Obiektyw o dużej ogniskowej

2.6 Aparat fotograficzny - Fizyka dla szkół wyższych. Tom 3

Cel dydaktyczny opisywać optykę aparatu fotograficznego;

charakteryzować obraz tworzony przez aparat fotograficzny. W tym podrozdziale nauczysz się:

Aparaty fotograficzne (ang. camera) są powszechnie używane na co dzień. W latach 1825–1827 francuski wynalazca Joseph Niépce (1765–1833) z powodzeniem utrwalał obrazy przy użyciu swojego prymitywnego aparatu. Od tamtej pory w dziedzinie aparatów fotograficznych i detektorów wykorzystujących zapis fotograficzny dokonał się ogromny postęp.

Początkowo fotografie były utrwalane przy wykorzystaniu reakcji światłoczułych związków srebra, takich jak chlorek srebra lub bromek srebra. Papier fotograficzny zawierający związki srebra był używany powszechnie do czasu pojawienia się fotografii cyfrowej w latach 80. XX wieku, bazującej na detekcji obrazów przez tzw. matrycę CCD (ang. charge-coupled device). CCD to układ światłoczułych elementów półprzewodnikowych, tzw. pikseli. Każdy piksel (ang. pixel) reaguje wyłącznie na intensywność światła, lecz zastosowanie filtrów barwnych (w kolorach podstawowych: czerwonym, zielonym i niebieskim) umożliwia otrzymanie kolorowych obrazów cyfrowych (Rysunek 2.34). Przy najwyższej rozdzielczości jeden piksel matrycy CCD odpowiada jednemu pikselowi obrazu. Niekiedy, aby zmniejszyć rozmiar pliku, grupuje się kilka pikseli CCD w jeden piksel obrazu; otrzymany obraz ma mniejszą rozdzielczość i występuje w nim zjawisko pikselizacji.

Rysunek 2.34 Matryca CCD zamienia sygnały świetlne na sygnały elektryczne, jak również służy do elektronicznego przetwarzania i przechowywania obrazów. To urządzenie jest podstawowym elementem wszystkich aparatów i kamer cyfrowych, od tych wykorzystywanych w telefonach komórkowych aż po profesjonalne kamery filmowe i detektory satelitarne. Źródło: modyfikacja pracy Bruce’a Turnera

Oczywiście elektronika stanowi kluczową część aparatu cyfrowego, jednakże fizyczną podstawą działania każdego aparatu fotograficznego jest optyka. W praktyce układ optyczny aparatu fotograficznego można potraktować jak pojedynczą soczewkę z przedmiotem znajdującym się w odległości znacznie większej niż ogniskowa soczewki (Rysunek 2.35).

Rysunek 2.35 Nowoczesne aparaty cyfrowe są wyposażone w układ kilku soczewek pozwalający tworzyć wyraźne obrazy z minimalną aberracją. Kolorowy obraz jest uzyskiwany dzięki wykorzystaniu czerwonych, niebieskich i zielonych filtrów na matrycy CCD.

Na przykład aparat fotograficzny w smartfonie standardowo wyposażony jest w nieruchomą, szerokokątną soczewkę o ogniskowej około 4 ⁢ mm 4 ⁢ mm – 5 ⁢ mm 5 ⁢ mm . Ta ogniskowa jest mniej więcej równa grubości telefonu. Obraz utworzony przez soczewkę jest skupiany na matrycy CCD zamontowanej po przeciwnej stronie telefonu. W telefonie komórkowym soczewka i matryca CCD nie mogą się przesuwać względem siebie. Jak w takim razie możliwe jest uzyskanie ostrych obrazów przedmiotów zarówno odległych, jak i bliskich?

Z poprzedniego rozdziału wiemy, że ludzkie oko może ostro widzieć zarówno odległe, jak i bliskie przedmioty dzięki zmianom ogniskowej. Aparat fotograficzny w telefonie komórkowym nie może tego zrobić, ponieważ odległość od soczewki do matrycy CCD jest stała. Kluczem jest właśnie mała ogniskowa aparatu. Załóżmy, że mamy aparat z ogniskową o długości 5 ⁢ mm 5 ⁢ mm . Jaka powinna być odległość obrazu, abyśmy mogli sami zrobić sobie zdjęcie, tzw. selfie? Odległość przedmiotu dla takiego zdjęcia jest równa długości ręki, w której trzymamy telefon, czyli około 50 ⁢ cm 50 ⁢ cm . Używając równania cienkiej soczewki, możemy zapisać

1 5 ⁢ mm = 1 500 ⁢ mm + 1 d o . 1 5 ⁢ mm = 1 500 ⁢ mm + 1 d o .

