F-Number

Для других видов использования см. F-Number (устранение неоднозначности) .

Диаграмма уменьшения диафрагмы , то есть увеличения F-Numbers, с шагом в одном месте; Каждая апертура имеет половину области сбора света предыдущего.

F -Number является мерой способности сбора света оптической системы, такой как объектив камеры . системы Он рассчитывается путем деления фокусного расстояния на диаметр входного зрачка («чистая апертура »). F-Number также известен как фокусное соотношение , F-Ratio или F-Stop , и он является ключевым для определения глубины поля , дифракции и воздействия фотографии. F-Number является безразмерным и обычно экспрессируется с использованием крючкового F в формате с более низким содержанием. f / n , где n -f-number.

F-Number также известен как обратная относительная апертура , потому что она является обратной относительной апертурой , определяемой как диаметр диафрагмы, разделенный на фокусное расстояние. Относительная апертура указывает, сколько света может проходить через линзу на заданном фокусном расстоянии. Более низкий F-цирку означает большую относительную апертуру и больше света, входящего в систему, в то время как более высокая F-циклов означает меньшую относительную апертуру и меньше света, попадающего в систему. F-number связана с численной апертурой (NA) системы, которая измеряет диапазон углов, под которыми свет может войти или выйти из системы. Численная апертура учитывает показатель преломления среды, в которой работает система, а F-нет.

Обозначение

F-number n дается как:

$$N={\frac {f}{D}}\$$

где F является фокусным расстоянием , а D - диаметр входного зрачка ( эффективная апертура ). Обычно писать F-Numbers, которым предшествует " f / ", который образует математическое выражение диаметра въезда зрачка с точки F и N. зрения Например, если бы объектива фокусное расстояние составляло 100 мм , а диаметр его ученика входного зрачка составлял 50 мм , F-циклов будет 2. Это будет выражено как » f /2 " в системе линзы. Диаметр апертуры будет равен f /2 .

Большинство линз имеют регулируемую диафрагму , которая изменяет размер остановки апертуры и, следовательно, размер входного зрачка. Это позволяет пользователю варьировать f-icumber по мере необходимости. Диаметр зрачка не обязательно равен диаметру остановки апертуры, из -за увеличительного эффекта элементов линзы перед апертурой.

Игнорируя различия в эффективности передачи света, линза с большими продуктами F-Number более темные изображения. Яркость спроецированного изображения ( освещение ) относительно яркости сцены в поле зрения объектива ( яркости ) уменьшается с квадратом F-Number. 100 мм Фокусное расстояние F /4 объектив имеет диаметр входа в зрачок 25 мм . 100 мм Фокусное расстояние F /2 объектив имеет диаметр входа в зрачок 50 мм . Поскольку площадь пропорциональна квадрату диаметра зрачка, количество света, допущенного f /2 объектив в четыре раза больше, чем у f /4 объектив. Чтобы получить ту же фотографическую экспозицию , время экспозиции должно быть уменьшено в четыре.

200 мм Фокусное расстояние F /4 объектив имеет диаметр входа в зрачок 50 мм . Ученик на 200 мм входного зрачка в четыре раза превышает площадь 100 мм f /4 входного зрачка объектива и, таким образом, собирает в четыре раза больше света от каждого объекта в поле зрения объектива. Но по сравнению с 100 мм объективом объектив 200 мм проецирует изображение каждого объекта в два раза выше и в два раза шире, покрывая в четыре раза по сравнению с площадью, и, таким образом Учитывая яркости.

Остановки, конвенции F-Stop и экспозиция

Canon 7, установленный с объективом 50 мм, способной F /0.95

Объектив 35 мм установлен на f /11 , как указано белой точкой над шкалой F-Stop на кольце диафрагмы. Этот объектив имеет диапазон диафрагмы f /2 до f /22 .

Слово остановка иногда сбивает с толку из -за его многочисленных значений. Стоп может быть физическим объектом: непрозрачная часть оптической системы, которая блокирует определенные лучи. - Остановка диафрагмы это настройка диафрагмы, которая ограничивает яркость изображения путем ограничения размера входного зрачка, в то время как остановка поля - это остановка, предназначенная для вырезания света, который был бы вне желаемого поля зрения и может вызвать вспышку или другие проблемы, если не остановлен.

