فتحة

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 19 صور
الموسوعة الحرة

فتحات عدسة مختلفة
في علم الأحياء، تُعتبر بؤبؤة العين (التي تبدو كثقب أسود) فتحةً لها، بينما تُعتبر القزحية غشاءها. عند البشر، يمكن أن تضيق البؤبؤة إلى 2 مم ( بنسبة بؤرية 8.3) وتتسع إلى أكثر من 8 مم ( بنسبة بؤرية 2.1) لدى بعض الأفراد.
فتحة عدسة الكاميرا
تعريفات الفتحة في كتاب Glossographia Anglicana Nova لعام 1707 [ 1 ]
أيقونة الفتحة

في علم البصريات ، تُعرف فتحة النظام البصري (بما في ذلك النظام المكون من عدسة واحدة) بأنها الثقب أو الفتحة التي تحد بشكل أساسي من انتشار الضوء عبر النظام. وتحدد الفتحة حزمة من الأشعة من كل نقطة على الجسم والتي ستتجمع في مستوى الصورة .

يحتوي النظام البصري عادةً على العديد من الهياكل التي تحدّ من حزم الأشعة (المعروفة أيضًا باسم حزم الضوء). قد تكون هذه الهياكل حافة عدسة أو مرآة ، أو حلقة أو أي تركيب آخر يثبت عنصرًا بصريًا في مكانه، أو قد تكون عنصرًا خاصًا مثل الحجاب الحاجز الموضوع في المسار البصري للحد من الضوء الداخل إلى النظام. تُسمى هذه الهياكل بالحواجز ، [ 2 ] ويُعدّ حاجز الفتحة هو الحاجز الذي يُحدد بشكل أساسي مخروط الأشعة التي يستقبلها النظام البصري (انظر بؤبؤ الدخول ). ونتيجةً لذلك، فإنه يُحدد أيضًا زاوية مخروط الأشعة وسطوعها عند نقطة الصورة (انظر بؤبؤ الخروج ). تُصمم الأنظمة البصرية عادةً بحيث يكون حاجز معين هو حاجز الفتحة، ولكن من الممكن أن تعمل حواجز مختلفة كحاجز للفتحة للأجسام على مسافات مختلفة. قد تنقطع بعض الأشعة القادمة من نقاط الجسم البعيدة عن المحور البصري على أسطح أخرى غير حاجز الفتحة. يُسمى هذا بالتظليل . [ 3 ] ليس بالضرورة أن يكون حاجز الفتحة هو أصغر حاجز في النظام. يمكن أن يؤدي التكبير والتصغير بواسطة العدسات والعناصر الأخرى إلى جعل فتحة العدسة كبيرة نسبيًا بالنسبة للنظام.

في بعض السياقات، وخاصة في التصوير الفوتوغرافي وعلم الفلك ، تشير الفتحة إلى قطر فتحة العدسة التي يمر الضوء من خلالها. على سبيل المثال، في التلسكوب ، تكون فتحة العدسة عادةً هي حواف العدسة الشيئية أو المرآة (أو الحامل الذي يثبتها). عندئذٍ يُقال إن التلسكوب ذو فتحة، على سبيل المثال، 100 سنتيمتر (39 بوصة) . في التصوير الفلكي ، يمكن تحديد الفتحة كقياس خطي (على سبيل المثال، بالبوصات أو المليمترات) أو كنسبة غير بُعدية بين هذا القياس والبعد البؤري . في أنواع التصوير الأخرى، تُعطى عادةً كنسبة. 

يُفترض عادةً أن مصطلح "الفتحة" يشير إلى فتحة حاجز العدسة، ولكن في الواقع، يُستخدم مصطلحا "الفتحة" و"حاجز الفتحة" بشكل مختلط. أحيانًا تُسمى حتى الحواجز التي لا تُمثل حاجز الفتحة في النظام البصري "فتحات". لذا، من الضروري توضيح هذه المصطلحات في سياقات محددة.

تُستخدم كلمة "فتحة" أيضاً في سياقات أخرى للإشارة إلى نظام يحجب الضوء خارج منطقة معينة. ففي علم الفلك، على سبيل المثال، عادةً ما تُشير الفتحة الضوئية حول نجم ما إلى نافذة دائرية حول صورة النجم، حيث تُفترض شدة الضوء داخلها. [ 4 ]

طلب

ألفين كلارك يقوم بتلميع العدسة الموضوعية الكبيرة لمرصد يركيس ، والتي يبلغ قطرها 40 بوصة (102 سم)، في عام 1896. 

تُعدّ فتحة العدسة عنصرًا هامًا في معظم التصاميم البصرية. وتتمثل أبرز خصائصها في الحدّ من كمية الضوء التي تصل إلى مستوى الصورة/الفيلم . قد يكون هذا الحدّ حتميًا نظرًا للقيود العملية لحجم فتحة العدسة، أو مقصودًا لمنع تشبّع الكاشف أو فرط تعريض الفيلم. في كلتا الحالتين، يُحدّد حجم فتحة العدسة كمية الضوء التي يسمح النظام البصري بمرورها. كما تؤثر فتحة العدسة أيضًا على خصائص أخرى للنظام البصري.

