Вопрос №9.Диафрагмы. Типы и назначение

Диафрагма (фото)

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Диафрагма.

Основная статья: Диафрагма (оптика)

Работа лепестковой диафрагмы

19-лепестковая ирисовая диафрагма объектива Carl Zeiss Jena Sonnar T 300/4.

Диафра́гма (от греч. διάφραγμα — перегородка) в фототехнике — конструктивный элемент объектива фотокамеры, позволяющий регулировать относительное отверстие, то есть изменять количество проходящего через объектив света, что определяет соотношение яркости оптического изображения фотографируемого объекта к яркости самого объекта, а также устанавливать необходимую глубину резкости.

Является разновидностью апертурной диафрагмы оптической системы. Слово «апертура», как правило, является синонимом слова «диафрагма», разница — под «апертурой» подразумевается только геометрическое значение, а под «диафрагмой» также и механическое устройство регулирования апертуры.

В некоторых простейших фотоаппаратах, например «Школьник», диафрагма представляет собой металлическую пластину с несколькими отверстиями разного диаметра, нужное из которых вводится в световой поток. Аналогично диафрагмируется объектив фоторезистора экспонометрического устройства автоматических фотоаппаратов, например «Силуэт-электро», «Сокол», «ЛОМО Компакт-Автомат» и др.

Содержание [показать]

[править]Устройство ирисовой диафрагмы

6-лепестковая ирисовая диафрагма фотообъектива.

Ирисовая диафрагма (от лат. iris «радужная оболочка») обычно состоит из нескольких (от 3 до 20) поворотных серповидных лепестков, приводимых в движение кольцом на оправе объектива или (в большинстве современных объективов) электроприводом, управляемым фотокамерой. При полностью открытой диафрагме лепестки формируют круглое отверстие, при частично закрытой — многоугольник, близкий к кругу. Этот «многоугольник» влияет на вид т. н. «боке» в части бликов от не попавших в глубину резкости точечных источников света. Считается, что чем больше лепестков в устройстве диафрагмы, тем более «красивое» получается «боке», на другие параметры «красивости» устройство диафрагмы не влияет.

Все остальные конструктивные особенности диафрагмы повышают удобство, оперативность и точность работы.

[править] Прыгающая диафрагма

Объективы «Зенитар-М» и «Гелиос-44К-4», стрелками указаны приводы диафрагмы

Объективы «Мир-1В», «Юпитер-9», «Индустар-61 Л/З МС», «Юпитер-37А», стрелками указаны кольца установки диафрагмы

Прыгающая диафрагма — особенность устройства диафрагмы и системы управления ею в современных однообъективных зеркальных фотоаппаратах.

До съёмки фотограф рассматривает изображение и производит фокусировку объектива при максимальном относительном отверстии (тем самым достигается максимальное удобство кадрирования и точность фокусировки), при нажатии на спусковую кнопку и перед срабатыванием фотографического затвора диафрагма скачкообразно с помощью пружины закрывается до заданного органами управления или автоматикой диафрагменного числа.

Механические сложности изготовления быстродействующего многолепесткового механизма прыгающей диафрагмы привели к тому, что некоторые объективы с прыгающей диафрагмой имеют намного меньше лепестков, чем их «непрыгающие» и тем более, «дальномерные» родственники.

[править] Нажимная диафрагма

Нажимная диафрагма — диафрагма, отверстие которой изменяется под воздействием спусковой кнопки за счёт её полунажатия, без дополнительной пружины. В остальном принцип её действия и применение идентичны прыгающей. Примеры:

· фотоаппарат «Старт» и оптика для него.

· фотоаппарат «Зенит-TTL» и советская оптика с индексом «М».

[править] Репетир диафрагмы

Основная статья: Репетир диафрагмы

Репетир диафрагмы — орган управления фотоаппаратом (кнопка, рычажок), осуществляющий закрытие прыгающей диафрагмы до заданного значения без съёмки. Такое действие требуется для правильной оценки глубины резко изображаемого пространства фотографом.