В фотографии остановки также являются единицей , используемым для количественной оценки соотношений света или воздействия, причем каждая добавленная остановка означает коэффициент двух, и каждая вычитанная остановка означает коэффициент половины. Единый блок также известен как блок EV ( значение экспозиции ). На камере настройка диафрагмы традиционно регулируется дискретными шагами, известными как F-Stops . Каждая « остановка » отмечена соответствующим F-циклом и представляет собой вдвое интенсивность света с предыдущей остановки. Это соответствует уменьшению диаметров зрачка и диафрагмы на коэффициент 1/ √ 2 или около 0,7071 и, следовательно, вдвое площадь ученика.

Большинство современных линз используют стандартную шкалу F-Stop, которая представляет собой приблизительно геометрическую последовательность чисел, которая соответствует последовательности сил квадратного корня 2 : f /1 , f /1.4 , f /2 , f /2.8 , f /4 , f /5.6 , f /8 , f /11 , f /16 , f /22 , f /32 , f /45 , f /64 , f /90 , f /128 и т. Д. Каждый элемент в последовательности на одну остановку ниже элемента слева, и на одну остановку выше элемента справа. Значения соотношений округлены к этим конкретным обычным числам, чтобы облегчить их запоминание и записать. Приведенная выше последовательность получает путем аппроксимации следующей точной геометрической последовательности:

$$f/1={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{0}}},\ f/1.4={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{1}}},\ f/2={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{2}}},\ f/2.8={\frac {f}{({\sqrt {2}})^{3}}},\ \ldots$$ Таким же образом, как один F-Stop соответствует коэффициенту двух в интенсивности света, скорости затвора расположены так, что каждая настройка отличается в течение длительности примерно двух от своего соседа. Открытие объектива на одну остановку позволяет вдвое больше света упасть на пленку за определенный период времени. Следовательно, чтобы иметь такую ​​же экспозицию в этой большей апертуре, что и в предыдущей апертуре, затвол будет открыт на пол (то есть вдвое больше скорости). Фильм в равной степени реагирует на эти равные количества света, поскольку он обладает свойством взаимности . Это менее верно для чрезвычайно длинных или коротких воздействий, где существует взаимность . Диафрагма, скорость затвора и чувствительность к пленке связаны: для постоянной яркости сцены, удвоения области диафрагмы (одна остановка), вдвое снижение скорости затвора (удвоение времени открытого) или использование пленки в два раза больше чувствительного, оказывает одинаковое влияние на открытое изображение. Для всех практических целей экстремальная точность не требуется (механические скорости затвора были общеизвестно неточны, поскольку износ и смазка варьировались, без влияния на воздействие). Не важно, что области диафрагмы и скорость затвора не варьируются в зависимости от фактора из двух.

Фотографы иногда выражают другие коэффициенты экспозиции с точки зрения «остановок». Игнорируя маркировку F-Number, F-Stops производит логарифмическую шкалу интенсивности воздействия. Учитывая эту интерпретацию, можно подумать о том, чтобы взять наполовину шаг вдоль этой шкалы, чтобы сделать разницу в экспозиции «половина остановки».

Дробные остановки

Компьютерное моделирование, показывающее эффекты изменения апертуры камеры в полгодах (слева) и от нуля на бесконечность (справа)

Большинство камер двадцатого века имели постоянную диафрагму с использованием диафрагмы радужной оболочки , причем каждая полная остановка отмечена. Апертуру с нормой щелчка стала общепринятым в 1960-х годах; Шкала диафрагмы обычно имела остановку щелчка на каждом и половине остановки.

