Фо́кусное расстоя́ние — физическая характеристика оптической системы. Для центрированной оптической системы, состоящей из сферических поверхностей, описывает способность собирать лучи в одну точку при условии, что эти лучи идут из бесконечности параллельным пучком параллельно оптической оси.

Для системы линз, как и для простой линзы конечной толщины, фокусное расстояние зависит от радиусов кривизны поверхностей, показателей преломления стёкол и толщин.

Определяется как расстояние от передней главной точки до переднего фокуса (для переднего фокусного расстояния), и как расстояние от задней главной точки до заднего фокуса (для заднего фокусного расстояния). При этом, под главными точками подразумеваются точки пересечения передней (задней) главной плоскости с оптической осью.

Величина заднего фокусного расстояния является основным параметром, которым принято характеризовать любую оптическую систему.

Относительное отверстие объектива — отношение диаметра входного зрачка (изображения апертурной диафрагмы, построенного стоящими перед ней линзами в обратном ходе лучей (обычно совпадающего с первой линзой объектива)) объектива  к его заднему фокусному расстоянию  . Его величину выражают в виде дроби:  , когда числитель приведён к единице. Знаменатель относительного отверстия   называют "диафрагменным числом" или "числом диафрагмы".

Следует заметить, что утверждение: диаметр входного зрачка = диаметру первой линзы объектива действует только для нормальных и телеобъективов с фиксированным фокусным растоянием. У широкоугольных объективов имеющих удлиненной задний отрезок диаметр входного зрачка = диаметру максимально открытой диафрагмы.

Теоретический предел относительного отверстия для апланатических систем 1:0,5

Относительное отверстие объектива уменьшают ирисовой диафрагмой, позволяющей менять её величину (как правило — ступенчато, однако существуют объективы и с плавной регулировкой). На оправу объектива может быть нанесена шкала иззнаменателей относительных отверстий (числа ирисовой диафрагмы), соответствующих различному диафрагмированию, на большинстве современных объективов такая шкала (как и кольцо регулировки диафрагмы) отсутствует и установка диафрагмы производится органами управления на теле камеры. Перевод ирисовой диафрагмы на одно деление изменяет относительное отверстие в   раза, что даёт увеличение или уменьшение освещённости оптического изображения в два раза, за исключением первых двух чисел ирисовой диафрагмы, у которых такого изменения может и не быть.

Шкала ирисовой диафрагмы стандартизована, и образует следующий ряд:

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.

Впрочем, первые диафрагменные числа на объективах могут и не совпадать со стандартными (1:2,5; 1:1,7).

Для удобства пользования на шкалу диафрагм обычно наносят только знаменатели относительных отверстий.

В современных автоматических и полуавтоматических фотоаппаратах, число диафрагмы может устанавливаться не только на значения стандартного ряда, но и на промежуточные величины.

Следует отметить, что для некоторых зеркально-линзовых объективов данные рассуждения применимы с оговорками. В них диафрагма может иметь форму не круга, а кольца, и для нахождения диаметра входного зрачка необходимо реальный входной зрачок (кольцо) заменить при расчёте кругом эквивалентной площади. Диаметр найденого круга и будет являться искомым диаметром входного зрачка для применения в дальнейших расчётах.

Апертура (лат. apertura — отверстие) в оптике — характеристика оптического прибора, описывающая его способность собирать свет и противостоять дифракционному размытию деталей изображения. В зависимости от типа оптической системы эта характеристика может быть линейным или угловым размером. Как правило, среди деталей оптического прибора специально выделяют, так называемую,апертурную диафрагму, которая сильнее всего ограничивает диаметры световых пучков, проходящих через оптический инструмент. Часто, роль такой апертурной диафрагмы выполняет оправа или, просто, края одного из оптических элементов (линзы, зеркала,призмы).

Числовая апертура в волоконных оптических системах — максимальный угол между осью и лучом, для которого выполняются условия полного внутреннего отражения при распространении оптического излучения по волокну. Она характеризует эффективность ввода световых лучей в оптическое волокно и зависит от конструкции волокна.

Входная апертура — характеристика способности оптической системы собирать свет от объекта наблюдения. Если объектудаленный (как у телескопа или обычного фотообъектива) то апертуру измеряют в линейном виде — это просто диаметр светового пучка на входе в оптическую систему, который ограничивается апертурной диафрагмой и достигает изображения. В телескопах этот диаметр обычно равен диаметру первого по ходу света оптического элемента (линзы или зеркала). В фотообъективах (особенно широкоугольных) размер первой линзы, как правило, много больше входной апертуры и ее размер уже следует рассчитывать. Входная апертура объектива равна произведению его фокусного расстояния f' на относительное отверстие или частному от фокусного расстояния на диафрагменное число. Если объект наблюдения близкий (как у лупы, объектива микроскопа или проектора), то апертуру измеряют в угловом виде — это угол светового пучка исходящего из точек предмета наблюдения и попадающего в оптическую систему.

