Объектив камеры:объяснение выпуклости или вогнутости
Фотообъектив — это то, что создает оптическую магию, фокусируя изображение объекта на плоскости изображения (то есть датчик изображения или фотопленка на задней панели камеры). Он преломляет световые лучи, сгущает их и фокусирует. Фотообъектив отвечает за все волшебство, происходящее внутри камеры.
В чем смысл объектива 70–300 мм... В чем смысл объектива 70–300 мм и для чего он используется? 
Но знаете ли вы, что фотографический объектив на самом деле состоит из нескольких оптических элементов, работающих в тандеме?
Выпуклые и вогнутые линзы используются в производстве фотообъективов по разным причинам, включая уменьшение аберрации, а также функции телеобъективов и зум-объективов. В простейшем случае фотолинза состоит из одной выпуклой линзы.
Одним из ключевых компонентов, из которых состоит фотографический объектив (тубус, который мы привыкли видеть), является фактический элемент объектива, который преломляет свет и либо сводит, либо расходит его, формируя изображение на плоскости изображения. Выпуклые линзы сходятся, а вогнутые рассеивают световые лучи.
Выпуклое соединение
Существует одна важная связь между человеческим глазом и камерой, которая использует выпуклую линзу для фокусировки объектов. И это тема нашего сегодняшнего обсуждения, независимо от того, используют ли фотографические линзы выпуклую или вогнутую линзу.
Преломление света
Но прежде чем мы углубимся в это, нам нужно кое-что понять, а именно то, что световые лучи не всегда движутся по прямой. Они изгибаются, когда покидают одну среду, как воздух, и переходят в другую, как вода или стекло. Это называется преломлением света. . Именно по этой причине фотообъективы в их простейшей конструкции имеют так много проблем, и их необходимо исправлять.
Типы линз
Линзы можно разделить на две большие группы – выпуклые и вогнутые линзы. Каждый из них имеет свои свойства. Оба помогают в функционировании фотографического объектива.
Выпуклые линзы
Выпуклые линзы широко используются в очках, отпускаемых по рецепту, а также в фотографических линзах. Выпуклые линзы, как правило, толще ближе к середине линзы. Это полная противоположность вогнутых линз.
Выпуклые линзы имеют тенденцию преломлять свет, который проходит через них, а затем сходится в точке позади линзы, и именно поэтому эти линзы наиболее востребованы для изготовления фотообъективов.
Еще одним применением выпуклых линз является изготовление очков по рецепту для коррекции дальнозоркости. Это проблема, когда субъект может видеть объекты, которые находятся рядом с ним. Выпуклая линза помогает сформировать изображение на сетчатке глаза.
Вогнутые линзы
Как вы только что прочитали в предыдущем определении, вогнутые линзы — это полная противоположность выпуклым линзам. Они имеют тенденцию быть толще к краям кадра. Задача вогнутых линз — преломлять свет наружу. Это гарантирует, что световые лучи «будут» сливаться в точке, которая находится перед линзой.
Вогнутые линзы также используются для изготовления очков по рецепту. Поскольку изображение сливается перед линзой, они используются для линз для коррекции близорукости. Люди с близорукостью не могут формировать изображение на сетчатке в задней части глаза. Эти линзы решают эту проблему.
Использование в производстве фотообъективов
В производстве фотообъективов используются как выпуклые, так и вогнутые линзы. Давайте рассмотрим несколько примеров их использования.
Простейший фотообъектив
В простейшей форме фотографический объектив будет состоять из одной выпуклой линзы. Свет, проходящий через эту выпуклую линзу, будет преломляться.
В выпуклой линзе свет проходит через линзу и немного отклоняется внутрь. Из-за этого явления изображение, формируемое на плоскости изображения, оказывается перевернутым. Помните, как мы экспериментировали с камерами-обскурой на школьном уроке физики? Это одна и та же концепция.
Однако этот простой эксперимент редко используется в реальных ситуациях, потому что одна сферическая выпуклая линза не способна создать изображение, идеально сфокусированное на плоскости изображения.
Почему?
Потому что свет, идущий от края линзы, сходится в другом фокусе по сравнению со светом, идущим из центра линзы. Да, это происходит из-за кривизны сферической выпуклой линзы, а также иногда зависит от качества линзы, которая может иметь разные показатели преломления в разных точках.
То, что вы получаете в результате, известно как сферическая аберрация.
В любом случае, это должно быть исправлено на фотографии, иначе изображение будет выглядеть странным. И для решения этой проблемы используются асферические линзы.
Телеобъективы
Телеобъективы — классический пример того, как множественные выпуклые и вогнутые Линзы используются для изготовления оптических линз. В телеобъективах вогнутый элемент помещается вперед. Работа этой линзы заключается в преломлении света, проходящего через линзу. За этим вогнутым элементом следует выпуклая линза. Выпуклая линза направит световые лучи параллельно. In effect, the object is magnified.
Finally, there is yet another concave lens element at the back. This lens element condenses the light rays that were magnified by the first two lens elements. What you have in your hand is a simple telephoto lens.
The same principle is used in manufacturing telescopes. Originally, this simple design was used by Galileo to manufacture the Galilean telescope.
The above is an example of a fixed focal length telephoto lens. But if you add another set of convex and concave lenses along with a contraption that will allow the distance between the different pairs of concave and convex lenses to move back and forth within the barrel you will have in your hand a telephoto zoom lens.
Because the manufacturing process is more complicated telephoto zoom lenses cost so much более. Engineers not only have to keep an eye out for precise movement but also the optical quality.
On the other hand, prime telephoto lenses don’t have any moving mechanism inside them, so engineers can focus on only one aspect and that is optical sharpness. Therefore, prime lenses cost less than zoom lenses.
To correct chromatic aberrations
The use of convex and concave lenses is predominant in the correction of chromatic aberrations. But before we try and understand how chromatic aberrations are corrected let’s first get an idea of what these aberrations are.
Chromatic aberrations happen because of the inherent inability of glass elements to not be able to precisely pinpoint all the wavelengths of light onto the same focal point.
Light is composed of many different wavelengths (colors). When light passes through a glass element like a convex lens the glass is unable to make many different wavelengths of light converge at the same point. Meaning some wavelengths (colors) gets converged in front of the image plane while others converge behind the image plane.
For example, red light, which has a longer wavelength, converges at the back of the focal point. On the other hand, blue light, which has a shorter wavelength, converges at the front of the focal point.
The image plane here refers to the sensor or the photographic film on which the light is supposed to converge and form an image.
In the photographic world, this phenomenon is known by many names including color-shifting, and color bleeding, but primarily as chromatic aberrations.
To solve this problem convex and concave lens of different refractive indices are used. This cancels out the issue (the whole process is known as Aberration Correction) and all the light waves are converged on to the same image plane and on to the same point for a sharp image with no image bleeding.
Spherical aberrations
Just like to solve chromatic aberrations convex and concave lenses are joined together, to solve the problem of spherical aberrations, a combination of concave and convex lens are used. It seems that concave and convex lenses work together in a wide variety of situations in the construction of a photography lens.
Below is a good video on how lenses function:
Заключение
Concave and convex lenses have different sets of properties. Yet they are both used in the manufacturing of photographic lenses. In some lenses, you have convex and concave elements paired together to correct different types of aberrations and for enabling a lens to zoom in on objects that are very far away.
Therefore it is difficult to pick any one kind of lens and be able to say with confidence that this is the only type that is used in the construction of photographic lenses. Both are important in the construction of photographic lenses and are frequently used as such.
To learn more about the various kinds of lenses there are and how to choose a camera lens for yourself read this detailed guide to choosing camera lenses .