  • يُعدّ حجم فتحة العدسة أحد العوامل المؤثرة على عمق المجال . فكلما صغر حجم الفتحة (أي زيادة رقم البؤرة )، زاد عمق المجال، لأنه يسمح بوصول زاوية أصغر من مخروط الضوء إلى مستوى الصورة، مما يقلل من انتشار صورة الجسم. ويسمح عمق المجال الأطول بظهور جميع الأجسام على مسافات متفاوتة من المشاهد في بؤرة التركيز في الوقت نفسه.
  • يحدّ الحاجز من تأثير الانحرافات البصرية عن طريق تقييد الضوء بحيث لا يصل إلى حواف العدسات، حيث تكون الانحرافات عادةً أقوى من مراكزها. إذا كانت فتحة الحاجز (وتُسمى الفتحة ) كبيرة جدًا، فستتشوه الصورة بسبب الانحرافات الأقوى. يمكن لتصاميم الأنظمة البصرية الأكثر تطورًا التخفيف من تأثير الانحرافات، مما يسمح بفتحة أكبر وبالتالي قدرة أكبر على تجميع الضوء.
  • تحدد فتحة العدسة ما إذا كانت الصورة ستظهر بها تظليل . قد تتسبب فتحات العدسة الأكبر في انخفاض شدة الضوء الواصل إلى الفيلم أو الكاشف باتجاه حواف الصورة، خاصةً عندما تصبح فتحة عدسة مختلفة هي فتحة العدسة بالنسبة للنقاط خارج المحور، وذلك بسبب قطعها كمية أكبر من الضوء مقارنةً بفتحة العدسة التي كانت فتحة العدسة على المحور البصري.
  • يُحدد موقع فتحة العدسة خاصية التمركز البؤري . فإذا كانت فتحة العدسة تقع في مستوى البؤرة الأمامية، فإنها تُصبح متمركزة بؤريًا في فضاء الصورة، أي أن الحجم الجانبي للصورة لا يتأثر بموقع فتحة العدسة. أما إذا كانت الفتحة تقع في مستوى البؤرة الخلفية، فإنها تُصبح متمركزة بؤريًا في فضاء الجسم، حيث يكون حجم الصورة غير متأثر بموقع فتحة العدسة. تُساعد خاصية التمركز البؤري على إجراء قياسات ثنائية الأبعاد دقيقة، لأن أنظمة القياس التي تعتمد على هذه الخاصية لا تتأثر بأخطاء الموضع المحوري للعينات أو المستشعر.

بالإضافة إلى فتحة العدسة، قد تحتوي عدسة التصوير على فتحة مجال واحدة أو أكثر، والتي تحد من مجال رؤية النظام . [ 5 ] [ 6 ] عندما يكون مجال الرؤية محدودًا بفتحة مجال داخل العدسة بدلاً من حافة الفيلم أو مستشعر الصورة ، فإنه ينتج عنه تظليل في الزوايا ما لم تكن الفتحة موجودة في مستوى صورة وسيط داخل العدسة. [ 7 ] لا يمثل هذا مشكلة إلا إذا كان مجال الرؤية الناتج أقل من المطلوب.

في علم الفلك، يُعدّ قطر فتحة العدسة (المعروفة بالفتحة نفسها ) معيارًا حاسمًا في تصميم التلسكوب . عمومًا، يُفضّل أن تكون الفتحة بأكبر حجم ممكن لجمع أكبر قدر من الضوء من الأجرام البعيدة المراد تصويرها. إلا أن حجم الفتحة محدود عمليًا باعتبارات تتعلق بتكلفة تصنيعها ووقتها ووزنها، فضلًا عن منع التشوهات (كما ذُكر سابقًا).

تُستخدم الفتحات أيضًا في التحكم بطاقة الليزر، وتقنية المسح الضوئي Z ذات الفتحة الضيقة ، والحيود/الأنماط، وتنظيف الشعاع. [ 8 ] تشمل تطبيقات الليزر المرشحات المكانية ، وتبديل Q ، والتحكم في الأشعة السينية عالية الكثافة.

في المجهر الضوئي، قد يُستخدم مصطلح "الفتحة" للإشارة إما إلى المكثف (الذي يُغير زاوية الضوء الساقط على العينة)، أو إلى قزحية المجال (التي تُغير مساحة الإضاءة على العينات)، أو ربما إلى العدسة الشيئية (التي تُكوّن الصور الأولية). انظر: المجهر الضوئي .

في التصوير الفوتوغرافي

فتحة عدسة الكاميرا تغلق إلى f /11 وتفتح إلى f /2

يمكن ضبط فتحة عدسة الكاميرا للتحكم في كمية الضوء الواصلة إلى الفيلم أو مستشعر الصورة . وبالتزامن مع تغيير سرعة الغالق ، يتحكم حجم الفتحة في درجة تعرض الفيلم أو مستشعر الصورة للضوء. عادةً، يتطلب الغالق السريع فتحة عدسة أكبر لضمان تعرض كافٍ للضوء، بينما يتطلب الغالق البطيء فتحة عدسة أصغر لتجنب التعرض المفرط للضوء.

رسم بياني لأحجام الفتحة المتناقصة (زيادة أرقام f ) لزيادات "التوقف الكامل" (انخفاض مساحة الفتحة بمعامل اثنين لكل زيادة توقف كامل)

يُستخدم جهاز يُسمى الحجاب الحاجز عادةً كحاجز لفتحة العدسة، ويتحكم في فتحة العدسة (مدى فتحها). يعمل الحجاب الحاجز بشكل مشابه لقزحية العين ، حيث يتحكم في القطر  الفعال لفتحة العدسة (المعروفة بالبؤبؤ في العين). يؤدي تقليل حجم فتحة العدسة (زيادة رقم f) إلى تقليل كمية الضوء الواصلة إلى المستشعر، كما يزيد من عمق المجال (عن طريق الحد من زاوية مخروط ضوء الصورة الواصل إلى المستشعر)، وهو ما يصف مدى وضوح الهدف، سواء كان أقرب أو أبعد من مستوى التركيز الفعلي. بشكل عام، كلما صغرت فتحة العدسة (زاد رقم f)، زادت المسافة التي يمكن أن يكون عليها الهدف من مستوى التركيز مع بقائه واضحًا.

