наносится тонкая прозрачная пленка из подходящего материала. Благодаря явлению интерференции (см. гл. XIII) доля отраженного света при правильном подборе пленки (ее толщины и показателя преломления) может быть сильно уменьшена. Обычно толщина слоя выбирается из расчета минимального отражения зеленого света. Тогда для более короткие и более длинных ноли отражение больше, чем для зеленого света. Если на такую поверхность падает белый свет, то отряженный свет имеет сине-красный оттенок. Оптические системы с подобными поверхностями получила название «голубой оптики». Такая просветленная оптика имеет значительно большую реальную светосилу и дает более контрастное изображение, чем такая же оптика без просветления.