Классификация объективов. 
Особенности экспертизы фототехники

Главной частью фотоаппарата является объектив — собирающая лучи оптическая система, предназначенная для получения действительного оптического изображения предметов окружающего мира. Современные фотографические объективы в своем подавляющем большинстве состоят из нескольких линз, изготовленных из различных сортов оптического стекла и соединенных между собой с помощью металлической оправы. Объектив — сложный и точный оптический прибор. От качества его изготовления в значительной степени зависит разрешающая способность объектива и четкость создаваемого им оптического изображения, а следовательно, и качество фотоснимков [18].

Фотографические объективы различаются по сложности: в самых простых фотоаппаратах объективы состоят из 1−3 линз, в аппаратах высокого класса число линз в одном объективе может доходить до 10−14. В зависимости от типа и назначения объективы различаются между собой по ряду параметров: светосиле объектива, характеризующей яркость создаваемого им оптического изображения; фокусному расстоянию объектива, определяющему масштаб изображения; углу изображения, характеризующему совместно с фокусным расстоянием размер создаваемого объективом изображения.

Все выпускаемые оптико-механической промышленностью фотографические объективы могут быть разделены на две группы: основные, или «штатные», которыми фотоаппараты комплектуются при выпуске с завода, и сменные объективы, на которые может быть заменен основной объектив, если такая замена предусмотрена конструкцией фотоаппарата. Сменные объективы отличаются от основных чаще всего фокусным расстоянием, а иногда и светосилой.

В большинстве случаев основной объектив является объективом общего назначения: его угол изображения близок к углу зрения человеческого глаза и потому создаваемое им оптическое изображение воспринимается как наиболее естественное, привычное нашему зрению по углу охвата окружающего нас пространства и по относительным размерам изображаемых предметов.

Съемные объективы в связи с иным фокусным расстоянием и углами изображения создают изображение окружающих предметов в масштабе, который отличается от создаваемых нормальными объективами. Поэтому сменные объективы могут быть использованы при съемке удаленных предметов в крупном масштабе или для широкого охвата окружающего пространства.

Большинство фотографических объективов независимо от назначения имеет следующие конструктивные элементы: линзы, изготовленные из оптического стекла, металлическую оправу и диафрагму.

Система линз (или линз и сферических зеркал в зеркально-линзовых объективах) представляет собой положительную, то есть собирающую оптическую систему. Для того чтобы создаваемое оптическое изображение было ярким и четким, взаимное положение линз в объективе должно быть выдержано с очень высокой точностью, доходящей до тысячных долей миллиметра [16]. Это достигается креплением линз в металлической оправе, обеспечивающей необходимое расстояние между ними и их соосность, а также защищающей линзы от механических и климатических воздействий.

В зависимости от конструктивных особенностей фотоаппарата, для которого изготовлен объектив, оправа имеет ряд дополнительных элементов, позволяющих производить перемещение линз по отношению к негативному материалу, то есть фокусировать объектив, а иногда и менять взаимное положение групп линз внутри объектива, что дает возможность изменять фокусное расстояние.

Конструкция оправ подавляющего большинства объективов предусматривает возможность ручного или автоматического управления работой диафрагмы. Если же в объектив встроен центральный затвор, то корпус затвора одновременно является и оправой объектива, а на его внешнюю поверхность выведены органы управления работой механизма затвора.

В фотоаппаратах с жестко встроенным объективом его оправа может составлять одно целое с корпусом. В этом случае снять объектив без частичной или полной разборки аппарата невозможно. В фотоаппаратах, рассчитанных на использование сменных объективов, последние могут крепиться к корпусу камеры, как с помощью резьбового соединения, так и с помощью байонетного или адаптерного.

Диафрагма объектива — устройство, позволяющее изменить количество световых лучей, проходящих через объектив, и регулировать яркость создаваемого объективом оптического изображения. Однако главным назначением диафрагмы следует считать регулировку глубины резко изображаемого пространства. В подавляющем большинстве объективов используется ирисовая диафрагма. Она состоит из нескольких тонких почерненных металлических лепестков серповидной конфигурации, установленных по окружности между линзами объектива. С помощью специального кольца все лепестки (ламели) диафрагмы могут одновременно поворачиваться, вдвигаясь в пространство между линзами или выходя из него. Поскольку при этом лепестки частично перекрывают друг друга, оставшееся в центре свободное пространство имеет форму круга (или многоугольника) и может по своим размерам плавно изменяться от максимального, соответствующего диаметру рядом расположенных линз, до минимального, определяемого конструкцией и оптической схемой объектива. Обычно на управляющее перемещением ламелей кольцо наноситься градуировка, которая представляет собой ряд чисел, характеризующих величину относительного отверстия объектива. Это дает возможность устанавливать требуемое значение диафрагмы.

