Файл: оптика.doc

Famous Zeiss Lens used by Stanley Kubrick

Объектив Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7

Кроп-фактор(отангл.Crop factor, crop — обрезать, factor — множитель) — в цифровой фотографии отношение линейных размеровстандартного кадра 35-мм фотоплёнкик линейным размерамкадрарассматриваемой камеры. Большинствосенсороввыпускаемыхцифровых камеримеют размер меньший, чем у плёночного кадра 36×24 мм. При использовании объектива, рассчитанного на этот кадр, на сенсор проецируется только центральная часть изображения, а оставшаяся часть «обрезается» краем матрицы.

= диагональ_35мм/ диагональ_сенсор(диагональ 35 мм пленки ≈ 43,3мм)

У DSLR-камер кроп-фактор лежит обычно в пределах 1,3-2,0. Среди них наиболее распространены кроп-факторы 1,5 и 1,6 (стандартAPS-C) и 2 (стандарт4:3(4/3 и Микро 4/3)).

Внешняя красная рамка показывает границы обычного кадра 36×24 мм, внутренняя, синяя — границы кадра цифровой камеры (22,5×15 мм)

Уменьшение угла объективов

Из-за кроп-фактора угол изображения объективовуменьшается.

Например, объектив с фокусным расстоянием28 мм на полном кадре будет обладать углом зрения примерно 73° по диагонали. На кадре с кроп-фактором 1,6 этот угол составит всего 50° по диагонали, что эквивалентно объективу с фокусным расстоянием примерно 45 ммдля 35-мм плёнки.

Это неудобно, когда необходим широкий угол. Сверхширокоугольные объективыстановятся простоширокоугольными, широкоугольные становятсянормальными.

Однако кроп-фактор может принести пользу, когда требуется узкое поле зрения. Например, 300-мм объектив с учетом кроп-фактора 1,6 дает такой же угол зрения, как 480-миллиметровый. Кроме этого, характеристики у обычных объективов обычно падают к краям, поэтому объективы на меньшей матрице дают более однородное по качеству изображение.

Надо заметить, что конкретный объектив всегда дает одно и то же изображение, независимо от того, с какой камерой он используется. Увеличение (или уменьшение) изображения происходит только потому, что оно проецируется на матрицу меньшего (или большего) размера и будет выглядеть увеличенным (или уменьшенным) при печати на том же формате.

Эквивалентное фокусное расстояние

Для удобства был введен термин «Эквивалентное фокусное расстояние». Термин характеризует фокусное расстояние объектива с эквивалентным углом зрения для кроп-фактора. Например, об объективе 31 мм (при установке его на камеру с кроп-фактором ≈1,6) будут говорить как об эквиваленте 50 мм для 35-миллиметровых камер.

Для сравнения фокусных расстояний двух объективов, предназначенных для разных фотоаппаратов, необходимо указанные на объективах фокусные расстояния (ФР) помножить на кроп-фактор фотоаппарата. Например:

1. Объектив SMC Pentax-DA имеет маркировку «18-55 mm». Кроп-фактор фотоаппарата, на котором установлен данный объектив, — 1,53. Помножив фокусные расстояния на кроп-фактор, получаем эквивалентные фокусные расстояния (ЭФР): 28-84 мм.

2. Объектив фотоаппарата Olympus C-900Z имеет маркировку «5,4-16,2 mm». Кроп-фактор данного аппарата равен 6,56. Помножив, получаем ЭФР объектива: 35-106 мм.

Теперь, переведя ФР обоих объективов к ЭФР, мы можем их сравнить. Первый обладает более широким углом зрения при широкоугольном положении, второй — более длиннофокусным телеположением.