Po przekształceniu otrzymujemy wyrażenie na odległość obrazu

1 d o = 1 5 ⁢ mm − 1 500 ⁢ mm . 1 d o = 1 5 ⁢ mm − 1 500 ⁢ mm .

Zauważ, że odległość przedmiotu jest 100 razy większa niż ogniskowa. Widzimy ponadto, że wyrażenie 1 ∕ 500 ⁢ mm 1 ∕ 500 ⁢ mm jest znacznie mniejsze niż 1 ∕ 5 ⁢ mm 1 ∕ 5 ⁢ mm , co oznacza, że odległość obrazu jest praktycznie równa ogniskowej aparatu. Z dokładnych obliczeń wynika, że odległość obrazu wynosi d o = 5,05 ⁢ mm d o = 5,05 ⁢ mm , wartość ta jest prawie równa ogniskowej aparatu.

Rozważmy teraz przypadek odległego przedmiotu. Powiedzmy, że chcemy zrobić zdjęcie osoby stojącej około 5 ⁢ m 5 ⁢ m od nas. Korzystając z równania cienkiej soczewki, otrzymamy wartość odległości obrazu równą 5,005 ⁢ mm 5,005 ⁢ mm . Im dalej przedmiot znajduje się od soczewki, tym bliższa wartości ogniskowej jest odległość obrazu. W skrajnym przypadku nieskończenie odległego przedmiotu odległość obrazu jest dokładnie równa ogniskowej soczewki.

Jak widać, różnica pomiędzy odległością obrazu dla selfie i dla odległego przedmiotu jest równa około 0,05 ⁢ mm 0,05 ⁢ mm , czyli około 50 ⁢ µm 50 ⁢ µm . Nawet mała odległość przedmiotu – taka jak odległość, w jakiej trzymamy aparat – jest o dwa rzędy wielkości większa od ogniskowej soczewki, w wyniku czego różnice w odległości obrazu są znikome ( 50 ⁢ µm 50 ⁢ µm to mniej niż grubość kartki papieru). Tak małe różnice nie mają większego wpływu na matrycę leżącą równo w odległości ogniskowej od soczewki. Dodatkowo jakość obrazu można zmienić, wykorzystując oprogramowanie aparatu.

W tradycyjnych aparatach fotograficznych zazwyczaj stosuje się ruchome soczewki, aby móc zmieniać odległość soczewki od obrazu (regulacja ostrości w obiektywie). Skomplikowane układy soczewek w drogich lustrzankach (ang. mirror reflex camera) oraz w obiektywach o zmiennej ogniskowej (ang. zoom) pozwalają na otrzymanie wspaniałej jakości obrazów fotograficznych. Opis optyki tych aparatów wykracza jednak poza zakres tego podręcznika.

Obiektyw fotograficzny

Środek: 1: 4-5,6 / 70-300

Prawy: 1: 4-5,6 / 10-20 Lewy: 1: 2,8 / 50 MakroŚrodek: 1: 4-5,6 / 70-300Prawy: 1: 4-5,6 / 10-20

Obiektyw fotograficzny jest zbieżny układ optyczny wykonany z kilkoma obiektywami i ewentualnie wsteczne dające prawdziwe obrazy na delikatnej powierzchni aparatu . Obiektyw charakteryzuje się przede wszystkim ogniskową (lub zakresem ogniskowych dla zoomu), maksymalną przysłoną i maksymalnym formatem powierzchni czułej (kliszy lub czujnika), z którą można go używać.

Soczewka fotograficzna lub rogówka oka pierwotnie pełniła tylko jedną funkcję: koncentrować światło (dla każdego punktu obrazu) w celu uwrażliwienia siatkówki lub fotoczujnika. To jest trochę tego, co parabola robi z odległymi sygnałami, które są zatem praktycznie równoległe. Wszystko inne: dystorsja, głębia ostrości to tylko wady systemu. Na przykład w przypadku bardzo dużego źródła światła z dużej odległości wystarczy zwykły mały otwór.

Ogromna różnorodność soczewek istnieć z powodu braku soczewki zastąpionego przez mały otwór ( otworka ) do bardzo wysokiej jakości soczewek zawiera około dwudziestu soczewki w kilku ruchomych grup i teraz często w tym silniku. Z rozwijających się automatyczny (wykorzystując AF aparatu).