[править] Доводчик диафрагмы

Доводчик диафрагмы, кольцо закрытия диафрагмы — до появления и стандартизации механики прыгающей диафрагмы многие объективы для зеркальных камер («Гелиос-44-2»), «Юпитер-9») снабжались дополнительным кольцом, позволяющим быстро изменить значение диафрагмы с полностью открытой на заданное кольцом диафрагмы значение. В этом случае отградуированное кольцо обычно называется «кольцом предустановки».

Некоторые объективы («Индустар-61 Л/З», «Юпитер-37А») имеют одно кольцо, служащее как для установки значения, так и для «доводки» диафрагмы. В этом случае предустановка осуществляется с нажатием на кольцо в осевом направлении.

[править]Значения диафрагмы

Изображение при диафрагме 1/1,4 (слева) и 1/9 (справа). Основная разница: хроматические абберации, общая резкость, глубина резкости

Стандартные значения диафрагмы (относительного отверстия) основаны на увеличении или уменьшении освещённости оптического изображения в два раза: 1/0,7; 1/1; 1/1,4; 1/2; 1/2,8; 1/4; 1/5,6; 1/8; 1/11; 1/16; 1/22; 1/32; 1/45; 1/64 и равны отношению диаметра входного отверстия объектива к его фокусному расстоянию. На большинстве фотоаппаратов и объективов указываются только знаменатели значений диафрагм, которые называются диафрагменными числами (5,6; 8; 11..), которые равны отношению фокусного расстояния объектива к диаметру его входного отверстия. Диафрагменные числа, соответствующие максимальному светопропусканию, то есть геометрической светосиле объектива, не всегда входят в стандартный ряд значений из-за его технических возможностей, так например, 1,9; 3,2; 4,5 не доходят до стандартных значений 1,4; 2,8; 4,0. Обычно перед значениями диафрагмы и диафрагменных чисел ставится латинская буква F.

Численное значение диафрагмы определяет следующие элементы фотографического процесса:

· экспозиция — с уменьшением отверстия на одну ступень поток света уменьшается вдвое, что требует увеличения вдвое времени выдержки, чувствительности матрицы или плёнки или светосилы оптической системы для сохранения той же экспозиции;

· глубина резкости — чем меньше отверстие, тем больше глубина резкости;

· дифракция — (дифракционная аберрация) чрезмерное закрытие диафрагмы усиливает дифракционные искажения, что приводит к падению резкости изображения;

· аберрации — чем меньше отверстие, тем ниже уровень аберраций — иных, чем дифракционная. Наибольшая резкость обычно наблюдается на средних значениях диафрагмы, где имеет место компромисс между дифракционной и прочими аберрациями;

· виньетирование — чем меньше отверстие, тем меньше виньетируется фотография. Виньетирование максимально при полностью открытой диафрагме и, обычно, становится малозаметным при закрытии диафрагмы на две и более

Вопрос №10.Базирование.Типы базирования. Срытые базы.
Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База – поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Твердое тело может быть неподвижным, т.е. занимать постоянное неизменное положение в данной системе координат, или может передвигаться, изменять свое положение относительно определенной системы координат. Постоянное положение или движение тела достигается наложением геометрических или кинематических связей.

Условие, ограничивающее перемещение, называется геометрической связью.

Условие, ограничивающее скорость перемещения, называется кинематической связью.

Геометрические связи бывают односторонние и двусторонние.

В качестве примера двусторонней связи рассмотрим шар, находящийся между двумя параллельными плоскостями, расстояние между которыми равно диаметру шара. Плоскости ограничивают перемещение шара вдоль оси, проходящей перпендикулярно к этим плоскостям. Двустороннюю связь можно выразить уравнением:

Z_C = r, или Z_C – r = 0;

где Z_C – координата центра шара;

r – радиус шара.