На современных камерах, особенно когда на корпусе камеры устанавливается апертура, F-Number часто делится более мелко, чем шаги одной остановки. Шаги одной трети остановки ( 1 ⁄ 3 эВ) являются наиболее распространенными, поскольку это соответствует системе ISO скоростей пленки . Половину шагов используются на некоторых камерах. Обычно полные остановки отмечены, а промежуточные позиции щелкают, но не отмечены. В качестве примера диафрагма, которая на треть останавливается меньше, чем f /2.8 IS f /3.2 , две трети меньше f /3.5 , и одна полная остановка меньше f /4 . Следующие несколько F-Stops в этой последовательности:

$$f/4.5,\ f/5,\ f/5.6,\ f/6.3,\ f/7.1,\ f/8,\ \ldots$$

Чтобы рассчитать шаги на полной остановке (1 эВ), можно было бы использовать

$$({\sqrt {2}})^{0},\ ({\sqrt {2}})^{1},\ ({\sqrt {2}})^{2},\ ({\sqrt {2}})^{3},\ ({\sqrt {2}})^{4},\ \ldots$$

Шаги в половине остановки ( 1 ⁄ 2 эВ) серия была бы серия

$$({\sqrt {2}})^{\frac {0}{2}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {1}{2}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {2}{2}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {3}{2}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {4}{2}},\ \ldots$$

Шаги в третьей остановке ( 1 ⁄ 3 эВ) серия была бы серия

$$({\sqrt {2}})^{\frac {0}{3}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {1}{3}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {2}{3}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {3}{3}},\ ({\sqrt {2}})^{\frac {4}{3}},\ \ldots$$

Как и в более ранних стандартах скорости пленочной скорости DIN и ASA, скорость ISO определяется только с шагом в одну треть остановки, а скорость затвора цифровых камер обычно в одном и том же масштабе в взаимных секунд. Часть диапазона ISO - последовательность

$$\ldots 16/13^{\circ },\ 20/14^{\circ },\ 25/15^{\circ },\ 32/16^{\circ },\ 40/17^{\circ },\ 50/18^{\circ },\ 64/19^{\circ },\ 80/20^{\circ },\ 100/21^{\circ },\ 125/22^{\circ },\ \ldots$$

В то время как скорость затвора в взаимные секунды имеют несколько обычных различий в их числах ( 1 ⁄ 15 , 1 ~ 30 , и 1 ~ 60 секунд вместо 1 ⁄ 16 , 1 ~ 32 , и 1 ⁄ 64 ).

На практике максимальная диафрагма линзы часто не является неотъемлемой силой √ 2 есть √ 2 к мощности целого числа), и в этом случае она обычно составляет половину или треть. ( то 2 ​

Современные электронные сменные линзы, такие как те, которые используются для камер SLR, имеют F-стопы, указанные внутри. 1 ~ 8 -столовые приращения, так что камеры ' 1 ⁄ 3 -Stop Settings аппроксимируются ближайшими 1 ~ 8 -столовая настройка в объективе.

Стандартная полная шкала F-Number

Включая ценность диафрагмы : $$N={\sqrt {2^{\text{AV}}}}$$

Обычные и рассчитанные F-Numbers, полная серия:

ИЗ	−2	−1	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Не	0.5	0.7	1.0	1.4	2	2.8	4	5.6	8	11	16	22	32	45	64	90	128	180	256
рассчитан	0.5	0.707...	1.0	1.414...	2.0	2.828...	4.0	5.657...	8.0	11.31...	16.0	22.62...	32.0	45.25...	64.0	90.51...	128.0	181.02...	256.0

Типичная шкала F-Number в половине

ИЗ	−1	− 1 ⁄ 2	0	1 ⁄ 2	1	1 + 1 ⁄ 2	2	2 + 1 ⁄ 2	3	3 + 1 ⁄ 2	4	4 + 1 ⁄ 2	5	5 + 1 ⁄ 2	6	6 + 1 ⁄ 2	7	7 + 1 ⁄ 2	8	8 + 1 ⁄ 2	9	9 + 1 ⁄ 2	10	10 + 1 ⁄ 2	11	11 + 1 ⁄ 2	12	12 + 1 ⁄ 2	13	13 + 1 ⁄ 2	14
Не	0.7	0.8	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	27	32	38	45	54	64	76	90	107	128