تُحدد فتحة العدسة عادةً برقم f ، وهو نسبة البعد البؤري إلى قطر الفتحة الفعال (قطر بؤبؤ الدخول ). تحتوي العدسة عادةً على مجموعة من "أرقام f" المحددة التي يمكن ضبط رقم f عليها. يشير رقم f المنخفض إلى فتحة أكبر تسمح بوصول المزيد من الضوء إلى الفيلم أو مستشعر الصورة. يشير مصطلح "رقم f واحد" في التصوير الفوتوغرافي إلى تغيير في رقم f بمقدار √2 (حوالي 1.41 ) ، وهو ما يُقابله تغيير في قطر الفتحة بمقدار √2 ، والذي بدوره يُقابله تغيير في شدة الضوء بمقدار الضعف (بمقدار تغيير في مساحة الفتحة بمقدار الضعف).

وضع أولوية فتحة العدسة هو وضع تصوير شبه تلقائي يُستخدم في الكاميرات. يسمح هذا الوضع للمصور باختيار فتحة العدسة، ويترك للكاميرا تحديد سرعة الغالق، وأحيانًا حساسية ISO، للحصول على التعريض الضوئي الأمثل. يُشار إلى هذا الوضع أيضًا باسم وضع أولوية فتحة العدسة مع التعريض التلقائي، أو الوضع A، أو وضع AV (وضع قيمة فتحة العدسة)، أو الوضع شبه التلقائي. [ 9 ]

تتراوح فتحات العدسة الشائعة الاستخدام في التصوير الفوتوغرافي بين f /2.8 و f /22 أو f /2 و f /16 ، [ 10 ] وتغطي ست درجات، يمكن تقسيمها إلى واسعة ومتوسطة وضيقة بمقدار درجتين لكل منها، تقريبًا (باستخدام أرقام صحيحة) f /2 – f /4 ، و f /4 – f /8 ، و f /8 – f /16 ، أو (للعدسات ذات سرعة غالق أبطأ) f /2.8 – f /5.6 ، و f /5.6 – f /11 ، و f /11 – f /22 . هذه ليست حدودًا دقيقة، وتختلف نطاقات الفتحات باختلاف العدسات.

أقصى وأدنى فتحات

تتضمن مواصفات العدسة عادةً أقصى وأدنى فتحة عدسة، على سبيل المثال، من f /0.95 إلى f /22 . في هذه الحالة، f /0.95 هي أقصى فتحة عدسة (أوسع فتحة في إطار كامل للاستخدام العملي [ 11 ] )، و f /22 هي أدنى فتحة عدسة (أصغر فتحة). عادةً ما تكون أقصى فتحة عدسة هي الأكثر أهمية، وتُذكر دائمًا عند وصف العدسة. تُعرف هذه القيمة أيضًا باسم "سرعة" العدسة ، لأنها تؤثر على زمن التعريض. بما أن مساحة فتحة العدسة تتناسب طرديًا مع كمية الضوء الداخلة من العدسة أو النظام البصري، فإن قطر فتحة العدسة يتناسب طرديًا مع الجذر التربيعي لكمية الضوء الداخلة، وبالتالي يتناسب عكسيًا مع الجذر التربيعي لزمن التعريض المطلوب، بحيث تسمح فتحة عدسة f /2 بأزمنة تعريض تساوي ربع زمن التعريض في فتحة عدسة f /4 . ( مساحة فتحة عدسة f /2 أكبر بأربع مرات من مساحة فتحة عدسة f /4 ).

نطاق فتحة عدسة مينولتا 50 مم، f /1.4 – f /16

تُعرف العدسات ذات الفتحات f /2.8 أو أوسع باسم العدسات "السريعة"، مع أن هذا التعريف قد تغير بمرور الوقت (فعلى سبيل المثال، في أوائل القرن العشرين، كانت الفتحات الأوسع من f /6 تُعتبر سريعة). [ 12 ] تتميز أسرع العدسات المستخدمة في أفلام 35 مم الشائعة بفتحات f /1.2 أو f /1.4 ، مع وجود المزيد منها بفتحات f /1.8 و f /2.0 ، والعديد منها بفتحات f /2.8 أو أضيق؛ أما f /1.0 فهي نادرة، وإن كانت تُستخدم في بعض الأحيان. عند مقارنة العدسات "السريعة"، يجب مراعاة تنسيق الصورة المستخدم. فالعدسات المصممة لتنسيقات صغيرة مثل نصف الإطار أو APS-C تحتاج إلى إسقاط دائرة صورة أصغر بكثير من تلك المستخدمة في التصوير بتنسيقات كبيرة . وبالتالي، يمكن أن تكون العناصر البصرية المدمجة في العدسة أصغر حجمًا وأقل تكلفة.

في ظروف استثنائية، قد تتمتع العدسات بفتحات أوسع، حيث تكون أرقام f أصغر من 1.0؛ راجع سرعة العدسة: العدسات السريعة للاطلاع على قائمة مفصلة. على سبيل المثال، تتمتع كل من عدسة لايكا نوكتيلوكس-إم 50 مم ASPH الحالية وعدسة كانون 50 مم ذات محدد المدى من ستينيات القرن الماضي بفتحة قصوى تبلغ f /0.95 . [ 13 ] بدأت البدائل الأرخص بالظهور في أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، مثل عدسة كوزينا فويتلاندر f /0.95 نوكتون (متوفرة في عدة فئات).(نطاق 10.5-60  مم ) و f /0.8 (عدسات Super Nokton ذات التركيز اليدوي (29  مم ) في نظام Micro Four-Thirds ، [ 14 ] وكاميرا Venus Optics (Laowa) Argus35  مم f /0.95 . [ 11 ]

تتميز العدسات الاحترافية لبعض كاميرات الأفلام بفتحات عدسة صغيرة تصل إلى f /0.75 . يحتوي فيلم "باري ليندون " للمخرج ستانلي كوبريك على مشاهد مصورة على ضوء الشموع باستخدام عدسة ناسا/زايس 50 مم f/0.7 ، [ 15 ] وهي أسرع عدسة في تاريخ السينما. إلى جانب تكلفتها الباهظة، فإن استخدام هذه العدسات محدود بسبب عمق المجال الضحل المقابل - إذ يجب أن يكون المشهد ضحلاً، أو مصوراً من مسافة بعيدة، أو سيتم تصويره بشكل غير واضح، على الرغم من أن هذا قد يكون التأثير المطلوب. 

