Объективы для основных репродукционных работ

Классификационные признаки репродукционных фотоаппаратов

Классификационный признак	Виды аппаратов		№ схемы на рис. 4.1
По расположению оптиче-	Горизонтальные		1—8
ской оси	Вертикальные		9—11
По характеру установки	Устанавливаемые на	полу	1—4, 7, 8
штативов	Подвесные		1 5, 6
По числу занимаемых ком-	Однокомнатные		^! 1—4, 6, 8,
нат (самой конструкцией и
при ее эксплуатации)	Двухкомнатные		5, 7, 10
По характеру групп переме-	С перемещающимися	ориги-	3, 4, 7
щающихся частей аппарата	налодержателем и	стойкой
при изменении масштаба съем-	объектива
ки и наводке на резкость	С перемещающимися	короб-	8, 11
	кой матового стекла и кой объектива	стой-
	С перемещающимися	короб-	5, 10
	кой матового стекла и налодержателем	ориги-
	С перемещающимися частями аппарата	тремя

Ь настоящее время широко применяются как фоторепро­дукционные камеры простейшей конструкции с ручным управле­нием, так и высокоавтоматизированные камеры с компьютерным

Рис. 4.1. Основные разновидности фоторепродукционных ап­паратов

управлением и денситометрической приставкой для оценки плот­ностей оригинала и ввода соответствующей программы.

Независимо от назначения фотоаппараты отличаются лишь кинематикой и конструкцией основных элементов, а принципы построения и методы расчетов для всех видов фоторепродукци­онных систем одинаковые.

4.1. Оптические системы репродукционных фотоаппаратов и их основные характеристики

Основной частью любого репродукционного фотоаппарата является оптическая система, состоящая из многолинзового объектива, оборачивающей системы, растра и светофильтров.

³ Зак. 1076 65

^ Фотографическим объективом называют такую оптическую ¹ систему, которая служит для получения действительного изобра­жу жения наблюдаемого объекта на светочувствительном материа-\ ле. Скрытое изображение, образованное фотообъективом на фо-! томатериале, превращается в видимое негативное изображение / в результате последующей химической обработки. С негативного / изображения методом контактного или проекционного копиро-I вания можно получить позитивное изображение.

Репродукционный объектив, в связи с особенностями фото­репродукционного процесса, отличается по некоторым показате­лям от обычных фотографических объективов: он предназначен для получения крупноформатных изображений при условии со­хранения точности воспроизведения оригинала.

Строгой классификации объективов не существует. Наибо­лее целесообразно их группировать по следующим признакам: оптическим характеристикам, назначению, конструкции, коррек­ции оптической системы и т. д.

Для репродукционных работ в полиграфической промыш­ленности выпускаются фоторепродукционные апохроматические объективы типа РФ и О, которые позволяют производить съемки штриховых черно-белых оригиналов с мелкой структурой, раз­личных цветных оригиналов для многоцветного воспроизведе­ния, а также полутоновых оригиналов через растр.

Репродукционные объективы — апохроматы типа РФ и О характеризуются исправлением:

сферической аберрации, благодаря чему задние фокальные отрезки объектива для разных отверстий диафрагмы практиче­ски совпадают;

хроматической аберрации увеличения и положения, что не обходимо для получения изображения одинакового масштаба и хорошей резкости на всех негативах, снятых с цветного ориги­нала через разные светофильтры;

дисторсии при точных картографических работах.

Конструкция объектива типа РФ показана на рис. 4.2. Лин­зы объектива 7, 4_У 9 и 10 укреплены соответственно в оправах €_у 5, И и 7, ввинчивающихся в корпус 2. На корпусе имеется резьба для крепления объектива к фланцу 8, который привинчи­вается к объективной доске фотокамеры и служит для крепле­ния объектива. Объектив снабжен ирисовой диафрагмой 12, вмонтированной в корпус, и вставными диафрагмами, вдвигае­мыми в паз корпуса. На передней части объектива находится кольцо 5, на которое надевается защитный колпачок.

Основными оптическими характеристиками фотообъектива являются фокусное расстояние /, относительное отверстие D/f и угловое поле оптической системы 2со.

Для характеристики объективов, оценки их технологических возможностей и выявления их влияния на конструкцию и метри­ческую характеристику аппаратов используются следующие по­нятия.

Оптическая ось объектива (рис. 4.3) — общая ось вращения поверхностей, составляющих центрированную оптическую си­стему.