Типичная шкала F-Number One-Third STOP

ИЗ	−1	− 2 ⁄ 3	− 1 ⁄ 3	0	1 ⁄ 3	2 ⁄ 3	1	1 + 1 ⁄ 3	1 + 2 ⁄ 3	2	2 + 1 ⁄ 3	2 + 2 ⁄ 3	3	3 + 1 ⁄ 3	3 + 2 ⁄ 3	4	4 + 1 ⁄ 3	4 + 2 ⁄ 3	5	5 + 1 ⁄ 3	5 + 2 ⁄ 3	6	6 + 1 ⁄ 3	6 + 2 ⁄ 3	7	7 + 1 ⁄ 3	7 + 2 ⁄ 3	8	8 + 1 ⁄ 3	8 + 2 ⁄ 3	9	9 + 1 ⁄ 3	9 + 2 ⁄ 3	10	10 + 1 ⁄ 3	10 + 2 ⁄ 3	11	11 + 1 ⁄ 3	11 + 2 ⁄ 3	12	12 + 1 ⁄ 3	12 + 2 ⁄ 3	13
Не	0.7	0.8	0.9	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	5.0	5.6	6.3	7.1	8	9	10	11	13	14	16	18	20	22	25	29	32	36	40	45	51	57	64	72	80	90

Иногда такое же число включается в несколько масштабов; Например, апертура f /1.2 может использоваться в любом половине или система одной трети; иногда f /1.3 и F /3.2 и другие различия используются для шкалы стоп одной трети.

Типичная шкала F-Number Scale в течение четверти стоп

ИЗ	0	1 ⁄ 4	1 ⁄ 2	3 ⁄ 4	1	1 + 1 ⁄ 4	1 + 1 ⁄ 2	1 + 3 ⁄ 4	2	2 + 1 ⁄ 4	2 + 1 ⁄ 2	2 + 3 ⁄ 4	3	3 + 1 ⁄ 4	3 + 1 ⁄ 2	3 + 3 ⁄ 4	4	4 + 1 ⁄ 4	4 + 1 ⁄ 2	4 + 3 ⁄ 4	5
Не	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.7	1.8	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3.1	3.3	3.7	4	4.4	4.8	5.2	5.6

ИЗ	5	5 + 1 ⁄ 4	5 + 1 ⁄ 2	5 + 3 ⁄ 4	6	6 + 1 ⁄ 4	6 + 1 ⁄ 2	6 + 3 ⁄ 4	7	7 + 1 ⁄ 4	7 + 1 ⁄ 2	7 + 3 ⁄ 4	8	8 + 1 ⁄ 4	8 + 1 ⁄ 2	8 + 3 ⁄ 4	9	9 + 1 ⁄ 4	9 + 1 ⁄ 2	9 + 3 ⁄ 4	10
Не	5.6	6.2	6.7	7.3	8	8.7	9.5	10	11	12	14	15	16	17	19	21	22	25	27	29	32

H-Stop

H -STOP (для отверстия, соглашением, написанной с помощью буквы HAPTION H), представляет собой F-Number Eavivent для эффективного воздействия на основе области, охваченной отверстиями в диффузионных дисках или ситовой апертуре, обнаруженной в Rodenstock Imagon линзах .

T-Stop

T -Stop (для остановки передачи, соглашением, написанной с помощью столичной буквы T) представляет собой F-Number, скорректированную для учета эффективности передачи света ( кода ). Объектив с T-Stop N выступает изображение той же яркости, что и идеальная линза со 100% коэффициентом, и F N. -тека T-Stop конкретного объектива t дается путем деления F-number на квадратный корень передачи этого объектива: $$T={\frac {N}{\sqrt {\text{transmittance}}}}.$$ Например, An Объектив F /2,0 с коэффициентом 75% имеет T-Stop 2,3: $$T={\frac {2.0}{\sqrt {0.75}}}=2.309...$$ Поскольку реальные линзы имеют коэффициент пропускания менее чем 100%, число Т-стопа объектива всегда больше, чем его F-Number.

С 8% потерей на поверхность воздушного стекла на линзах без покрытия, многокачественное покрытие линз является ключом в дизайне линз для уменьшения потерь пропускания линз. Некоторые обзоры линз измеряют T-Stop или скорость передачи в своих критериях. Т-стопы иногда используются вместо F-номеров, чтобы более точно определить воздействие, особенно при использовании внешних измерителей света . Пропускания линз 60–95% являются типичными. Т-стопы часто используются в кинематографии, где многие изображения наблюдаются в быстрой последовательности, и даже небольшие изменения в экспозиции будут заметными. Кинопромышленные линзы обычно откалибруются в Т-стопах вместо F-номеров. В неподвижной фотографии, без необходимости строгой согласованности всех используемых линз и камер, небольшие различия в воздействии менее важны; Тем не менее, T-Stops по-прежнему используются в некоторых видах специальных объективов, таких как плавные линзы Trans Focus от Minolta и Sony .