تتميز عدسات التكبير عادةً بفتحة عدسة قصوى نسبية (أصغر رقم بؤري) تتراوح بين f /2.8 و f /6.3 ضمن نطاقها. أما العدسات عالية الجودة، فتتميز بفتحة عدسة ثابتة، مثل f /2.8 أو f /4 ، ما يعني أن فتحة العدسة النسبية تبقى ثابتة طوال نطاق التكبير. في المقابل، تتميز عدسات التكبير الاستهلاكية الشائعة بفتحة عدسة قصوى نسبية متغيرة، نظرًا لصعوبة وتكلفة الحفاظ على تناسب فتحة العدسة القصوى مع البعد البؤري عند الأبعاد البؤرية الطويلة؛ ومن الأمثلة على نطاق فتحة العدسة المتغيرة الشائعة في عدسات التكبير الاستهلاكية: f /3.5 إلى f /5.6 .

على النقيض من ذلك، لا تعتمد فتحة العدسة الدنيا على البعد البؤري  ، بل على مدى ضيق فتحة العدسة عند إغلاقها، وليس على تصميم العدسة  . ويتم اختيارها عادةً بناءً على الجانب العملي: فالفتحات الصغيرة جدًا تُنتج حدة أقل بسبب حيود الضوء عند حوافها، بينما لا يُعد عمق المجال الإضافي مفيدًا بشكل عام، وبالتالي لا توجد فائدة تُذكر من استخدام مثل هذه الفتحات. وعليه، فإن الحد الأدنى لفتحة عدسة كاميرات DSLR عادةً ما يكون f /16 أو f /22 أو f /32 ، بينما قد تصل في الكاميرات ذات التنسيق الكبير إلى f /64 ، كما يتضح من اسم المجموعة f/64 . ومع ذلك، يُعد عمق المجال عاملاً مهمًا في التصوير الماكرو ، حيث تُستخدم فتحات أصغر. على سبيل المثال، يمكن أن تصل الفتحة الفعالة لعدسة Canon MP-E 65mm (بسبب التكبير) إلى f /96 . أما عدسة Lensbaby الإبداعية ذات الثقب الصغير ، فتبلغ فتحتها f /177 فقط . [ 16 ]

مساحة الفتحة

تتناسب كمية الضوء التي يلتقطها النظام البصري مع مساحة بؤبؤ الدخول الذي يمثل صورة الجسم في الفضاء الخارجي لفتحة النظام، وتساوي:

أرهـأ=π(د2)2=π(و2شمال)2{\displaystyle \mathrm {Area} =\pi \left({D \over 2}\right)^{2}=\pi \left({f \over 2N}\right)^{2}}

حيث ترتبط الأشكال المتكافئة عبر العدد البؤري N = f / D ، مع البعد البؤري f وقطر بؤبؤ الدخول D.

لا يلزم معرفة قيمة البعد البؤري عند مقارنة عدستين لهما نفس البعد البؤري؛ يمكن استخدام قيمة 1 بدلاً من ذلك، ويمكن حذف العوامل الأخرى أيضًا، مما يترك مساحة تتناسب مع مربع مقلوب العدد البؤري N.

إذا كانت لكاميرتين مختلفتين في الحجم والبعد البؤري نفس زاوية الرؤية ومساحة فتحة العدسة، فإنهما تجمعان نفس كمية الضوء من المشهد. في هذه الحالة، يعتمد سطوع مستوى البؤرة النسبي فقط على رقم البؤرة ( N) ، لذا يكون أقل في الكاميرا ذات الحجم الأكبر والبعد البؤري الأطول ورقم البؤرة الأعلى. هذا بافتراض أن العدستين لهما نفس معامل النفاذية.

التحكم في فتحة العدسة

آلية فتحة عدسة كانون 50 مم f/1.8 II، ذات خمس شفرات

على الرغم من أن توركيل كورلينغ قد اخترع في وقت مبكر من عام 1933 نظام التحكم التلقائي في فتحة العدسة وحصل على براءة اختراعه لكاميرا جرافلكس ذات التنسيق الكبير، [ 17 ] إلا أن هذه الميزة لم تكن متوفرة في جميع كاميرات SLR ذات العدسة الأحادية مقاس 35 مم في تلك الفترة. فمع فتحة عدسة صغيرة، كانت هذه الميزة تُظلم عدسة الكاميرا، مما يُصعّب الرؤية والتركيز وتكوين الصورة. [ 18 ] وقد مكّن تصميم كورلينغ من الرؤية بفتحة عدسة كاملة للتركيز الدقيق، حيث تُغلق العدسة إلى الفتحة المُحددة مسبقًا عند الضغط على زر الغالق، مع مزامنة إطلاق وحدة الفلاش في الوقت نفسه. ومنذ عام 1956، طوّر مُصنّعو كاميرات SLR بشكل منفصل نظام التحكم التلقائي في فتحة العدسة (مثل نظام Miranda T 'Pressure Automatic Diaphragm'، وحلول أخرى في كاميرتي Exakta Varex IIa و Praktica FX2 )، مما يسمح بالرؤية عند أقصى فتحة للعدسة، ثم إغلاق العدسة إلى فتحة العمل عند لحظة التعريض، وإعادة العدسة إلى أقصى فتحة بعد ذلك. [ 19 ] كانت أولى كاميرات SLR المزودة بمقاييس داخلية ( مقياس الضوء عبر العدسة أو TTL ) (مثل كاميرا Pentax Spotmatic ) تتطلب تضييق فتحة العدسة إلى أقصى حد ممكن عند أخذ قراءة المقياس. وسرعان ما أضافت الطرازات اللاحقة وصلة ميكانيكية بين العدسة وجسم الكاميرا، مما يشير إلى فتحة العدسة المناسبة للكاميرا للتعريض، مع السماح للعدسة بأن تكون على أقصى فتحة لها لتكوين الصورة والتركيز؛ [ 19 ] وأصبحت هذه الميزة تُعرف باسم قياس الضوء بفتحة العدسة المفتوحة .