Рис. 4.2. Репродукционный объектив РФ-5

Передняя главная плоскость — плоскость в пространстве предметов, сопряженная с плоскостью в пространстве изобра­жении, Для которой линейное увеличение равно +1 6п*™»„ ^{главная} плоскость - плоскость в пространстве изо­бражения, сопряженная с плоскостью в пространстве предметов для которой линейное увеличение равно +1.

n^J°^{4KH пе}Р^{есечени}* Н я Н' главных плоскостей с оптической осью есть главные точки системы.

ctrp *?^едний Фокус — точка F на оптической оси в простран-

рас^ложГ_ц™^{В> соп}Р^{яженная} с бесконечно удаленной точкой,

З^и^Т ^{На оптической} оси в пространстве изображений. изображен^⁰°,?^С~^{ТОЧКа F} > °™^еск°й оси в пространстве положенной н^°_п^^{ЯЖенная с} бесконечно удаленной точкой, рас-

SeoSL M оптической оси в пространстве предметов.

з*

Ры11тпы^?^{УСНОе расстояние} ff^=f~ расстояние от пе- Р Дней главной точки до переднего фокуса F. Этот параметр

объектива определяет размеры изображения при данном рас­стоянии а от объектива до объекта. Чем больше фокусное рас­стояние, тем при условии a=const больше размеры изображе­ния.

Заднее фокусное расстояние H'F'=f' — расстояние от зад­ней главной точки до заднего фокуса F'.

Рис. 4.3. Построение изображений в оптической системе

Передняя и задняя фокальные плоскости — плоскости, пер­пендикулярные к оптической оси и проходящие соответственно через фокусы F и F^r.

Точки 0 и 0^Г пересечения оптической оси с внешними сфери­ческими поверхностями крайних линз называются вершинами преломляющих поверхностей. Расстояние от этих точек до глав­ных фокусов называют фокальными отрезками, соответственно передним S_F и задним Sf>.

При известной суммарной толщине d линз объектива рас­стояние между главными плоскостями объектива b определяется следующим образом:

b = S_F+S'_F'+d-(t+n. (4.1)

Введение понятия главных плоскостей, в которых как бы сосредоточивается все преломляющее действие объектива, поз-

воляет условно заменить все фактические преломления световых лучей, происходящие на поверхности каждой его линзы, одним фиктивным преломлением в соответствующей главной плоскости, не меняя конечного результата. Это дает возможность сущест­венно упростить картину и рассматривать оптическую систему объектива как бы состоящей из двух главных плоскостей, отно­сительно которых можно проводить все необходимые построения и расчеты. Конструктивную привязку объектива к деталям его закрепления определяет указываемый обычно в паспорте так называемый рабочий отрезок — расстояние от опорного буртика корпуса до задней фокальной плоскости.

Относительное отверстие и светосила фотообъектива. Лучи света при прохождении через объектив частично задерживаются оправой объектива, а также кромками самих линз. В итоге по­лучаемое изображение не имеет одинаковой освещенности по всему полю, а наблюдается убывание ее от центра к краям. Яв--ление уменьшения освещенности изображения, обусловленное действием оправы, в оптике называют геометрическим виньети­рованием. В каждом фотообъективе имеется апертурная диа­фрагма. Обычно она расположена внутри между линзами объ­ектива и имеет переменный диаметр. Каждый объектив характе­ризуется предельным действующим отверстием, через которое проходит световой пучок. Отверстие объектива, видимое из пространства предметов, называют входным зрачком, видимое же из пространства изображение — выходным зрачком.

При симметричной конструкции оптической системы фото­объектива апертурная диафрагма расположена посередине объ­ектива, а его входной и выходной зрачки будут лежать в глав­ных плоскостях и иметь равные диаметры, т. е. в этом случае увеличение в зрачках V—1 и /) = /)'.

Относительное отверстие объектива численно равно отноше­нию диаметра входного зрачка к фокусному расстоянию /' объектива. Обычно числитель и знаменатель отношения D/f де­лят на D и относительное отверстие записывают в таком виде:

JЈ-=-^_. (4.2)

/' Г ID

На оправе объектива указывается максимальное относи­тельное отверстие, которое можно уменьшить при помощи диа­фрагмы. Каждое деление шкалы диафрагмы обозначено циф­рой— диафрагменным числом К (или индексом диафрагмы).

где индекс К указывает, что величины Dlf и D не максимальные, а относятся к данной диафрагме.