Podstawowe kryteria jakości optycznej obiektywu to: zdolność rozdzielcza i kontrast , maksymalna i jednorodna transmisja światła (szybkość światła wychodzącego) (wierność kolorów), brak aberracji chromatycznej , geometrycznej , dystorsji (optycznej) i dystorsji winietowanie , odporność na flary .

Fotografowie są również wrażliwi na nieoptyczne cechy obiektywów, w zależności od ich zastosowania: niezawodność autofokusa, która jest powiązana z jego wewnętrzną elektroniką (silnik), solidność, szczelność (ochrona przed wodą, kurzem), układ i komfort obiektywu . „stosowanie dostępnych ustawień (pierścień ostrości w szczególności), masa ciała i wielkość itd

Pole widzenia

Maksymalne pole objęte obiektywem to okrąg, który zależy tylko od właściwości optycznych obiektywu. Pole pokrywane przez obiektyw zamontowany na obudowie zależy od powierzchni kliszy lub czujnika obudowy: im większy czujnik, tym większe pole pokrywane, aż do granicy maksymalnego pola samego obiektywu. Tak więc obiektyw 50mm jest uważany za „normalny” przy 24x36 (35mm ), ale jest już szerokokątnym obiektywem przy 6x6 i długą ogniskową przy mniejszych formatach.

Ogniskowa będąca samoistną daną obiektywu, nie zależy od formatu kliszy ani czujnika korpusu, na którym będzie montowany obiektyw, ale uzyskany obraz zależy od dwóch parametrów (ogniskowa obiektywu i obiektywu). Aby ułatwić porównania i wybór obiektywu, powszechną praktyką jest przeliczanie rzeczywistych ogniskowych na ich odpowiedniki 24 x 36 (patrz współczynnik konwersji ).

Obiektywy stałoogniskowe

mm f/1,8 Obiektyw stałoogniskowy Nikon 50f/1,8

Jak sama nazwa wskazuje, ich ogniskowa nie jest zmienna.

Zaleta: obiektyw stałoogniskowy daje w porównywalnej cenie lepsze wyniki niż obiektyw o zmiennej ogniskowej pod względem ostrości, kontrastu, jednorodności, ograniczenia aberracji i renderowania.

Wada: jeśli widz chce wyregulować kadrowanie, musi oddalić się lub podejść do obiektu lub zmienić obiektyw. Odpowiednik zoomu „pokrycie” wymaga wielu obiektywów i jest droższe. W przeciwnym razie konieczne będzie wykadrowanie obrazu poprzez przycięcie obrazu podczas wywoływania, a tym samym stracimy część zainteresowania precyzją obrazu przy stałej ogniskowej.

Standard

To jest podstawowy cel, który oferuje „naturalną” perspektywę, bardzo podobną do ludzkiej wizji w większości sytuacji; jego ogniskowa jest zbliżona do przekątnej powierzchni czułej (zwykle nieco dłuższa), ale. Często to optyka oferuje najlepszy stosunek jakości do ceny, ponieważ jest najłatwiejsza do zaprojektowania.

Nikon EM z nikkorem 50mm f/2

Wymiar obrazu Przekątna obrazu Ogniskowa „normalna” Czujnik „ 4/3 ” 13 mm × 17,3 mm 21,6 mm 25 mm Matryca Canon APS-C 15mm × 22mm 26,68 mm 28 mm Czujnik APS-C 16 × 24 mm 29,00 mm 28 mm 35 mm APS 16,7 mm × 25,1 mm 30,15 mm 28 mm 35 mm Czujnik 18 × 24 APS 18 × 24 mm 30,00 mm 28 mm 35 mm 24 × 36, " 35 mm" 24 × 36 mm 43,27 mm 45 mm 55 mm 120/220 , 4,5 × 6 56 × 42 mm 70,00 mm 75 mm 120/220 , 6 × 6 56 × 56 mm 79,20 mm 80 mm 120/220 , 6 × 7 56 × 68 mm 88,09 mm 90 mm Plan filmu 4 × 5 5 4"×5" 162,64 mm 150 mm

W przypadku kamery 24 × 36 o przekątnej obrazu 43 mm wszystkie ogniskowe pomiędzy 40 a 58 mm są uważane za normalne, ale najczęściej spotykanym „normalnym” obiektywem jest obiektyw 50 mm . Wartość 50 mm wybrał Oskar Barnack , twórca Leiki , która wówczas pozwalała na uzyskanie lepszej rozdzielczości niż przy krótszych ogniskowych.