При односторонней геометрической связи движение шара в направлении координатной оси не ограничивается плоскостью, и его положение не определяется однозначно. Одностороннюю связь можно выразить неравенством:

Z_C ≥ r, или Z_C – r ≥ 0

Однозначная область положения шара по оси может определяться двумя параллельными плоскостями, удаленными друг от друга на расстояние 2r + а. Тогда геометрические связи наложенные на шар выражаются двумя неравенствами:

r ≤ Z_C ≤ (r + a);

т.е. двумя односторонними геометрическими связями. Если в этом выражении соблюдается знак равенства, то односторонняя связь исключает движение шара по нормали к плоскости.

Положение механической системы с наложенными геометрическими и кинематическими связями в пространстве определяется обобщенными координатами системы.

Обобщенными координатами называются независимые параметры, определяющие положение или движение механической системы в пространстве.

Координата Z_C по оси Z является обобщенной координатой шара. Числом обобщенных координат выражается число степеней свободы механической системы.

Свободное твердое тело (не имеющее геометрических и кинематических связей) обладает шестью степенями свободы. Оно может перемещаться вдоль координатных осей и вращаться вокруг этих осей.

С точки зрения теоретической механики базирование заключается в придании телу определенного положения путем конечного перемещения его из произвольного положения в положение заданное двусторонними геометрическими связями, выраженными размерами или координатами.

Для полной определенности положения твердого тела в пространстве необходимо и достаточно наложить на точки тела шесть двусторонних геометрических связей и тем самым лишить его шести степеней свободы.

Опорная точка – точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат.

При базировании заготовки или изделия в выбранной системе координат, чтобы лишить тело степеней свободы на него необходимо наложить двусторонние геометрические связи. Необходимое и достаточное условие для базирования твердого тела наложение на него не более шести двусторонних связей.

Правило шести точек – создание шести опорных точек при базировании.

Если по служебному назначению изделие имеет определенное число степеней свободы, то соответствующее количество связей не накладывается. Если требуется обеспечить движение, то накладываются соответствующие кинематические связи.

Для формирования системы координат необходим комплект баз.

Комплект баз – совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.

На базах комплекта обозначаются опорные точки, символизирующие связи с выбранной системой координат, таким образом создается схема базирования.

Схема базирования – схема расположения опорных точек на базах.

Опорные точки на схеме базирования изображают условными значками и пронумеровывают порядковыми номерами, начиная с базы имеющей наибольшее количество опорных точек. Если в какой либо проекции одна опорная точка накладывается на другую, изображается одна точка, и проставляются номера совмещенных точек. Число проекций на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек. Схема базирования для твердого тела рис. 4 представлена на рис. 5.

Кроме баз, заготовки и изделия имеют множество других конструктивных элементов, положения этих элементов могут быть заданы в различных системах координат базируемых тел. Соответственно положение точек, линий и поверхностей, заданных в различных системах координат базируемого тела, определяют расчетом размерных цепей. Если в системе координат базируемого тела заданы координаты его формообразующих точек, линий и поверхностей, то положение этих элементов относительно внешней системы координат необходимо определять суммированием координат, которые образуют размерную цепь конструктивных элементов базируемой заготовки или изделия.

В процессе базирования необходимо наложить требуемые двусторонние связи. Их можно обеспечить геометрическим замыканием (базирование вала в отверстии), либо закреплением.

Закрепление – приложение сил и пар сил к заготовке или изделию, для обеспечения постоянного их положения, достигнутого при базировании.

В производственной практике часто выполняется закрепление без базирования, без придания требуемого положения.

Понятие установки определяет отличие процесса базирования и закрепления заготовок от закрепления без базирования.

Установка – базирование и закрепление заготовки или изделия.

Базирование и закрепление могут осуществляться отдельно или одновременно, например с использованием самоцентрирующих зажимов (патроны, цанги, разжимные оправки).

В технологической документации на операционных эскизах изображаются схемы установки с использованием соответствующих обозначений опор, зажимов и установочных устройств по ГОСТ 3.1107-81.