Величину, равную квадрату относительного отверстия, на­зывают геометрической светосилой объектива: (D/f')²=(l/K)². Эффективной или физической светосилой называют произведе­ние коэффициента пропускания на геометрическую светосилу, т. е. произведение т (£>//')²- Изменение светосилы осуществляют путем изменения диаметра апертурной диафрагмы.

Угловое поле оптической системы в пространстве предметов. Объектив воспроизводит изображение не всего находящегося перед ним пространства, а лишь части его, заключенной в те-

Рис. 4.4. Угловое поле оптической системы

лесный угол 2со, называемый угловым полем в пространстве предметов. На рис. 4.4 показана схема охвата пространства объ­ективом с угловым полем 2со. Угловое поле 2со фотообъектива характеризует ту часть пространства предметов, которая может быть воспроизведена фотообъективом на светочувствительном слое с достаточно хорошим качеством изображения и допусти­мым падением освещенности от центра до краев снимка. Угло­вое поле — важный параметр объектива, определяющий возмож­ность его использования для репродукционных работ.

В пространстве изображения, т. е. внутри аппарата, с углом 2о) сопряжен угол 2о/, называемый угловым полем оптической системы в пространстве изображений. Телесный угол 2о/ заклю­чает в себя поле изображения, или круг резкого изображения, в пределах которого получается качественное, достаточно четкое изображение. Из схемы рис. 4.4 имеем

D_Ma = 2tgfi>^fa'=2tg<o70+VO, (4.4)

где V — линейное увеличение (масштаб съемки).

Диаметр круга резкого изображения имеет особо важное значение, так как он характеризует диагональ пленки, которая может быть вписана в этот круг, т. е. определяет технологиче­ские возможности фотоаппарата.

Все объективы по углу поля зрения делят на широкоуголь­ные (2<о>60—70°), с нормальным объективным углом поля (2(0=40—45°) и узкоугольные, или длиннофокусные (2со<45°). Широкоугольные объективы позволяют получать изображения больших объектов с близких расстояний, но при этом искажа­ется перспектива и появляется большая разница освещенностей в центре и по краям поля изображения.

В тех случаях, когда к равномерности освещенности поля изображения предъявляются особо жесткие требования, применя­ют длиннофокусные объективы, как, в частности, в репродукци­онной фотографии. Однако применение длиннофокусных объек­тивов влечет за собой существенное увеличение габаритов фото­аппаратов.

Поскольку поле изображения бывает неравномерным по ос­вещенности и по резкости, не все его следует использовать для получения фотографического изображения. Та часть поля, на которой целесообразно получить фотографическое изображение, называется полем полезного изображения.

Разрешающая способность объектива — это его способность раздельно передавать штрихи оригиналов. Численно разрешаю­щую способность выражают максимальным числом различимых линий на 1 мм изображения. Максимальная разрешающая спо­собность находится в центре объектива, а по мере удаления от главной оптической оси разрешающая способность уменьшается. Разрешающая способность объектива определяется по специ­альным тестам (мирам).

Глубина резкого изображения характеризуется допустимым интервалом смещения светочувствительной поверхности, при ко­тором геометрическая точка представляется размытой до диа­метра 0,1 мм. Нарушение резкости приводит не только к ухудше­нию общего зрительного впечатления от изображения, но в пер­вую очередь — к падению контраста в мелких деталях изобра­жения, а при большой резкости — к их потере.

Глубина резкости зависит от размера применяемой при фо­тографировании диафрагмы. С уменьшением диафрагмы (до определенного предела) глубина резкости возрастает.

Качество фотообъективов определяет также такой параметр^ как коэффициент пропускания света, равный отношению свето­вого потока, проходящего через объектив Ф₀'б, к световому потоку, упавшему на фотообъектив:

т = Фоб/Фоб- (4.5)

Для проведения репродукционных работ в полиграфической промышленности применяют апохроматические шестилинзовые объективы типа РФ и О.

Конструктивная схема объектива при его разработке полу­чает наименование — тип объектива. Наряду с величинами /, D/f\ 2o) тип относится к числу характеристик объектива (О и РФ — репродукционные объективы, ОКСн — киносъемочные и т. д.). В табл. 4.2 приведены технические характеристики основных репродукционных объективов.