ASA/ISO числа

фотографической пленки и сенсора электронной камеры Чувствительность к свету часто определяется с использованием номеров ASA/ISO . Обе системы имеют линейное число, где удвоение чувствительности представлено удвоением числа и логарифмическим числом. В системе ISO увеличение логарифмического числа на 3 ° соответствует удвоению чувствительности. Удвоение или вдвое снижение чувствительности равна разнице одного Т-стопа с точки зрения пропускания света.

Прирост

Отношения радужной оболочки/добычи на видеокамерах Panasonic, как описано в Руководстве по эксплуатации HC-V785

Большинство электронных камер позволяют усилить сигнал, исходящий из элемента пикапа. Это усиление обычно называется усилением и измеряется в децибелах. Каждое 6 дБ усиливания эквивалентно одному T-стопу с точки зрения пропускания света. Многие видеокамеры имеют единый контроль над флайном и усилением объектива. В этом случае, начиная с нулевого усиления и полностью открытой радужной оболочки, можно либо увеличить F-Number, уменьшая размер радужной оболочки, в то время как усиление остается нулевым, либо можно увеличить усиление, в то время как Iris остается полностью открытым.

Солнечное 16 Правило

Примером использования F-Numbers в фотографии является правило Sunny 16 : приблизительно правильное воздействие будет получено в солнечный день с использованием апертуры f /16 и скорость затвора, ближайшая к взаимной скорости ISO пленки; Например, использование фильма ISO 200, апертуру F /16 и скорость затвора 1 ~ 200 секунд. Затем F-Number может быть отрегулирована вниз для ситуаций с более низким светом. Выбор нижнего F-циклов-это «открытие» объектива. Выбор более высокого F-циклов-это «закрытие» или «остановка» объектива.

Влияние на резкость изображения

Сравнение f /32 (левая верхняя половина) и f /5 (правая нижняя половина)

Мелкий фокус с широким открытым объективом

Глубина поля увеличивается с помощью F-Number, как показано на изображении здесь. Это означает, что фотографии, сделанные с низким содержанием F-номером (большой апертурой), будут иметь тенденцию иметь субъекты на одном расстоянии в фокусе, при этом остальная часть изображения (ближе и дальше элементы) вне фокуса. Это часто используется для природы, фотографии и портрета потому что фоновое размытие (эстетическое качество, известное как « Боке »), может быть эстетически приятным и сосредоточен на главном предмете на главном предмете на переднем плане. Глубина поля изображения, создаваемого в данном F-Number, также зависит от других параметров, включая фокусное расстояние , расстояние субъекта и формат пленки или датчика, используемого для захвата изображения. Глубина поля может быть описана как в зависимости от только угла обзора, расстояния субъекта и диаметра входного зрачка (как в методе фон Рора ). В результате меньшие форматы будут иметь более глубокое поле, чем более крупные форматы в одном и том же F-номере для того же расстояния фокуса и того же угла обзора, поскольку меньший формат требует более короткого фокусного расстояния (более широкий угол объектива) для получения того же угла взгляда и глубины поля увеличиваются с более коротким фокусным расстоянием. Следовательно, эффекты с пониженным-более ходом поля потребуют меньшего размера F-Numbers (и, следовательно, потенциально более сложной или сложной оптики) при использовании камер с небольшим форматом, чем при использовании камер с большим форматом.

Помимо фокусировки, резкость изображения связана с F-номером через два различных оптических эффекта: аберрация , из-за несовершенной конструкции линзы и дифракции , которая связана с волновой природой света. Размытый оптимальный F-стоп варьируется в зависимости от дизайна объектива. Для современных стандартных линз, имеющих 6 или 7 элементов, самое резкое изображение часто получают вокруг f /5.6 - f /8 , в то время как для старых стандартных линз, имеющих только 4 элемента ( формула Tessar ), останавливаясь на f /11 даст самое резкое изображение. Большее количество элементов в современных линзах позволяет дизайнеру компенсировать аберрации, что позволяет объективе предоставлять лучшие изображения в более низких F-номерах. При небольших отверстиях глубина поле и аберрации улучшаются, но дифракция создает больше распространения света, вызывая размытие.