Выходная апертура — характеристика способности оптической системы собирать свет на изображении. Если изображениеудалённое (как у телескопа, лупы или проектора), то апертуру измеряют в линейном виде это диаметр светового пучка на выходе из оптической системы, в зоне так называемого выходного зрачка. У телескопа (бинокля, зрительной трубы) отношение входной и выходной апертур равно его кратности (увеличению). Если изображение близкое (как у фотообъектива), то апертура характеризуется углом сходимости световых пучков.

Апертурный угол — угол между крайним лучом конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы и ее оптической осью.

Угловая апертура — угол между крайними лучами конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы.

Числовая апертура — равна произведению показателя преломления среды между предметом и объективом на синус апертурного угла. Именно эта величина наиболее полно определяет одновременно светосилу, разрешающую способность объектива микроскопа. Для увеличения числовой апертуры объективов в микроскопии пространство между объективом и покровным стеклом заполняют иммерсионной жидкостью.

Апертура объектива — диаметр D светового пучка на входе в объектив и целиком проходящего через его апертурную диафрагму. Эта величина определяет дифракционный предел разрешения объектива. Угол под которым видны самые мелкие детали на объекте D(мм)/140 - в угловых секундах.

Диафра́гма (от греч. διάφραγμα — перегородка) в фототехнике — устройство объектива фотокамеры, позволяющее регулироватьотносительное отверстие, то есть изменять количество проходящего через объектив света, что определяет соотношение яркостиоптического 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.

Диафрагменное число — относительный размер отверстия диафрагмы объектива, выраженный в обратных единицах. Оно определяет интенсивность света попадающего на светочуствительный элемент.

Диафрагменное число представляет собой отношение фокусного расстояния объектива к размеру отверстия диафрагмы. Так как параметр выражает линейный размер отверстия, то количество света, проходящее через него имеет обратно-квадратическую зависимость (а не обратную).

Диафрагменное число обычно обозначается как F/x или F:x, где x — его числовое значение, так, например, F/2,8 означает диафрагменное число 2,8. Существует стандартный ряд диафрагменных чисел: F/1,0, F/1,4, F/2,0, F/2,8, F/4,0, F/5,6, F/8,0, F/11, F/16, F/22, F/32, в котором каждая ступень различается с предыдущей в 1,4 (точнее  ) раза, что даёт разницу в интенсивности пропускаемого света в 2 раза.

При использовании APEX (additive system for photographic exposure — аддитивная система фотографического экспонирования) диафрагменное число обозначают в логарифмических единицах, при этом называя величиной диафрагмы во избежание путаницы с обычными обозначениями. Диафрагменное число определяется как 2 в степени, половины величины диафрагмы:

A = 2^Av/2,

где A — диафрагменное число, Av — величина диафрагмы. Пример: величина диафрагмы 7 означает диафрагменное число F/11, так как 2^7/2 ≈ 11. Целые значения величины выдержки соответствуют стандартному ряду диафрагменных чисел.

Вместе с выдержкой, диафрагма определяет экспозицию. Таким образом, регулировка диафрагмы даёт возможность снимать при различной освещённости.

От диафрагменного числа зависит также глубина резкости, чем больше диафрагменное — тем больше глубина. Это позволяет использовать диафрагму для создания художественного эффекта. Если необходимо снять многоплановую сцену (пейзаж например), выбирается большое диафрагменное число, что делает резкой всю сцену. При съёмке какого-либо объекта на фоне обычно берут диафрагменное число поменьше, в результате фон делается несколько размытым, что обеспечивает эффект глубины.

Затво́р фотографи́ческий — устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал (например, фотоплёнку) или фотоматрицу (в цифровой фотографии). Путем открытия затвора на определенное время выдержки дозируется количество света, попадающего на чувствительную поверхность и тем самым регулируется экспозиция.

На заре фотографии фотоматериалы имели низкую чувствительность, выдержка измерялась часами, позднее — минутами и секундами, поэтому специальный механизм затвора камерам не требовался — его роль выполняла крышка объектива, а время, на которое она снималась для экспонирования фотопластинки, отсчитывалось фотографом по обычным часам или в уме. В дальнейшем требуемые выдержки сократились до десятых, сотых и тысячных долей секунды, поэтому для управления затвором потребовался достаточно точный автоматический механизм.