بالنسبة لبعض العدسات، بما في ذلك بعض العدسات المقربة الطويلة ، والعدسات المثبتة على منفاخ ، وعدسات التحكم في المنظور وعدسات الإمالة/الإزاحة ، كان الربط الميكانيكي غير عملي، [ 19 ] ولم يكن التحكم التلقائي في فتحة العدسة متاحًا. تضمنت العديد من هذه العدسات ميزة تُعرف باسم "فتحة العدسة المُسبقة الضبط"، [ 19 ] [ 20 ] والتي تسمح بضبط العدسة على فتحة العمل ثم التبديل بسرعة بين فتحة العمل وفتحة العدسة الكاملة دون الحاجة إلى النظر إلى مفتاح التحكم في فتحة العدسة. قد تتضمن العملية النموذجية تحديد التكوين التقريبي، وضبط فتحة العدسة المُسبقة الضبط للقياس، والعودة إلى فتحة العدسة الكاملة لإجراء فحص نهائي للتركيز والتكوين، والتركيز، وأخيرًا، العودة إلى فتحة العدسة المُسبقة الضبط قبل التعريض مباشرةً. على الرغم من أن هذه العملية أسهل قليلاً من القياس باستخدام فتحة عدسة ضيقة، إلا أنها أقل ملاءمة من التشغيل التلقائي. اتخذت عناصر التحكم في فتحة العدسة المُسبقة الضبط أشكالًا متعددة؛ وكان الشكل الأكثر شيوعًا هو استخدام حلقتين أساسيتين لفتحة العدسة، حيث تقوم إحدى الحلقتين بضبط فتحة العدسة والأخرى تعمل كحاجز عند التبديل إلى فتحة العمل. من أمثلة العدسات المزودة بهذا النوع من التحكم المسبق في فتحة العدسة عدسة نيكون PC Nikkor 28  مم f /3.5 وعدسة SMC Pentax Shift 6×7 75 مم f /4.5 . أما عدسة نيكون PC Micro-Nikkor 85 مم f /2.8D فتتضمن زر ضغط ميكانيكيًا يضبط فتحة العدسة عند الضغط عليه، ويعيدها إلى أقصى فتحة عند الضغط عليه مرة أخرى.  

تتميز عدسات كانون EF ، التي طُرحت عام 1987، [ 21 ] بأغشية كهرومغناطيسية، [ 22 ] مما يُغني عن الحاجة إلى وصلة ميكانيكية بين الكاميرا والعدسة، ويتيح التحكم التلقائي في فتحة العدسة مع عدسات كانون TS-E ذات خاصية الإمالة/الإزاحة. كما تتميز عدسات نيكون PC-E للتحكم في المنظور، [ 23 ] التي طُرحت عام 2008، بأغشية كهرومغناطيسية، [ 24 ] وهي ميزة أُضيفت إلى سلسلة عدساتها من النوع E عام 2013.

الفتحة المثلى

تعتمد الفتحة المثلى على كل من البصريات (عمق المشهد مقابل الانعراج)، وعلى أداء العدسة.

بصريًا، عند تضييق فتحة العدسة، يقلّ ضبابية عدم التركيز عند حدود عمق المجال، بينما تزداد ضبابية الحيود. يشير وجود هذين العاملين المتعارضين إلى نقطة يكون عندها إجمالي بقعة الضبابية في أدنى مستوياته ( جيبسون 1975 ، 64)؛ عند هذه النقطة، يكون رقم البؤرة (f -number) مثاليًا لحدة الصورة، لعمق المجال المحدد هذا [ 25 ]  - فتحة عدسة أوسع ( رقم بؤري أقل ) تُسبب عدم تركيز أكبر، بينما فتحة عدسة أضيق ( رقم بؤري أعلى ) تُسبب حيودًا أكبر.

من ناحية الأداء، لا تُقدّم العدسات عادةً أفضل أداء لها عند فتحها بالكامل، وبالتالي تتمتع بحدة أفضل عند تضييق فتحة العدسة قليلاً  - وهذا يعني حدة الصورة في مستوى التركيز الحرج ، بغض النظر عن عمق المجال. بعد حد معين، لا يُحسّن تضييق فتحة العدسة من حدة الصورة، ويبدأ حيود الضوء عند حواف الفتحة بالتأثير بشكل ملحوظ على جودة الصورة. وعليه، توجد نقطة مثالية، عادةً ما تكون في نطاق f /4 إلى f /8 ، حسب العدسة، حيث تكون حدة الصورة في أفضل حالاتها، مع العلم أن بعض العدسات مصممة لتقديم أفضل أداء عند فتحها بالكامل. وتختلف أهمية هذا الأمر بين العدسات، وتتباين الآراء حول مدى تأثيره العملي.

بينما يمكن تحديد فتحة العدسة المثلى ميكانيكيًا، فإن مستوى الحدة المطلوب يعتمد على كيفية استخدام الصورة  . فإذا عُرضت الصورة النهائية في ظروف عادية (مثل صورة بحجم 8×10 بوصات تُعرض من مسافة 10 بوصات)، فقد يكفي تحديد رقم البؤرة (f -number) باستخدام معايير الحد الأدنى المطلوب للحدة، وقد لا يكون هناك فائدة عملية من تقليل حجم منطقة التشويش. لكن هذا قد لا ينطبق إذا عُرضت الصورة النهائية في ظروف أكثر تطلبًا، مثل صورة نهائية كبيرة جدًا تُعرض من مسافة عادية، أو جزء من صورة مُكبّر إلى حجمه الطبيعي ( هانزما، 1996 ). ويشير هانزما أيضًا إلى أن حجم الصورة النهائية قد لا يكون معروفًا عند التقاط الصورة، وأن الحصول على أقصى حدة ممكنة عمليًا يسمح باتخاذ قرار تكبير الصورة النهائية لاحقًا؛ انظر أيضًا: الحدة الحرجة .