Световой падение также чувствителен к F-Stop. Многие широкоугольные линзы покажут значительный светлый падение ( виньетирование ) по краям для больших отверстий.

Фотожурналисты есть поговорка " f /8 и быть там », что означает, что быть на сцене важнее, чем беспокоиться о технических деталях. Практически, f /8 (в 35 мм и более крупных форматах) допускает достаточную глубину поля и достаточную скорость объектива для приличного базового воздействия в большинстве дневных ситуаций.

Человеческий глаз

Вычисление F-Number человеческого глаза включает в себя вычисление физической апертуры и фокусного расстояния глаза. Ученик может иметь ширину 6–7 мм, что переводится в максимальную физическую апертуру.

F-number человеческого глаза варьируется от примерно f /8.3 в очень ярко освещенном месте примерно f /2.1 в темноте. Вычисление фокусного расстояния требует, чтобы светоотражающие свойства жидкостей в глазах были приняты во внимание. Обработка глаз как обычную наполненную воздухом камера и объектив приводят к неправильному фокусному расстоянию и F-Number.

Фокусное соотношение в телескопах

Диаграмма фокусного соотношения простой оптической системы, где $f$ фокусное расстояние и $D$ диаметр цели

В астрономии f-number обычно называют основным соотношением (или F-Ratio ), отмеченным как $N$Полем Это все еще определяется как фокусное расстояние $f$ цели, разделенной на диаметр $D$ или диаметром остановки диафрагмы в системе:

$$N={\frac {f}{D}}\quad {\xrightarrow {\times D}}\quad f=ND$$

Несмотря на то, что принципы фокусного соотношения всегда одинаковы, применение, к которому поставлен принцип, может отличаться. В фотографии фокусное соотношение изменяет освещение фокальной плоскости (или оптическую мощность на единицу площади на изображении) и используется для контроля переменных, таких как глубина поле . При использовании оптического телескопа в астрономии нет проблем с глубиной поля, а яркость источников звездных точек с точки зрения общей оптической мощности (не разделенной площади) является функцией только области абсолютной зоны, независимо от фокусного расстояния. Фокусное расстояние контролирует поле обзора инструмента и масштаб изображения, представленного в фокальной плоскости, на окуляр , пленочную пластину или ПЗС .

Например, 4-метровый телескоп SOAR имеет небольшое поле зрения (о f /16 ), что полезно для звездных исследований. Телескоп LSST 8,4 м, который будет покрывать все небо каждые три дня, имеет очень большое поле зрения. Его короткие 10,3 М фокусного расстояния ( f /1.2 ) становятся возможными благодаря системе коррекции ошибок, которая включает вторичные и третичные зеркала, тремя элементами рефракционной системы и активной монтажной и оптики.

Уравнение камеры (G#)

Уравнение камеры, или g#, является соотношением сияния, достигающего датчика камеры к излучению на фокальной плоскости объектива камеры :

$$G\#={\frac {1+4N^{2}}{\tau \pi }}\,,$$

где τ является коэффициентом передачи объектива, а единицы находятся в обратных стерианах (SR ⁻¹ ).

Работает F-Number

F-Number точно описывает способность линзы с помощью света только для объектов на бесконечном расстоянии. Это ограничение обычно игнорируется в фотографии, где f-number часто используется независимо от расстояния до объекта. В оптическом дизайне альтернатива часто требуется для систем, в которых объект находится недалеко от объектива. В этих случаях рабочее число F-Number используется . Рабочий F-Number N _W дается:

$$N_{w}\approx {1 \over 2\mathrm {NA} _{i}}\approx \left(1+{\frac {|m|}{P}}\right)N\,,$$

где n -некорректированная F-Number, Na _I пространства изображений является численной апертурой , $|m|$ является абсолютным значением объектива увеличения для объекта на определенное расстояние, а P - увеличение зрачка . Поскольку увеличение зрачка редко известно, оно часто предполагается, что является правильным значением для всех симметричных линз.