Фокусным расстоянием (главным) называется расстояние между оптическим центром объектива и пластинкой (или пленкой) при резкой наводке на очень удаленный предмет. Если объектив установлен так, что изображение очень удаленных предметов (например, зданий и пр., расположенных не ближе 100 м от аппарата) получается на матовом стекле резким (это называется наводкой на бесконечность), то расстояние между плоскостью диафрагмы объектива и матовым стеклом будет равно фокусному расстоянию данного объектива. Фокусное расстояние каждого объектива — это наименьшее расстояние от оптического центра его до пластинки, при котором вообще возможно получить резкое изображение. Если снимать ближе расположенные предметы, то расстояние между объективом и пластинкой приходится увеличивать, для того чтобы сфотографировать предмет в натуральную его величину (в пределах размера пластинки аппарата), потребуется растянуть мех на двойную величину фокусного расстояния объектива — на двойное растяжение меха. Из отечественных массовых фотоаппаратов только «Фотокор» имеет двойное растяжение меха; поэтому другими аппаратами нельзя снимать предметы с очень близкого расстояния (ближе 1,3−1,5 м) без помощи дополнительных приспособлений.

Фокусное расстояние выражается в сантиметрах (или в миллиметрах). От его величины зависят светосила и глубина резко изображаемого пространства, масштаб изображений предметов и, кроме того, для каждой определенной конструкции объектива — наибольший формат пластинки или пленки, на которой можно получить резкое до краев изображение.

При съемке с одной и той же точки объектив с коротким фокусным расстоянием дает изображение малого формата и в мелком масштабе, объектив с длинным фокусным расстоянием дает изображение большого формата и в крупном масштабе. Масштаб изображений прямо пропорционален фокусным расстояниям [19].

Нормальными фокусными расстояниями считаются: для формата 9×12 см — 13,5 сантиметра; для негатива 6×9 см — 11 сантиметров; для негатива 6×6 см — 7,5 сантиметра; для малоформатного негатива 24×36 мм — 5 сантиметров.

Фотографический затвор — механизм, открывающий лучам света, прошедшим через объектив, доступ к пластинке или пленке и по истечении точно определяемого промежутка времени прекращающий его. При помощи затвора осуществляются короткие выдержки, применяемые в современном фотографировании и ограниченные (например, при съемке быстро движущихся объектов) сотыми и тысячными долями секунды.

В фотолюбительских аппаратах встречаются два рода затворов: 1) центральный затвор, открывающий и закрывающий действующее отверстие объектива (им снабжаются отечественные аппараты для пластинок и широкой пленки); 2) шторный затвор, открывающий и закрывающий плоскость негативного материала (ставится на отечественные малоформатные кинопленочные аппараты).

Центральный затвор назван так по принципу своего действия. Его светозаслоняющая часть, состоящая из нескольких металлических лепестков-створок, помещенных между линзами, начинает открытие объектива и заканчивает его закрытие в центре действующего отверстия. Вся пластинка освещается одновременно. Затвор этот, являющийся видом точного часового механизма, расположен кольцеобразно вокруг объектива и скреплен с его оправой. Отечественные центральные затворы автоматически отсекают выдержки в пределах от 1 до 0.25 секунды.

Шторный затвор получил название от своей заслоняющей свет детали — светонепроницаемой шторки, которая состоит из двух частей, разделяемых поперечной щелью. Шторка сделана из прорезиненной шелковой материи или составлена из узких поперечных металлических полосок. Затвор вмонтирован в корпус фотоаппарата. В момент действия шторка, перематываясь с одного валика на другой, пробегает непосредственно перед самой пленкой, которая в результате освещается через щель, постепенно от одного края к другому. Такие затворы автоматически отмеривают выдержки в пределах от 1 до 0.125 секунды (величина выдержки регулируется изменением ширины щели и скорости пробегания шторки).

Таким образом, низший предел выдержек отечественных шторных затворов в 5 раз меньше, чем у центральных затворов. Затворы обоих типов допускают выдержку, при которой затвор открыт до тех пор, пока нажат спусковой рычаг (кнопка). Затвор — самая сложная часть фотоаппарата; обращение с ним необходимо изучить в совершенстве, наблюдая за его действием по матовому стеклу через открытую заднюю стенку камеры или спереди через объектив.

Независимо от области применения фотографию можно подразделить на отд. виды: по цветности изображения на черно-белую (монохромную) и цветную (полихромную); по химическому составу светочувствительного слоя — на использующую галогеносеребряные (обычная фотография) и несеребряные (бессеребряная фотография) слои; по характеру пространств, восприятия фотоизображения — на плоскостную (обычную) и объёмную (стереоскопическую). Особым видом получения объёмных изображений с использованием светочувствительных материалов является голография.

