Введение в оптику

4. Глубина резкости

Исходя из положений геометрической оптики, резко изображаются только предметы, расположенные в плоскости наводки в пространстве предметов. Объекты, находящиеся ближе к фотоаппарату или дальше от него, изобразятся нерезкими. Однако понятия "резкий" и "нерезкий" в значительной мере условны. Известно, что вследствие влияния аберрации объектива даже идеальная точка предмета изображается в виде кружка не резкости. Принято считать, что наименьший ощутимый невооруженным глазом диаметр кружка не резкости равен 0,1 мм, и не резкость незаметна, если размытость точек в изображении не превышает этой величины. Вместе с тем большая часть негативов печатается с увеличением в 3-4 раза, и для того чтобы гарантировать на увеличенном отпечатке отсутствие ощутимой не резкости, допуск кружка размытости на негативе должен быть уменьшен соответственно в 3-4 раза. Условно принято считать достаточно резким негатив, предназначенный для увеличения в том случае, если величина кружков не резкости на нем не выходит за пределы 0,03-0,05 мм.

Рис. 22. Глубина резкости

Таким образом, не резкость изображений предметов в первом приближении может быть оценена величиной кружка не резкости. Если кружок не резкости превышает заданную величину - изображение считается нерезким. Рассмотрим случай фотографирования ряда одинаковых предметов, находящихся на разном расстоянии от фотоаппарата. Это могут быть колонны физкультурников, автомашин, ряд деревьев аллеи, длинная колоннада и т. д. При фокусировании на один из предметов где-то в середине ряда мы можем добиться наилучшей резкости только для этого предмета. Другие предметы, расположенные ближе к фотоаппарату или дальше от него, неизбежно будут иметь меньшую резкость. Причина этого заключается в том, что лучи, идущие от предметов, не стоящих в плоскости наводки на резкость, образуют в фокальной плоскости фотоаппарата кружки не резкости, как это показано на рис. 22. Диафрагма показана на рисунке открытой и в построении изображения участвуют как центральные лучи, так и краевые. При этом нетрудно заметить, что диаметр кружка не резкости зависит в основном от краевых лучей. Центральные лучи идут почти параллельно друг другу, и смещение плоскости пленки вдоль оптической оси почти не изменяет диаметра кружка не резкости. Это дает возможность улучшить резкость предметов, удаленных от плоскости наводки на резкость, путем уменьшения диаметра отверстия объектива, устранения краевых лучей. Если при съемке тех же объектов, что и в предыдущем случае, отверстие объектива уменьшить, то соответственно уменьшатся кружки не резкости разно удаленных объектов.

Приведенные примеры показывают, что вместо идеальной плоскости наводки на резкость в пространстве предметов реально существует некоторый интервал отстояний от фотоаппарата, в пределах которого все предметы изображаются достаточно резкими. Этот интервал отстояний называется глубиной резко изображаемого пространства, интервалом глубины резкости или просто глубиной резкости.

Анализ геометрических условий, от которых зависит глубина резкости, позволяет сделать следующие выводы.

Глубина резкости зависит от фокусного расстояния объектива. При съемке фотоаппаратом с большим фокусным расстоянием (50 мм и более) необходимо более тщательно фокусировать изображение, и для достижения нужной глубины резкости устанавливают большие значения диафрагмы. Короткофокусные объективы (менее 40 мм) не требуют столь точной наводки на резкость и при больших относительных отверстиях объектива обеспечивают достаточную глубину резкости. Именно благодаря этому свойству короткофокусные миниатюрные фотоаппараты не имеют дальномеров для точной фокусировки; хорошие результаты получаются и при использовании простой шкалы расстояний. Объективы любительских киноаппаратов с фокусным расстоянием 10-15 мм вообще не фокусируются - все объекты, начиная от 1 м и до бесконечности, изображаются резкими.

Интервал глубины резкости увеличивается с увеличением расстояния до точки наводки. При одном и том же значении диафрагмы интервал глубины резкости для группы предметов, расположенных на расстоянии 1,5-2 м, составит несколько дециметров, а если отнести фотоаппарат на расстояние 10-12 м, глубина резкости увеличится до нескольких метров. Поэтому при съемке объектов, расположенных очень близко (макросъемка), для обеспечения даже незначительного интервала глубины резкости приходится уменьшать отверстие объектива до предела, и наоборот, при съемке предметов, удаленных на расстояние 20-30 м, даже, полное отверстие объектива гарантирует резкость на десятки метров в глубину.

Продолжение