На фотографии это означает, что, поскольку человек сосредоточен ближе, эффективная апертура объектива становится меньше, что делает экспозицию темнее. Рабочее F-Number часто описывается на фотографии как F-Number, исправляемое для расширения линзы с помощью коэффициента сильфонов . Это имеет особое значение в макро -фотографии .

История

Система F-Numbers для определения относительных диафрагментов развивалась в конце девятнадцатого века в конкуренции с несколькими другими системами обозначения апертуры.

Происхождение относительной апертуры

В 1867 году Саттон и Доусон определили «апертальное соотношение» как, по сути, взаимное из современного F-Number. В следующей цитате «апертальное соотношение» 1 ~ 24 "рассчитывается как соотношение 6 дюймов (150 мм) к 1 ~ 4 дюйма (6,4 мм), соответствующая f /24 F-Stop:

В каждом объективе есть, соответствующее данному апертальному соотношению (то есть соотношение диаметра остановки к фокусному расстоянию), определенное расстояние от него, между которого и бесконечность все объекты находятся в одинаково хорошем фокус. Например, в одном объективе 6-дюймового фокуса, с 1 ~ 4 дюйма. Стоп (апертальное соотношение на один двадцать четвертый), все объекты, расположенные на расстояниях, лежащих в 20 футах от линзы, и бесконечное расстояние от нее (например, фиксированная звезда), находятся в одинаково хорошем направлении. Поэтому двадцать футов называется «фокусной диапазоном» объектива, когда используется эта остановка. Следовательно, фокус -диапазон представляет собой расстояние ближайшего объекта, которое будет в хорошем направлении, когда основное стекло отрегулировано для чрезвычайно отдаленного объекта. В одной и той же линзе диапазон фокуса будет зависеть от размера используемой диафрагмы, в то время как в разных объективах, имеющих одинаковое апертальное соотношение, фокусные диапазоны будут больше, поскольку фокусное расстояние линзы увеличивается. Термины «апертальное соотношение» и «фокусной диапазон» не вступили в общее использование, но очень желательно, чтобы они должны были предотвратить неоднозначность и обход при лечении свойств фотографических линз.

В 1874 году Джон Генри Даллмейер назвал соотношение $1/N$ «коэффициент интенсивности» объектива:

Растность . линзы зависит от отношения или соотношения апертуры к эквивалентному фокусу Чтобы выяснить это, разделите эквивалентный фокус по диаметру фактической рабочей апертуры рассматриваемой объектива; и отметьте коэффициент в качестве знаменателя с 1 или единством, для числителя. Таким образом, чтобы найти соотношение линзы диаметром 2 дюйма и фокусировки 6 дюймов, разделите фокус на апертуру, или 6, разделенные на 2 равных 3; т.е. 1 ⁄ 3 - это отношение интенсивности.

Хотя он еще не имел доступа к Эрнста Аббе , теории остановок и учеников который был широко доступен Зигфридом Чепски в 1893 году, Даллмейер знал, что его рабочая апертура не совпадает с физическим диаметром остановки апертуры:

Однако следует наблюдать, что для того, чтобы найти реальное соотношение интенсивности , диаметр фактической рабочей апертуры должен быть установлен. Это легко достигать в случае отдельных линз или для двойных комбинированных линз, используемых с полным отверстием, они просто требуют применения пары компасов или правил; Но когда используются двойные или тройные линзы, с остановками, вставленными между комбинациями, это несколько более хлопотно; Ибо очевидно, что в этом случае диаметр используемой остановки не является мерой фактического карандаша света, передаваемого передней комбинацией. Чтобы выяснить это, сосредоточьтесь на далеком объекте, удалите экран фокусировки и замените его на слайд коллаода, ранее вставив кусок картона вместо подготовленной пластины. Сделайте небольшое круглое отверстие в центре картон с пирсином, и теперь выньте в затемненную комнату; Нанесите свечу рядом с отверстием и наблюдайте за освещенным пятном, видимым на передней комбинации; Диаметр этого круга, тщательно измеренный, является фактической рабочей апертурой рассматриваемой линзы для конкретной остановки.