Черно-белая фотография — Охватывает способы получения изображений, на которых яркостные и цветовые различия деталей объекта съёмки воспроизводятся чёрным и белым цветом и промежуточными между ними оттенками серого цвета. Черно-белое изображение характеризуется чувствительностью фотоматериала к различным лучам спектра, в результате действия которых в светочувствительном слое возникает скрытое изображение. Черно-белые негативные фотоматериалы обладают иной чувствительностью к цветам, чем зрение человека [15]. Существует естественная чувствительность галогенидов серебра к сине-голубой зоне спектра. При съёмке на черно-белую плёнку эти цвета отличаются друг от друга тональностью. Материалы с такой спектральной чувствительностью называются несенсибилизированными, они непригодны для съёмки многоцветных объектов, т. к. дают значит, искажения в их тонопередаче. Если на несенсибилизированную негативную плёнку снимают, напр., объекты фиолетового и жёлтого цвета, то под воздействием фиолетовых лучей изображение становится чёрным, а под воздействием жёлтых — не проявляется и остаётся прозрачным. При печати позитива (на фотобумагу) фиолетовый цвет будет воспроизведён белым, а жёлтый — чёрным, т. е. произойдёт искажение яркостей объекта при передаче тонов в черно-белой фотографии. Расширение зоны спектр, чувствительности и получение необходимой тональности черно-белых снимков возможно при сенсибилизации фотоматериалов, т. е. введении в их состав спец. веществ — сенсибилизаторов. Благодаря сенсибилизации появляется возможность с помощью полутонов различной плотности дифференцировать и выделять в снимках различные тона изображаемых объектов. Так, изопанхроматические фотоматериалы светочувствительны ко всему видимому спектру — от фиолетовых до красных лучей включительно. Позитивное изображение в черно-белой фотографии может быть получено негативно-позитивным способом или методом обращения изображения. Конечный результат негативно-позитивного способа — фотография на фотобумаге (фототкани, фарфоре и др.), обращаемого — на плёнке (спец. бумаге, пластинках). По виду лабораторно-химической обработки фотоматериалов можно выделить многоступенный и монованный процессы. Последний предполагает одновременное проявление и фиксирование в одном растворе, что сокращает сроки обработки. Разновидностью одноступенного является диффузионный процесс, позволяющий уже в фотоаппарате практически сразу после съёмки получать позитивное изображение.

Цветная фотография — В отличие от черно-белой фотографии цветная охватывает способы получения изображений, на которых яркостные и цветовые характеристики объекта съёмки воспроизводятся в цветах, приближающихся к натуральным. Разработка трёхслойных фотоматериалов позволила решить задачу получения качеств, цветных изображений как на плёнке, так и на фотобумаге. Это решение базируется на теории трёхкомпонентности цветового зрения и учении о метамерных цветах. В основу положена возможность получения всех цветов путём сложения световых потоков 3 основных цветов (красного, зелёного, синего), взятых в определённых соотношениях (аддитивный синтез цвета), или путём вычитания из белого цвета световых потоков с помощью слоев, избирательно поглощающих свет (субтрактивный способ получения цветного изображения).

Самым распространённым современным способом цветной фотографии является способ получения цветного изображения на многослойных фотоматериалах (цветное изображение образуется в эмульсионном слое за счёт продуктов окисления цветного проявляющегося вещества). Цветное проявление предполагает образование красителя в процессе превращения скрытого фотоизображения в видимое наряду с получением металлического серебряного изображения. Позитивное изображение в цветной фотографии может быть получено негативно-позитивным способом или методом обращения [20].

Галогенидосеребряная фотография — галогенидосеребряная фотография базируется на использовании фотоматериалов, имеющих в светочувствительном слое микрокристаллы галогенидов серебра. Широко используются фотоплёнки (негативная, позитивная, обращаемая), фотопластинки (негативные диапозитивные) и фотобумага. В процессе обработки фотоматериалов возникают значит, потери серебра, природные запасы которого ограничены. Дефицит и дороговизна серебра, трудоёмкость галогенидосеребряного процесса, связанная с длительной, многоступенчатой обработкой, ограниченная в ИК-области спектра светочувствительность галогенидосеребряных слоев, а также необходимость решения ряда сложных и разнообразных технических задач (запись информации в реальном масштабе времени, многократная запись с последующим её стиранием) привели к возникновению бессеребряных способов записи оптической информации.

Бессеребряная фотография — бессеребряная фотография основана на использовании светочувствительных слоев, не содержащих галогенидов или других соединений серебра; использует фотохимические процессы в веществе, растворённом в связующей среде (диазотипия, везикулярный процесс); фотоэлектрические процессы на поверхности тонкого слоя электризованного полупроводника (электрофотография); фотохимические процессы непосредственно в полимерных плёнках, тонких поликристаллических слоях, силикатных и полимерных стёклах (фотохромный процесс, термография); явление анизотропии жидких кристаллов, ферромагнитных плёнок (магнитная видеозапись).