في علم الأحياء

اتساع وانقباض حدقة العين، يتم التحكم فيه بوعي

في العديد من الأنظمة البصرية الحية ، تتكون العين من قزحية تُعدّل حجم البؤبؤ الذي يدخل الضوء من خلاله. تُشبه القزحية الحجاب الحاجز، بينما يُشبه البؤبؤ (وهو الفتحة القابلة للتعديل في القزحية) فتحة العدسة. يتسبب انكسار الضوء في القرنية في اختلاف فتحة العدسة الفعالة ( بؤبؤ الدخول في مصطلحات علم البصريات) اختلافًا طفيفًا عن قطر البؤبؤ الفعلي. يبلغ  قطر بؤبؤ الدخول عادةً حوالي 4 مم، على الرغم من أنه قد يتراوح من 2  مم ( f /8.3 ) في مكان مضاء جيدًا إلى 8 مم ( f /2.1 ) في الظلام كجزء من عملية التكيف . في حالات نادرة، يستطيع بعض الأفراد توسيع حدقة العين إلى ما يزيد عن 8 مم (في الإضاءة الخافتة ، وهو ما يقارب الحد الأقصى لحجم القزحية). يبلغ متوسط ​​قطر القزحية لدى البشر حوالي 11.5 مم، [ 26 ] مما يؤثر بطبيعة الحال على الحجم الأقصى للحدقة، حيث تتميز الحدقات الأكبر حجماً بقدرتها على التوسع إلى أقصى حد مقارنةً بالحدقات الأصغر حجماً. كما يقل حجم الحد الأقصى للحدقة المتوسعة مع التقدم في العمر.   

تتسع حدقة العين في الظلام للسماح بدخول المزيد من الضوء. هذه الحدقة متسعة بشكل غير عادي للتكيف مع الظلام، حيث أن التوسع إلى هذا الحد يتطلب عادةً استخدام عوامل موسعة للحدقة.

تتحكم القزحية في حجم البؤبؤ عبر مجموعتين متكاملتين من العضلات، هما العضلة العاصرة والعضلة الموسعة، واللتان تُعصَّبان بواسطة الجهاز العصبي السمبثاوي والباراسمبثاوي على التوالي، وتعملان على تضييق البؤبؤ وتوسيعه على التوالي . تتأثر حالة البؤبؤ بشكل كبير بعوامل مختلفة ، أهمها الضوء (أو غيابه)، بالإضافة إلى الحالة العاطفية ، والاهتمام بموضوع الانتباه، والإثارة ، والتحفيز الجنسي ، [ 27 ] والنشاط البدني، [ 28 ] وحالة التكيف البصري ، [ 29 ] والعبء المعرفي . [ 30 ] أما مجال الرؤية فلا يتأثر بحجم البؤبؤ.

يستطيع بعض الأفراد أيضًا التحكم اليدوي والإرادي المباشر في عضلات قزحية العين، وبالتالي يمكنهم تضييق وتوسيع حدقة العين طوعًا عند الطلب. [ 31 ] ومع ذلك، فإن هذه القدرة نادرة، واستخداماتها أو مزاياها المحتملة غير واضحة.

نطاق فتحة العدسة المكافئ

في التصوير الرقمي، يُعتبر نطاق فتحة العدسة المكافئة لعدسة 35 مم أحيانًا أكثر أهمية من رقم f الفعلي. فتحة العدسة المكافئة هي رقم f المُعدّل ليتوافق مع رقم f لعدسة بنفس قطر فتحة العدسة المطلقة ذات البعد البؤري المكافئ لعدسة 35 مم . من المتوقع أن تؤدي أرقام f المكافئة الأصغر إلى جودة صورة أعلى نظرًا لزيادة كمية الضوء الكلي من الهدف، بالإضافة إلى تقليل عمق المجال. على سبيل المثال، تستخدم كاميرا سوني سايبر شوت DSC-RX10 مستشعرًا بحجم 1 بوصة، وعدسة 24-200  مم بفتحة عدسة قصوى ثابتة على طول نطاق التكبير؛ f /2.8 لها نطاق فتحة عدسة مكافئة f /7.6 ، وهو رقم f مكافئ أقل من بعض كاميرات f /2.8 الأخرى ذات المستشعرات الأصغر. [ 32 ]

مع ذلك، تُشير الأبحاث البصرية الحديثة إلى أن حجم المستشعر لا يؤثر فعليًا على عمق المجال في الصورة. [ 33 ] لا يتغير رقم فتحة العدسة (f-number) بتغير حجم مستشعر الكاميرا، لأنه نسبة تتعلق فقط بخصائص العدسة. بدلًا من ذلك، فإن عامل الاقتصاص الأعلى الناتج عن صغر حجم المستشعر يعني أنه للحصول على تأطير متساوٍ للموضوع، يجب التقاط الصورة من مسافة أبعد، مما ينتج عنه خلفية أقل ضبابية، وبالتالي تغيير عمق المجال المُدرَك. وبالمثل، فإن صغر حجم المستشعر مع فتحة عدسة مكافئة سيؤدي إلى صورة أغمق بسبب كثافة البكسل في المستشعرات الأصغر ذات الميغابكسل المكافئة. يتطلب كل موقع ضوئي على مستشعر الكاميرا مساحة سطحية معينة غير حساسة للضوء، وهو عامل يؤدي إلى اختلافات في تباعد البكسل وتغيرات في نسبة الإشارة إلى الضوضاء . مع ذلك، فإن تغير عمق المجال، [ 34 ] والتغير المُدرَك في حساسية الضوء [ 35 ] ليسا نتيجة لفتحة العدسة. بدلاً من ذلك، يمكن اعتبار الفتحة المكافئة بمثابة قاعدة عامة للحكم على كيفية تأثير التغييرات في حجم المستشعر على الصورة، حتى لو كانت خصائص مثل كثافة البكسل والمسافة من الموضوع هي الأسباب الفعلية للتغييرات في الصورة.

