Τα οπτικά συστήματα

Ο φακός. Είναι ένα σύστημα φακών (σύνθετος φακός), η απόσταση του οποίου από το φιλμ μεταβάλλεται Έτσι είναι δυνατή η εστίαση των ειδώλων διάφορων αντικειμένων πάνω στο φιλμ. Το όλο σύστημα συμπεριφέρεται ως ένας συγκλίνων φακός κι έτσι στο φιλμ σχηματίζεται είδωλο μικρότερο του αντικειμένου και αναποδογυρισμένο.

Στα παρακάτω σχήματα φαίνεται: (α) η πορεία των ακτίνων από το αντικείμενο μέσα από ένα συγκλίνοντα φακό και η δημιουργία του ειδώλου πάνω σε ένα πέτασμα και (β) η πορεία των ακτίνων σε μια φωτογραφική μηχανή. Μεταξύ των στοιχείων του φακού υπάρχει πάντα ένα σύστημα αλληλοεπικαλυπτόμενων μεταλλικών ελασμάτων, που είναι διαταγμένα έτσι, ώστε να δημιουργούν μεταξύ τους ένα κυκλικό άνοιγμα (οπή) μεταβλητής διαμέτρου (σχήμα 4-28). Το σύστημα αυτό ονομάζεται διάφραγμα ή κεντρικός φωτοφράχτης και ρυθμίζει τη φωτεινότητα του ειδώλου (όπως και η ίριδα του ματιού).

Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη σαφήνεια και την καθαρότητα του ειδώλου (και επομένως της φωτογραφίας) είναι η εστιακή απόσταση του φακού και το άνοιγμα του φακού, δηλαδή η διάμετρος της οπής του διαφράγματος. Γενικά το είδωλο είναι ανάλογο του τετραγώνου της εστιακής απόστασης του φακού. Έτσι μια φωτογραφική μηχανή με "εκατοστάρη" φακό, δηλαδή φακό εστιακής απόστασης f=100mm, δημιουργεί είδωλο τέσσερις φορές μεγαλύτερο του ειδώλου που σχηματίζει φακός με f=50mm. Φωτογραφίζοντας το ίδιο αντικείμενο με έναν "πενηντάρη" και έναν "εκατοστάρη" φακό, τότε, αν με τον "πενηντάρη" αποτυπώνεται ολόκληρο το αντικείμενο στο φιλμ, με τον "εκατοστάρη" θα αποτυπωθεί το 1/4 του αντικειμένου. Επομένως με φακούς μεγάλης εστιακής απόστασης μπορούμε να φωτογραφίζουμε τμήματα του αντικειμένου.

Για την αποτύπωση όλου του αντικειμένου στο φιλμ πρέπει: (α) ή να μετακινηθεί ο φωτογράφος, αν η μηχανή διαθέτει ένα μόνο φακό, (β) ή να αλλάξει φακό, (γ) ή να αλλάξει την εστιακή απόσταση του φακού, εφόσον η μηχανή έχει τη δυνατότητα αυτή. Στο σχήμα 4-30 φαίνεται ο ρόλος της εστιακής απόστασης του φακού.

4-28 Το διάφραγμα και η ίριδα. Όταν έχουμε πολύ φωτισμό, το άνοιγμα είναι μικρό και, όταν έχουμε λίγο φωτισμό, το άνοιγμα είναι μεγάλο.

4-29 Το σύστημα "φακός" της φωτογραφικής μηχανής περιέχει το διάφραγμα στο εσωτερικό του.

Φιλμ Διάφραγμα Φακός

Φακός 38/40mm

Φακός 50mm Φακός 60mm

Φακός 80mm

Φακός 120mm

4-30 Το ίδιο θέμα έχει φωτογραφηθεί με πέντε διαφορετικούς φακούς από την ίδια απόσταση.

4-31 Φακοί διάφορων εστιακών αποστάσεων σε αντιστοιχία με το οπτικό πεδίο που καλύπτουν.

Η διάμετρος της οπής του διαφράγματος ονομάζεται ενεργό διάφραγμα d και ο λόγος της εστιακής απόστασης του φακού προς το ενεργό διάφραγμα ονομάζεται εστιακός λόγος Ε. Δηλαδή: εστιακός λόγος=εστιακή απόσταση φακού / ενεργό διάφραγμα ή E=f/d. Πάνω στους φακούς είναι χαραγμένη μια κλίμακα με αριθμούς, όπως π.χ. 19 - 11 - 8 - 5,6 - 4 - 2,8 - 2 - 1,4. Αυτές είναι οι τιμές του εστιακού λόγου του φακού. Η μετάβαση από μία τιμή του εστιακού λόγου στην αμέσως μικρότερη συνεπάγεται και διπλασιασμό του φωτισμού του φιλμ. Πάνω σε κάθε φακό αναγράφονται η εστιακή του απόσταση (π.χ. 50mm), καθώς και η μέγιστη διάμετρός του (π.χ. f/2,8), που αποτελούν τα χαρακτηριστικά γνωρίσματά του. Στις φωτογραφικές μηχανές στις οποίες υπάρχει δυνατότητα αλλαγής των φακών αυτοί χαρακτηρίζονται ως: Κανονικοί φακοί: Καλύπτουν οπτικό πεδίο 52ο περίπου. Ευρυγώνιοι: Με εστιακή απόσταση μικρότερη των κανονικών, καλύπτουν οπτικό πεδίο μεγαλύτερο των 52ο. Τηλεφακοί: Με εστιακή απόσταση μεγαλύτερη των κανονικών, καλύπτουν οπτικό πεδίο μικρότερο των 52ο. Zoom: Με μεταβλητή εστιακή απόσταση, χρησιμοποιούνται για φωτογράφιση αντικειμένων από μικρές αποστάσεις. Macro: Για φωτογραφίσεις από πάρα πολύ μικρή απόσταση.