	Фокус­ное расстоя­ние, см	Относи­тельное отвер­стие	Двойное угловое поле в прост­ранстве предметов 2 (о, град.	Коли­чество линз	Область ахрома-тизации,	Разрешающая спо­собность, лин/мм
Тип объектива	в центре	по краям
РФ-3 РФ-4 РФ-5 0-2 0-20-6	4560 75 80	1:10 1:10 1:10 1:10 1:10 1:10	45 43 43 40	6 4 4 6	От 436 ДО 660 От 436 до 660 То же » » »	30 28 25 35	12 12 12 13

Оборачивающие системы. В условиях обычной съемки на светочувствительной поверхности получается зеркальное изобра­жение, а для получения прямого изображения применяют обо­рачивающие системы. Оборачивающие системы значительно сни­жают освещенность фотографического слоя, вследствие чего экспозиция несколько увеличивается, а также увеличиваются аберрационные искажения. В оборачивающих системах применя­ются стеклянные зеркала с алюминиевым отражающим слоем на наружной поверхности. Коэффициент отражения алюминия 0,85—0,95.

При использовании зеркал с наружной отражающей поверх­ностью получаются наименьшие искажения, наиболее полно ис­пользуется свет, но они имеют относительно небольшой срок службы, так как отражающий слой тускнеет от атмосферных воздействий.

Широкое применение находят оборачивающие системы, со­стоящие из трех зеркал (рис. 4.5), одно из которых крышеобраз-ное, состоящее из двух плоскостей, расположенных под углом 90°. При необходимости получения зеркального изображения крышеобразное зеркало отводится, а на оптическую ось вводится

плоское зеркало (рис. 4.5, а). Для получения прямого изобра­жения используются верхнее плоское зеркало и крышеобразное (рис. 4.5, б). Для предварительной засветки от экспозиционной лампы, встроенной в оборачивающую систему, используется лишь верхнее плоское зеркало (рис. 4.5, в).

Светофильтр — полупрозрачное тело, обладающее общим или спектрально-избирательным поглощением света. Светофиль­тры, применяемые в фоторепродукционном процессе, в зависимо­сти от оптических свойств подразделяются на серые (нейтраль­ные), цветные, теплозащитные и светорассеивающие.

Рис. 4.5. Трехзеркальная оборачивающая система прямого

зрения

Серые светофильтры применяются для общего ослабления светового потока или для компенсации интенсивности различных световых потоков при их неравенстве. Степень поглощения света зависит от прозрачности пропускающей среды и определяется коэффициентом пропускания т. Падающий белый световой поток поглощается по спектру равномерно.

Цветные светофильтры применяют, как правило, при цвето-делительных репродукционных съемках, а также в различного типа контрольно-измерительной аппаратуре. Цветные светофиль­тры характеризуются избирательной поглощаемостью света в зависимости от длины волны падающих излучений. В случае прохождения светового потока через окрашенную среду следует измерять оптические плотности D для волн определенной длины:

/>x=lg-^4 (4.6)

где Ф_0к интенсивность входящего светового потока с длиной волны Я;

ф_к — интенсивность выходящего из светофильтра светового потока с той же длиной волны.

Это свойство цветных светофильтров характеризуется кри­вой спектрального пропускания или кривой спектрального по­глощения.

Светофильтры бывают: жидкостные (наливные) и твердые — в виде окрашенных пленок или стекла, окрашенного в массе.

Характеристикой светофильтров является их кратность, т. е. отношение общей светочувствительности фотографического слоя к эффективной светочувствительности для данного светофильтра. Кратность светофильтра я показывает, во сколько раз необхо­димо увеличить выдержку при съемке со светофильтром по срав­нению с выдержкой при съемке без светофильтра для одних и тех же фотографических слоев:

<7 =*«/*, (4.7)

где /ев — выдержка со светофильтром; / — выдержка без светофильтра.

По спектральной характеристике различают узкозональные и широкозональные цветоделительные светофильтры. В первых зоны зональности узки и не перекрывают соседние спектральные зоны светофильтров комплекта либо соприкасаются с ними. В широкозональных светофильтрах имеется перекрытие соседних зон светофильтров.

Теплозащитные светофильтры предназначены для поглоще­ния инфракрасного теплового излучения и практически не ослаб­ляют излучение видимой части спектра. Они выполняются из специального теплостойкого стекла марки СЗС и окрашены в слабый зеленый цвет. Кроме того, они могут также выполняться с покрытием специальной пленкой, которая пропускает видимые излучения и отражает инфракрасные. Эти светофильтры защи­щают от мощного теплового излучения современных источников света и предохраняют от перегрева светочувствительные слои отдельных видов формных пластин.

