Определение главного фокусного расстояния фотографического объектива требует предварительного ознакомления с так называемыми главными плоскостями.
Под главными плоскостями имеют в виду условные плоскости, перпендикулярные, стоящие под прямым углом к оптической оси линзы или фотообъектива, в которых как бы суммируется все преломляющее действие системы.
Проходя через линзу, луч света преломляется на двух ее поверхностях: сначала на первой (по ходу луча) при переходе из воздуха в стекло, затем на второй, при переходе из стекла в воздух.
На рисунке показано преломление луча AB, параллельного главной оптической оси двояковыпуклой линзы. Луч преломляется сперва в точке B, а потом в точке C. Если продолжить луч AB вправо, а луч CD влево, то они пересекутся в точке h`, где образуют некоторый угол, как бы суммирующий оба преломления. Плоскость H`, перпендикулярная оптической оси линзы OO` и проходящая через точку h`, и есть одна из главных плоскостей линзы (в данном случае задняя).
Сделав аналогичное построение для луча ab, также проходящего вдоль главной оптической оси, но направленного в обратную сторону, найдем точку h``, через которую проходит вторая главная плоскость H (в данном случае передняя).
На следующем рисунке показано положение главных плоскостей в линзах различной формы.
Точки пересечения главных плоскостей с главной оптической осью линзы или объектива называются главными, или узловыми точками. Отсчет главного фокусного расстояния линзы или объектива производят от задней главной точки вдоль оптической осси. В качестве примера на следующем рисунке показано расположение задней главной плоскости в вымышленном объективе, указаны задняя главная точка и главное фокусное расстояние.
Таким образом, главным фокусным расстоянием объектива является расстояние от задней главной точки до главного фокуса.
Поскольку объектив может быть обращен к изображения как одной, так и другой стороной, у каждого объектива имеется два главных фокуса, которые располагаются по обе стороны от объектива. Главный фокус, расположенный в предметном пространстве, называется передним фокусом, а расположенный в пространстве изображения - задним фокусом. Соответственно различают переднее и заднее фокусное расстояния.
Главное фокусное расстояние объектива - величина постоянная. Величину фокусного расстояния выражают в сантиметрах или миллиметрах и обозначают в следующем виде:
F = 13,5 см или F = 50 мм
Необходимо иметь в виду, что обозначаемое на оправе объектива число, выражающее фокусное расстояние, часто округлено и отличается от истинного. Поэтому следует отличать номинальное и фактическое фокусные расстояния.
Фокусное расстояние определяется светосилу объектива, масштаб и глубину резкости изображения.
Масштаб изображения прямо пропорционален фокусному расстоянию объектива.
Светосила обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния.
Глубина резкости изображения, построенного объективом, при прочих равных условиях тем больше, чем меньше фокусное расстояние объектива.