في المسح الضوئي أو أخذ العينات

يُستخدم مصطلحا "فتحة المسح" و "فتحة أخذ العينات" عادةً للإشارة إلى الفتحة التي تُؤخذ من خلالها عينة من الصورة، أو تُمسح ضوئيًا، كما هو الحال في الماسح الضوئي الأسطواني ، أو مستشعر الصورة ، أو جهاز التقاط الإشارة في التلفزيون. قد تكون فتحة أخذ العينات فتحة بصرية فعلية، أي فتحة صغيرة في الفضاء، أو قد تكون فتحة زمنية لأخذ عينات من شكل موجة الإشارة.

على سبيل المثال، يتم تحديد حبيبات الفيلم كميًا من خلال قياس تقلبات كثافة الفيلم كما تُرى من خلال  فتحة أخذ عينات 0.048 مم.

شعار مختبرات أبيرتشر ساينس

شركة "أبيرتشر ساينس"، وهي شركة خيالية في عالم "بورتال" الخيالي ، سميت على اسم النظام البصري. يُظهر شعار الشركة فتحةً بشكلٍ بارز، وقد أصبح رمزًا للسلسلة، والشركة الخيالية، ومركز "أبيرتشر ساينس" للتطوير بمساعدة الحاسوب الذي تدور فيه أحداث سلسلة الألعاب. [ 36 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ توماس بلونت ، غلوسوغرافيا أنجليكانا نوفا: أو قاموس، يشرح الكلمات الصعبة من أي لغة، المستخدمة حاليًا في اللغة الإنجليزية، مع أصولها وتعريفاتها، إلخ. كما يشرح مصطلحات اللاهوت والقانون والطب والرياضيات والتاريخ والزراعة والمنطق والميتافيزيقا والنحو والشعر والموسيقى وعلم الشعارات والهندسة المعمارية والرسم والحرب وجميع الفنون والعلوم الأخرى، من أفضل المؤلفين المعاصرين، مثل السير إسحاق نيوتن، والدكتور هاريس، والدكتور غريغوري، والسيد لوك، والسيد إيفلين، والسيد درايدن، والسيد بلانت، إلخ. ، لندن، 1707.
  2. ↑ "نقاط التعريض في التصوير الفوتوغرافي - دليل للمبتدئين" . مجلة فوتوغرافي لايف . 16 يناير 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 مايو 2019 .
  3. ↑ هيشت، يوجين (2017). "5.3.2 بؤبؤ الدخول والخروج". البصريات ( الطبعة الخامسة). بيرسون. ISBN  978-1-292-09693-3.
  4. ↑ نيكولاس إيتون، بيتر دبليو. دريبر وألاسدير ألان، تقنيات قياس الضوء بالفتحة ، مؤرشف في 11 مارس 2007 في Wayback Machine في PHOTOM - حزمة قياس الضوء، 20 أغسطس 2002
  5. ↑ هيشت، يوجين (2017). "5.3.1 فتحة العدسة وحواجز المجال". البصريات ( الطبعة الخامسة). بيرسون. ISBN  978-1-292-09693-3.
  6. ↑ "التوقف الميداني: نظرة من وراء الكواليس على مجال رؤية المنظار" . مراجعات أفضل المناظير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2026 .
  7. ↑ باشوتا، روديجر. "محطات التوقف الميدانية" . موسوعة RP Photonics . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2026 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
  8. ↑ رشيديان وزيري، م. ر. (2015). "دور الفتحة في تجارب المسح Z: دراسة بارامترية". الفيزياء الصينية ب . 24 (11) 114206. Bibcode : 2015ChPhB..24k4206R . doi : 10.1088/1674-1056/24/11/114206 . S2CID 250753283 . 
  9. ↑ "فتحة العدسة وسرعة الغالق في الكاميرات الرقمية" . elite-cameras.com . مؤرشف من الأصل في 20 يونيو 2006. تم الاطلاع عليه في 20 يونيو 2006 .(الرابط الأصلي لم يعد يعمل، ولكن تم حفظ الصفحة بواسطة archive.org)
  10. ↑ "ما هي... الفتحة؟" . مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه في 13 يونيو 2010 .
  11. 1 2 واين (3 مايو 2021). "عدسات Argus -Laowa ذات الفتحة الكبيرة f/0.95 - عدسة فائقة السرعة" . تم الاطلاع عليه في 6 سبتمبر 2021 .
  12. ↑ "أساسيات التصوير الفوتوغرافي: دليل للمبتدئين" . 31 أغسطس 2021.
  13. ↑ ماهوني، جون (10 سبتمبر 2008). "عدسة لايكا نوكتيلوكس 50 مم f/0.95 بقيمة 11000 دولار هي عين بومة للرؤية الليلية لكاميرتك" . gizmodo.com . تم الاطلاع عليه في 15 أبريل 2018 .
  14. ↑ "عدسات تثبيت نظام Micro Four Thirds" . كوزينا فويتلاندر . ١٩ سبتمبر ٢٠٢١. مؤرشف من الأصل في ٢١ مايو ٢٠٢٢. تم الاطلاع عليه في ١٥ سبتمبر ٢٠٢٣ .
  15. ↑ لايتمان، هيرب أ.؛ ديجوليو، إد (16 مارس 2018) [مارس 1976]. "تصوير فيلم كوبريك 'باري ليندون'"" . American Cinematographer . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2023. تم الاسترجاع في 15 سبتمبر 2023 .
  16. ↑ "التصوير بتقنية الثقب الدقيق ولوحة المنطقة لكاميرات SLR" . عدسة Lensbaby ذات الثقب الدقيق . مؤرشفة من الأصل في 1 مايو 2011.
  17. ↑ "براءة اختراع أمريكية رقم 2,029,238 آلية الكاميرا، طلب بتاريخ 4 يونيو 1933" (PDF) .
  18. ↑ شيبمان، كارل (1977). دليل مصوري الكاميرات ذات العدسة الأحادية العاكسة . توسون، أريزونا: كتب إتش بي. ص 53. رقم ISBN  0-912656-59-X.