Светофильтры изготавливают из оптического стекла, выпус­каемого промышленностью. Требуемая форма и толщина прида­ются светофильтру на заводе. Эти светофильтры не выцветают, не боятся нагрева, и в случае загрязнения их можно легко по­чистить.

По каталогам цветного стекла можно подобрать светофиль­тры почти с любой кривой поглощения. Для цветоделительных репродукционных съемок используют фильтры толщиной 5 мм следующих марок: синий СС-5, зеленый ЗС-1, красный ОС-14.

Стеклянные светофильтры имеют большие потери света из-за его отражения и рассеяния в стекле. Кроме того, необходимо

изменить наводку на резкость при установке светофильтра в объектив. Стеклянные светофильтры, как правило, закрепляют в оправу, позволяющую устанавливать их перед объективом или надевать на корпус.

Растры — это специальные оптические решетки, используе­мые при репродуцировании полутоновых оригиналов для преоб­разования полутонового изображения в микроштриховое. По технологическому назначению растры подразделяются на два типа: автотипные (проекционные и контактные) и растры для глубокой печати.

Рис. 4.6. Растры: а — для высокой и плоской печати; б — для глубокой печати

При изготовлении форм высокой и офсетной печати растры предназначены для расчленения изображения на отдельные штриховые элементы (рис. 4.6, а). В этом случае толщина линий и ширина просветов между ними равны. Растры характеризуют­ся частотой штриховых элементов и соотношением размеров то­чек, образуемых пересечением линий и просветов. От частоты штриховых элементов зависят различимость растровой структу­ры изображения, его разрешающая способность и интервал плотностей оттиска.

При

изготовлении печатных форм глубокой печати растры

предназначены для образования после травления опорной ре­шетки для ракеля, снимающего в процессе печати с формы из-ьггок краски. В этих растрах соотношение между шириной про­зрачных участков и непрозрачных квадратов бывает 12 5- 1-3; ¹ -4 и 1:5 (рис. 4.6, б).

В фоторепродукционном процессе применяются растры про­екционные и контактные.

Проекционные растры бывают оригинальные, гравирован­ные на стекле, или копии, изготовленные различными способами с расклеенных оригинальных растров. Проекционный растр со­стоит из двух стеклянных пластин (на которые тем или иным способом нанесены непрозрачныелинии), склеенных между собой так, что эти линии перекрещиваются под углом 90°. Непрозрач­ные линии на стекле имеют такое направление, что после склеи­вания двух стекол они располагаются под углом 45° к сторонам растра. При этом угле менее заметна растровая структура на печатном оттиске, а также обеспечиваются лучшие условия на­катывания на клише краски валиком в печатной машине. Основ­ной технологической характеристикой растра является его ли-ниатура — число линий на 1 см (лин/см). Второй характеристи­кой является шаг, или период, растра h — расстояние между двумя центрами растровых ячеек — отверстий или линий (мм).

где L — число линий в 1 см.

Растры бывают следующей линиатуры: 20, 24, 30, 34, 36, 40, 44, 48, 54, 70 и 80 лин/см. Существуют растры с линиатурой 100 и 120 лин/см, применяемые для специальных целей и преимуще­ственно в офсетной печати.

Проекционные растры бывают прямоугольные — для съемки черно-белых оригиналов и круглые — для цветоделительной съемки. Круглая форма обусловливается необходимостью их по­ворота на некоторый угол при съемке каждого последующего негатива для устранения муара.

Растры вставляют в камеру репродукционного фотоаппара­та, в специальное устройство, находящееся перед матовым стек­лом внутри камеры.

Контактные растры изготавливаются фотографическим пу­тем и представляют собой пленку, в эмульсионном слое которой имеются прозрачные и непрозрачные элементы. Принципиальное их отличие от проекционных растров заключается в том, что в них растровые ячейки одинаковы по величине, но в пределах каждой из них различна плотность, уменьшающаяся от центра к краям. Следовательно, чем плотнее данный участок оригинала, т. е. чем меньше света он отражает, тем меньше будет растровая точка на негативе, и различные тона оригинала передаются на негатив точками разных размеров. Контактные растры в отличие от проекционных применяют в контакте с фотографическим сло-

ем. Контактные растры обычно имеют линиатуру от 48 до 80 лин/см. Строение элемента контактного растра определяет свойства растрового изображения.

Дата добавления: 2015-04-24