Затворы классифицируются по расположению в камере (апертурные: межлинзовые, залинзовые, фронтальные; фокальные) и по конструкции (дисковые; лепестковые; шторные: веерные и ламельные; затворы-жалюзи и др.).

Типы фотографических затворов

Дисковый секторный затвор

Дисковый секторный затвор состоит из вращающегося на оси металлического сектора с отверстием, который приводится в действие пружиной, связанной со спусковым рычагом.

Затворы этого типа отличаются наименьшим числом деталей, что определяет наименьшую стоимость, повышенную надёжность и уменьшение требований к точности изготовления.

Однако их существенные недостатки — громоздкость (радиус диска не менее перекрываемого отверстия) и ограниченный диапазон выдержек привели к ограниченному применению, в основном в камерах начального уровня.

Дисковый затвор имеет конструктивное сходство с обтюратором кинокамер.

[править]Затворы-жалюзи

Затворы-жалюзи применяются крайне редко, так как требуют значительного пространства между линзами объектива, однако представляют практический интерес, обладая некоторыми преимуществами.

Перекрываемое поле состоит из набора узких пластинок-ламелей, одновременно поворачивающихся вокруг осей. При открытом затворе пластинки направлены вдольоптической оси. Для закрытия затвора достаточно повернуть все пластинки на 90°. Благодаря небольшой массе каждой отдельной пластинки инерционность затвора невелика и приводной механизм отличается простотой. Радиальный затвор-жалюзи, кроме основной задачи дозирования экспозиции, выполняет роль оттенителя — компенсатора падения освещённости от центра кадра к краям; избыточная освещенность в центре гасится центральной частью затвора.

Коэффициент полезного действия затворов-жалюзи близок к КПД центральных затворов.

Центральный затвор

Затвор-диафрагма

Центральный затвор, как правило, устанавливается между линзами объектива или непосредственно за задней линзой. Он представляет собой ряд тонких сегментов, приводимых в действие системой пружин и рычагов. При экспонировании сегменты открывают действующее отверстие объектива симметрично относительно его центра и, следовательно, сразу освещают поверхность светочувствительного элемента.

Затвор-диафрагма, диафрагменный затвор — центральный затвор, максимальная степень раскрытия лепестков которого регулируется, за счёт чего затвор одновременно выполняет роль диафрагмы.

КПД центрального затвора составляет от 0,3 до 0,5, а минимальная выдержка, как правило, не короче 1/500 с (затвор-диафрагма при малых относительных отверстиях может обеспечить и более короткие выдержки, например 1/800 с в советском «ФЭД-Микрон»).

В качестве датчика времени в центральных затворах чаще всего используется простейший часовой анкерный механизм, а на коротких выдержках время открытия затвора регулируется силой натяжения пружин. Последние модели центральных затворов имеют электронный дозатор выдержки. В этих затворах лепестки удерживаются в открытом состоянии электромагнитами.

Преимущества центрального затвора:

• Не искажают фотографическое изображение эффектами временно́го параллакса, так как весь кадр экспонируется одновременно.

• Устойчиво работают на морозе, в отличие от тканевых шторных затворов (см. ниже).

• Благодаря открытию от центра к краям эффективное распределение света в световом пучке получается неравномерным по радиусу, и при этом центральная часть пучка открыта в течение большего времени, нежели края. В результате характер боке оказывается более близок к «математически правильному» распределению Гаусса. Особенно это заметно на затворах-диафрагмах.

Недостатки центрального затвора:

• Относительная сложность устройства (кроме простейших затворов с одной выдержкой).

• Сложность получения коротких выдержек. Это связано с тем, что тонкие лепестки затвора подвергаются большим нагрузкам (за очень короткое время они должны разогнаться до скорости несколько метров в секунду и более, а затем остановиться без отскоков и деформации). На практике затворы с выдержками короче 1/250 с ставят только в дорогие камеры.

• Сложность применения в однообъективных зеркальных камерах — для визирования затвор приходится держать открытым, а кадровое окно на это время закрывать от света другим механизмом (Bessamatic, «Зенит-4»).

• Оптически наивыгоднейшее место для расположения центрального затвора — между линзами объектива. Для использования сменных объективов либо приходится применять залинзовый затвор, либо сильно удорожать объективы, встраивая затвор в каждый из них (Hasselblad 500 C/M^[1]).

• Центральный затвор во время открывания и закрывания дополнительно диафрагмирует объектив, что при короткой выдержке и открытой диафрагме может сказаться на характере изображения.