Этот момент дополнительно подчеркивается Чапски в 1893 году. Согласно английскому обзору его книги, в 1894 году, «необходимость четкого различия между эффективной апертурой и диаметром физической остановки настоятельно настаивает».

Сын Дж.Х. Даллмейера, Томас Рудольфус Даллмейер , изобретатель телеобъектива, последовал за терминологией коэффициента интенсивности в 1899 году.

Системы нумерации диафрагмы

Kodak 1922 года с апертурой, отмеченной в США, остановки. Пользователь добавил диаграмму преобразования F-Number.

В то же время существовало ряд систем нумерации диафрагмы, разработанных с целью создания времени воздействия варьируются в прямой или обратной пропорции с апертурой, а не с квадратом F-Number или обратного квадрата апертального соотношения или интенсивности соотношение. Но все эти системы связаны с некоторой произвольной постоянной, в отличие от простого соотношения фокусного расстояния и диаметра.

Например, единообразная система (США) апертурцев была принята в качестве стандарта Фотографическим обществом Великобритании в 1880 -х годах. Ботэмли в 1891 году сказал: «Остановки всех лучших производителей теперь организованы в соответствии с этой системой». США 16 - та же апертура, что и f /16 , но отверстия, которые больше или меньше за счет полной остановки, удваивание или вдвое номера США, например, f /11 - это 8 и f /8 - США 4. Требуемое время экспозиции прямо пропорционально номеру США. Истман Кодак использовал нас остановки на многих своих камерах, по крайней мере, в 1920 -х годах.

К 1895 году Ходжес противоречит Ботэмли, говоря, что система F-Number вступила во владение: «Это называется Система F / X , и диафрагмы всех современных линз хорошей конструкции так отмечены ».

Вот ситуация, как видно в 1899 году:

Пайпер в 1901 году Обсуждает пять различных систем маркировки диафрагмы: старые и новые системы Zeiss , основанные на фактической интенсивности (пропорционально взаимному квадрату F-Number); и системы США, CI и Dallmeyer, основанные на воздействии (пропорционально квадрату F-Number). Он называет F-Number «номер соотношения», «номер коэффициента апертул» и «апертуру соотношения». Он называет выражения, как f /8 «дробный диаметр» апертуры, хотя он буквально равен «абсолютному диаметру», который он различает как другой термин. Он также иногда использует выражения, такие как «апертура F 8» без деления, указанного в Slash.

Бек и Эндрюс в 1902 году рассказывают о стандарте Королевского фотографического общества f /4 , f /5.6 , f /8 , f /11.3 и т. Д. RPS изменил свое имя и отказался от американской системы некоторое время между 1895 и 1902 годами.

Типографская стандартизация

Yashica-D TLR- камера вид спереди. Это одна из немногих камер, которые на самом деле говорят о «F-Number».

Сверху в окне установки диафрагмы Yashica-D используется нотация «F:». Апертура непрерывно переменная без «остановок».

К 1920 году термин F-Number появился в книгах как номер F и F/номер . В современных публикациях формы F-number и f-число чаще встречаются, хотя более ранние формы, а также F-Number все еще находятся в нескольких книгах; Несредственно, начальная нижняя часть F в F-Number или F/номер устанавливается в подсчитанной курсивной форме: ƒ.

Установки для F-Numbers также были довольно изменчивыми в начале двадцатого века. Иногда их писали с заглавным иногда с точкой (период) вместо удара, и иногда устанавливается как вертикальная фракция.

в 1961 году Стандарт ASA ASA PH2,12-1961 Американский стандарт общего назначения фотоэтажных измерителей (фотоэлектрический тип) указывает, что «символ относительных апертур должен быть ƒ/ или ƒ: следовать эффективным ƒ-номером». Они показывают курсивную курсиву «ƒ» не только в символе, но и в термине F-Number , который сегодня чаще устанавливается в обычном неталяническом лице.

Смотрите также

• Круг растерянности
• Группа F/64
• Фотографический дизайн объектива
• Камера с заглушкой
• Предпочтительный номер

Внешние ссылки

• Фотография большого формата-как выбрать F-Stop