В оптике диафрагма представляет собой тонкую непрозрачную структуру с отверстием ( апертурой ) в центре. Роль диафрагмы состоит в том, чтобы остановить прохождение света, за исключением света, проходящего через апертуру . Поэтому его также называют диафрагмой ( диафрагмой , если она ограничивает яркость света, достигающего фокальной плоскости, или диафрагмой или диафрагмой для других применений диафрагм в объективах). Диафрагма располагается на пути света объектива или объектива , а размер апертуры регулирует количество света, проходящего через объектив. Центр апертуры диафрагмы совпадает с оптической осью линзовой системы.
В большинстве современных камер используется тип регулируемой диафрагмы, известный как ирисовая диафрагма , и часто называемый просто ирисовой диафрагмой .
См. статьи об диафрагме и числе f, чтобы узнать о фотографическом эффекте и системе количественной оценки изменения открытия диафрагмы.
Естественная оптическая система, имеющая диафрагму и апертуру, — это человеческий глаз . Радужная оболочка – диафрагма, зрачок – апертура. В человеческом глазу радужная оболочка может как сужаться, так и расширяться, что влияет на размер зрачка. Неудивительно, что фотообъектив с возможностью плавного изменения размера апертуры (отверстия в середине кольцевой структуры) известен как ирисовая диафрагма.
Ирисовая диафрагма может уменьшить количество света, попадающего на детектор, за счет уменьшения апертуры, обычно с помощью «листьев» или «лопастей», образующих круг. [2]
На заре фотографии объектив мог быть оснащен одной из сменных диафрагм [3] , часто в виде латунных полосок, известных как стопоры Уотерхауза или диафрагмы Уотерхауза. Ирисовая диафрагма в большинстве современных фото- и видеокамер регулируется с помощью подвижных лепестков, имитирующих радужную оболочку глаза.
Диафрагма имеет от двух до двадцати лепестков (большинство объективов сегодня имеют от пяти до десяти лепестков), в зависимости от цены и качества устройства, в котором она используется. Прямые лопасти обеспечивают многоугольную форму отверстия диафрагмы, а изогнутые лопасти улучшают округлость отверстия диафрагмы. По фотографии о количестве лепестков, которые имеет ирисовая диафрагма, можно догадаться, посчитав количество дифракционных пиков , сходящихся от источника света или яркого отражения. Для нечетного числа лезвий шипов в два раза больше, чем лезвий.
В случае четного количества лепестков два шипа на лопасть будут перекрывать друг друга, поэтому количество видимых шипов будет равно количеству лепестков в используемой диафрагме. Это наиболее заметно на фотографиях, сделанных в темноте с небольшими яркими пятнами, например ночных городских пейзажей. Однако в некоторых камерах, таких как Olympus XA, или таких объективах, как MC Zenitar-ME1, используется двухлепестковая диафрагма с прямоугольными лепестками, создающими квадратную диафрагму.
Аналогично, точки света, находящиеся вне фокуса ( круги нерезкости ), выглядят как многоугольники с таким же количеством сторон, сколько у диафрагмы лепестков. Если размытый свет имеет круглую форму, то можно сделать вывод, что апертура либо круглая, либо изображение было снято «на широко открытой диафрагме» (лепестки утоплены в боковые стороны объектива, что позволяет внутреннему краю оправы объектива эффективно стань ирисом).
Форма отверстия радужной оболочки напрямую связана с появлением размытых областей вне фокуса на изображении, называемых боке . Более округлое отверстие создает более мягкие и естественные области вне фокуса.
В некоторых объективах используются диафрагмы специальной формы для создания определенных эффектов. Сюда входят диффузионные диски или ситовая апертура мягкофокусных объективов Rodenstock Tiefenbildner-Imagon , Fuji и Sima , секторная апертура Seibold's Dreamagon или фильтр круговой аподизации в объективах Minolta / Sony Smooth Trans Focus или Fujifilm APD .
Некоторые современные автоматические «мыльницы» вообще не имеют диафрагмы и имитируют изменение диафрагмы с помощью автоматического ND-фильтра . В отличие от настоящей диафрагмы, это не влияет на глубину резкости . Настоящая диафрагма, когда она более закрыта, приводит к увеличению глубины резкости (т. е. заставляет фон и объект одновременно казаться более сфокусированными), а если диафрагма снова открыта, глубина резкости уменьшится . (т. е. фон и передний план будут все меньше и меньше находиться в одной фокальной плоскости). [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 отметил, что изображение будет более ярким, если линзу прикрыть настолько, чтобы оставить окружность посередине. [5]
В 1762 году Леонард Эйлер [6] говорил по поводу телескопов, что «необходимо также снабдить внутреннюю часть трубки одной или несколькими диафрагмами, перфорированными небольшим круглым отверстием, чтобы лучше исключить всякий посторонний свет».
В 1867 году Дезире ван Монкховен в одной из первых книг по фотографической оптике [7] проводит различие между стопами и диафрагмами в фотографии, но не в оптике, говоря:
Это различие было сохранено в Словаре фотографии Уолла 1889 года (см. Рисунок), но исчезло после того, как теория остановок Эрнста Аббе объединила эти понятия.
По мнению Рудольфа Кингслейка [ 8] изобретатель ирисовой диафрагмы неизвестен. Другие приписывают создание этого устройства Жозефу Нисефору Ньепсу , датированному примерно 1820 годом. Дж. Х. Браун, член Королевского микроскопического общества , по-видимому, изобрел популярную улучшенную ирисовую диафрагму к 1867 году. [9]
У Кингслейка есть более определенная история для некоторых других типов диафрагм, таких как регулируемая диафрагма «кошачий глаз » М. Нотона с двумя скользящими квадратами в 1856 году и стопоры Уотерхауса Джона Уотерхауса в 1858 году.
В Гамбургской обсерватории -Бергедорфе был установлен Большой рефрактор с апертурой 60 см (~ 23,6 дюйма) от Reposold and Steinheil (Lenses). [10] Уникальной особенностью Hamburg Great Refractor является ирисовая диафрагма, позволяющая регулировать апертуру от 5 до 60 см. [11] Этот телескоп был активирован в начале 1910-х годов. [11]
Cardano De subtilitate libri camera obscura.