  19. 1 2 3 4 سيدني ف. راي. هندسة تكوين الصورة. في كتاب دليل التصوير الفوتوغرافي: التصوير الفوتوغرافي والرقمي ، الطبعة التاسعة، الصفحات 136-137. تحرير رالف إي. جاكوبسون، وسيدني ف. راي، وجيفري ج. أتيريدج، ونورمان ر. أكسفورد. أكسفورد: فوكال برس، 2000. ISBN 0-240-51574-9
  20. ↑ ب. "موس" بيترسون. دليل نظام نيكون . نيويورك: دار إيمجز برس، 1997، الصفحات 42-43. ISBN 0-929667-03-4
  21. ↑ متحف كاميرات كانون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2008.
  22. ↑ EF Lens Work III: The Eyes of EOS . Tokyo: Canon Inc., 2003, pp. 190–191.
  23. ↑ موقع نيكون الولايات المتحدة الأمريكية مؤرشف بتاريخ 12 ديسمبر 2008 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2008.
  24. ↑ كتيب مقارنة منتجات نيكون PC-E، مؤرشف بتاريخ 17 ديسمبر 2008 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2008.
  25. ↑ "الحيود والفتحة المثلى - حجم التنسيق وقيود الحيود على الحدة" . www.bobatkins.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018 .
  26. ↑ روفر، فلوريان؛ شرودر، أنكه؛ إرب، كارل (أبريل 2005). "قطر القرنية من الحافة البيضاء إلى الحافة البيضاء: القيم الطبيعية لدى الأصحاء التي تم الحصول عليها باستخدام نظام Orbscan II لتصوير القرنية". القرنية . 24 (3): 259-261 . doi : 10.1097/01.ico.0000148312.01805.53 . ISSN 0277-3740 . PMID 15778595 .  
  27. ↑ هيس إي إتش ، بولت جيه إم (أغسطس 1960). "حجم بؤبؤ العين وعلاقته بقيمة جاذبية المحفزات البصرية". مجلة ساينس . 132 (3423): 349-350 . Bibcode : 1960Sci...132..349H . doi : 10.1126 / science.132.3423.349 . PMID 14401489. S2CID 12857616 .  
  28. ↑ كواميزو، ريوتا؛ يامازاكي، يوداي؛ أويكي، ناوكي؛ أوتشي، جينتا؛ سوابي، كازويا؛ سويا، هيدياكي (24 سبتمبر 2022). "استثارة حدقة العين المرتبطة بالتمارين الخفيفة جدًا: نمط توسع حدقة العين أثناء التمارين المتدرجة" . مجلة العلوم الفيزيولوجية . 72 (1): 23. doi : 10.1186/s12576-022-00849-x . ISSN 1880-6562 . PMC 10717467. PMID 36153491 .   
  29. ↑ دراغوي، فالنتين. "الفصل السابع: الجهاز الحركي للعين" . علم الأعصاب على الإنترنت: كتاب إلكتروني في علم الأعصاب . قسم علم الأحياء العصبية والتشريح، كلية الطب بجامعة تكساس في هيوستن. مؤرشف من الأصل في 2 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2012 .
  30. ↑ كانيمان د، بيتي ج (ديسمبر 1966). " قطر الحدقة وتأثيره على الذاكرة". مجلة ساينس . 154 (3756): 1583-1585 . Bibcode : 1966Sci...154.1583K . doi : 10.1126/science.154.3756.1583 . PMID 5924930. S2CID 22762466 .  
  31. ↑ إيبرهاردت، ليزا ف.؛ غرون، جورج؛ أولريش، مارتن؛ هوكوف، أنكه؛ ستراوخ، كريستوف (1 أكتوبر 2021). "التحكم الإرادي المباشر في انقباض وتوسع حدقة العين: أدلة استكشافية من قياس حدقة العين، وقياس البصر، والتوصيل الجلدي، والإدراك، والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي" . المجلة الدولية لعلم وظائف الأعضاء النفسية . 168 : 33-42 . doi : 10.1016/j.ijpsycho.2021.08.001 . ISSN 0167-8760 . PMID 34391820 .  
  32. ↑ آر بتلر. "مراجعة الانطباعات الأولى عن كاميرا سوني سايبر شوت دي إس سي آر إكس 10" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يناير 2014 .
  33. ↑ ناندو هارمسن (8 ديسمبر 2018). "فهم كيفية تأثير حجم المستشعر على عمق المجال" . تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2023 .
  34. ↑ تود فورينكامب. "عمق المجال: الخرافات" . تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2023 .
  35. ↑ "حجم مستشعر الكاميرا في التصوير الفوتوغرافي" . 20 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2023 .
  36. ↑ فان بوركليو، ميغان (24 مارس 2010). "أبيرتشر ساينس: تاريخ" . جيم إنفورمر . مؤرشف من الأصل في 27 مارس 2010. تم الاسترجاع في 24 مارس 2010 .
  • جيبسون، إتش. لو. 1975. التصوير الفوتوغرافي عن قرب والتصوير الفوتوغرافي الماكرو . الطبعة الثانية المجمعة. منشورات كوداك رقم N-16. روتشستر، نيويورك: شركة إيستمان كوداك ، المجلد  الثاني: التصوير الفوتوغرافي الماكرو. ISBN 0-87985-160-0
  • هانزما، بول ك. 1996. ضبط تركيز الكاميرا عمليًا. تقنيات التصوير ، مارس/أبريل 1996، 54-57. متوفر كصور GIF على صفحة التنسيق الكبير .