В оптике диафрагма — это тонкая непрозрачная структура с отверстием ( апертурой ) в центре. Роль диафрагмы заключается в том, чтобы останавливать прохождение света, за исключением света, проходящего через апертуру . Таким образом, ее также называют диафрагмой ( апертурной диафрагмой , если она ограничивает яркость света, достигающего фокальной плоскости, или полевой диафрагмой или диафрагмой бликов для других применений диафрагм в линзах). Диафрагма помещается на световом пути линзы или объектива , а размер диафрагмы регулирует количество света, проходящего через линзу. Центр апертуры диафрагмы совпадает с оптической осью системы линз.
В большинстве современных камер используется тип регулируемой диафрагмы, известный как ирисовая диафрагма , часто называемая просто ирисовой диафрагмой .
См. статьи о диафрагме и числе f для получения информации о фотографическом эффекте и системе количественной оценки изменения отверстия диафрагмы.
Естественная оптическая система, имеющая диафрагму и отверстие, — это человеческий глаз . Радужная оболочка — это диафрагма, зрачок — это отверстие. В человеческом глазу радужная оболочка может как сужаться, так и расширяться, что изменяет размер зрачка. Неудивительно, что фотографический объектив с возможностью непрерывного изменения размера своей апертуры (отверстия в середине кольцевой структуры) известен как ирисовая диафрагма.
Ирисовая диафрагма может уменьшить количество света, попадающего на детектор, уменьшая апертуру, обычно с помощью «листьев» или «лезвий», которые образуют круг. [2]
В ранние годы фотографии объектив мог быть оснащен одним из наборов сменных диафрагм, [3] часто в виде латунных полосок, известных как диафрагмы Уотерхауса или диафрагмы Уотерхауса. Ирисовая диафрагма в большинстве современных фото- и видеокамер регулируется подвижными лепестками, имитирующими радужную оболочку глаза.
Диафрагма имеет от двух до двадцати лепестков (большинство современных объективов имеют от пяти до десяти лепестков), в зависимости от цены и качества устройства, в котором она используется. Прямые лепестки приводят к многоугольной форме отверстия диафрагмы, в то время как изогнутые лепестки улучшают округлость отверстия радужной оболочки. На фотографии количество лепестков диафрагмы ириса можно угадать, подсчитав количество дифракционных шипов, сходящихся от источника света или яркого отражения. Для нечетного количества лепестков шипов вдвое больше, чем лепестков.
В случае четного количества лепестков два шипа на лепестке будут перекрывать друг друга, поэтому количество видимых шипов будет равно количеству лепестков в используемой диафрагме. Это наиболее заметно на снимках, сделанных в темноте с небольшими яркими пятнами, например, ночных городских пейзажах. Однако некоторые камеры, такие как Olympus XA , или объективы, такие как MC Zenitar-ME1, используют двухлепестковую диафрагму с прямоугольными лепестками, создающими квадратную апертуру.
Аналогично, нерезкие точки света ( круги нерезкости ) выглядят как многоугольники с тем же числом сторон, что и лепестков диафрагмы . Если размытый свет имеет круглую форму, то можно сделать вывод, что диафрагма либо круглая, либо изображение было снято «с широко открытой диафрагмой» (лепестки утоплены в стороны линзы, что позволяет внутреннему краю оправы линзы фактически стать радужной оболочкой).
Форма отверстия диафрагмы имеет прямое отношение к появлению размытых областей вне фокуса на изображении, называемых боке . Более круглое отверстие создает более мягкие и естественные области вне фокуса.
Некоторые объективы используют диафрагмы специальной формы для создания определенных эффектов. Сюда входят диффузионные диски или сетчатые апертуры Rodenstock Tiefenbildner-Imagon , мягкофокусных объективов Fuji и Sima , секторная апертура Dreamagon от Seibold или круговой аподизационный фильтр в объективах Minolta / Sony Smooth Trans Focus или Fujifilm APD .
Некоторые современные автоматические камеры типа «наведи и снимай» вообще не имеют диафрагмы и имитируют изменения диафрагмы с помощью автоматического фильтра нейтральной плотности . В отличие от настоящей диафрагмы, это не влияет на глубину резкости . Настоящая диафрагма, если ее закрыть, увеличит глубину резкости ( т. е. фон и объект будут казаться более сфокусированными одновременно), а если диафрагму снова открыть, глубина резкости уменьшится (т. е. фон и передний план будут все меньше и меньше делить одну и ту же фокальную плоскость). [4]
В своей работе 1567 года La Pratica della Perspettiva венецианский дворянин Даниэле Барбаро (1514–1570) описал использование камеры-обскуры с двояковыпуклой линзой в качестве вспомогательного средства для рисования и указал, что изображение получается более ярким, если линза прикрыта настолько, что в середине остается окружность. [5]
В 1762 году Леонард Эйлер [6] сказал относительно телескопов, что «необходимо также снабдить внутреннюю часть трубы одной или несколькими диафрагмами, продырявленными небольшим круглым отверстием, чтобы лучше исключить всякий посторонний свет».
В 1867 году Дезире ван Монкховен в одной из самых ранних книг по фотографической оптике [7] проводит различие между стопами и диафрагмами в фотографии, но не в оптике, говоря:
Это различие сохранялось в «Словаре фотографии» Уолла 1889 года (см. рисунок), но исчезло после того, как теория остановок Эрнста Аббе объединила эти понятия.
Согласно Рудольфу Кингслейку [ 8], изобретатель ирисовой диафрагмы неизвестен. Другие приписывают изобретение этого устройства Жозефу Нисефору Ньепсу , около 1820 года. Дж. Х. Браун, член Королевского микроскопического общества , по-видимому, изобрел популярную улучшенную ирисовую диафрагму к 1867 году. [9]
У Кингслейка есть более определенные истории для некоторых других типов диафрагм, таких как регулируемая диафрагма «кошачий глаз» М. Нотона из двух скользящих квадратов, выпущенная в 1856 году, и диафрагмы Уотерхауса Джона Уотерхауса, выпущенные в 1858 году.
В Гамбургской обсерватории в Бергедорфе был установлен Большой рефрактор с апертурой 60 см (~23,6 дюйма) производства Reposold and Steinheil (линзы). [10] Одной из уникальных особенностей Большого рефрактора в Гамбурге является ирисовая диафрагма, которая позволяет регулировать апертуру от 5 до 60 см. [11] Этот телескоп был запущен в эксплуатацию в начале 1910-х годов. [11]
Cardano De subtilitate libri camera obscura.