Эквивалентная резкостная диафрагма

Объектив с фокусным расстоянием, например, в 1,6 раз меньшим, на матрице в 1,6 меньшего размера, на тех же диафрагмах будет обладать большей глубиной резкости, чем исходный объектив, если пересчитать её относительно размера кадра. Для такой же глубины резкости необходимо использовать «эквивалентную резкостную диафрагму», которая больше, чем у исходного объектива. Отметим, что физически такой объектив может просто не существовать.

На маленьких матрицах сложнее добиться эффекта размытия заднего плана.

Сменная оптика для камер с кроп-фактором

Большинство производителей сменной оптики, чтобы удовлетворить потребность в широкоугольных объективах для камер с меньшей матрицей создали специальные объективы. Для их обозначения обычно используется специальная маркировка, например, EF-S (Canon), DX (Nikon). Такие объективы проецируют круг изображения меньшей площади (задний оптический элемент кроп-объектива располагается ближе к сенсору), который не покрывает всю площадь полного кадра 36×24 мм, а соответствует площади кадра цифровой камеры с размером сенсора 22,5×~15 мм (для APS-C).

Объективы, рассчитанные на камеры с кроп-фактором, обычно нельзя использовать с 35-мм камерами(можно повредить наклонно стоящее зеркало при установке кропнутого объектива на камеру с 35-мм матрицей). Этому будет препятствовать конструкция крепления объектива к камере (например серия Canon EF-S). Даже в случае отсутствия технических ограничений на установку (Pentax, Nikon), объектив даст сильноевиньетированиеили ограниченное поле — вокруг спроецированного круга изображение будет черным. Но полнокадровые объективы можно часто с успехом использовать с кропнутыми фотоаппаратами (например, без переходников оптика Canon серии EF (имеет красную точку для корректной установки в APS-C камеры Canon)).

Некоторые размеры матриц

Схема для визуального сравнения размеров матриц с различным

4/3", 18×13,5 мм, соотношение сторон 4:3

Стандарт 4/3разработан совместно компаниямиOlympus,Kodakи несколькими другими. Сейчас (2010 год) камеры с матрицами такого формата производят фирмы Olympus иPanasonic. Декларировались цели снижения стоимости производства, веса камер и объективов.

DXиAPS-C, около 25,1×16,7 мм, соотношение сторон 3:2

Фотосенсоры таких размеров наиболее часто встречаются в цифровых зеркальных или дальномерных фотоаппаратах. Существуют единичные примеры использования в камерах другого типа (Например, псевдозеркалка Sony DSC R1). Их площадь соответствуют примерно «полукадру» 35 мм кадра.

APS-Hформат, 27×18 мм, соотношение сторон 3:2

Фотосенсор с линейными размерами в 1,3 раза меньшими, чем у 35-мм кадра.

Полнокадровый (англ.full frame) фотодатчик формата 36×24 мм ±1 мм, соотношение сторон 3:2

На рынке представлено всего несколько моделей фотоаппаратов с фотосенсором такого размера (Canon, Nikon, Kodak, Sony). Основной проблемой конструирования и применения таких сенсоров является увеличение угла падения света на краевые области матрицы и связанные с этим эффекты:

• виньетирования (на 1 ступень экспозиции больше, чем APS-C);

• снижения чёткости и ухудшение цветопередачи изображения к краям (из-за появления эффекта засветки «не своего пиксела» через микролинзу);

• снижение качества фильтрации ИК диапазона ИК-фильтром перед матрицей к углам кадра.

В сочетании с аберрацияминекоторых объективов эти недостатки делают не вполне оправданной покупку любителем аппарата с полнокадровым сенсором. Весь набор преимуществ полнокадровой матрицы (меньшая ГРИП, большая эквивалентная чувствительность, применение ряда плёночных объективов) реализуется с дополнительными затратами.

Среднеформатнаяматрица формата 60×45 мм, соотношение сторон 4:3

Фотосенсоры таких размеров «сшиваются» из матриц меньшего размера, что сказывается на их стоимости. Применяются в дорогих камерах.

Кроп-фактор и размеры матриц Средний формат

Малый формат