Przykłady dla urządzeń optycznych 36 24 × 50 mm f/1,4; 50 mm f/1,8.

Szeroki kąt

Obiektyw o krótkiej ogniskowej (lub obiektyw szerokokątny ), obejmujący szeroki kąt widzenia. W przypadku obiektywów przeznaczonych do lustrzanek formuła jest taka jak odwrócony teleobiektyw lub „retrofokus”: mamy krótką ogniskową i wystarczający ciąg mechaniczny . Ogniskowa obiektywu szerokokątnego waha się od 14 do 35 mm (w 24 × 36).

Przykłady dla kamer 24×36: 35mm f/2.8; 28mm f/3,5; 20mm f/2.8.

Teleobiektyw

Obiektyw o ogniskowej 400 mm i przysłonie f/5,6

A teleobiektyw klatek kąt widzenia , węższy niż oprawione przez „standardowy”, dając wrażenie coraz bliżej do tematu. Jednak wynikowy obraz nie pokazuje tej samej perspektywy, punkt widzenia jest bardziej oddalony od obiektu niż przy krótszej ogniskowej.

Ogniskowa teleobiektywu jest dłuższa niż standardowa. Ogniskowa teleobiektywu wynosi 85 mm i więcej (w 24 × 36). Powyżej proporcji 5 (250 mm w formacie 24 × 36) często używa się terminu „super-teleobiektyw”.

Wzór optyczny soczewek tele były na ogół bardzo proste (2 grupy) i skomplikowane, aby zmniejszyć objętość i uzyskać dużą maksymalną otwór (5 do 7 grup) obiektywów.

Poszukiwanie kompaktowości skłoniło również niektórych producentów do zaproponowania teleobiektywów wyposażonych w soczewkę asferyczną , która jest droga w produkcji i komplikuje przetwarzanie światła.

Popularne teleobiektywy do aparatów 24 × 36: 85 mm, 135 mm, 200 mm, 300 mm.

Wyjątkowe teleobiektywy: 400mm, 500mm, 800mm.

Lustro lub soczewka katadioptryczna

Lustro Tokina 500 mm zamontowane na obudowie Pentax

Obiektywy o bardzo długich ogniskowych (500 mm i więcej) są na tyle długie (30-50 cm) i ciężkie (kilka kg), że ich użytkowanie i transport są bardzo restrykcyjne i często trzeba je montować na statywie.

Alternatywą jest zastosowanie obiektywu lustrzanego , inspirowanego teleskopami typu Schmidt Cassegrain lub Maksutov.

Zaleta: Ten typ soczewek umożliwia znaczne zmniejszenie ich długości i wagi, mając tylko dwa lusterka, ostrze zamykające i kilka lub brak soczewek. Ich koszt produkcji jest bardzo interesujący.

Wada: nie może być żadnej przesłony, przez co apertura jest stała i mała (zwykle f/8 dla 500 mm i f/11 dla 1000 mm). Elementy poza polem ostrości są podwojone (efekt „puentylisty”). Winietowanie jest ważne i kontrast zmniejszone ze względu na utrudnienia spowodowane wtórnym zwierciadle . Obecnie sprzedawane modele mają ręczne ustawianie ostrości (autofokus byłby drogi i mało użyteczny ze względu na niską przysłonę).

Obiektyw makro

Ten sam obiektyw makro o proporcjach 1:1 (u góry) i nieskończoność ostrości (na dole)

Obiektywy te są zoptymalizowane do fotografowania obiektów umieszczonych bardzo blisko (do kilkudziesięciu milimetrów) i dzięki temu uzyskują duże powiększenia. Duży ciąg, pozwalający na ciasne ogniskowanie i wysoki współczynnik odwzorowania, jest zazwyczaj uzyskiwany dzięki podwójnej spiralnej rampie ogniskowania. Zmniejszenie ogniskowej zwykle następuje jednocześnie (patrz ilustracja).

Precyzyjne ustawianie ostrości odbywa się raczej poprzez przesunięcie całego aparatu - obiektywu względem obiektu po wybraniu powiększenia pierścieniem.

Termin makrofotografii jest często używany w odniesieniu do fotografowania małych obiektów z bliska, co jest osiągalne w przypadku wielu obiektywów. Należy jednak pamiętać, że pole makrofotografii odpowiada takim sytuacjom, że wielkość obrazu tworzonego na powierzchni czułej jest co najmniej tak duża jak obiektu. Bez specjalnych akcesoriów, takich jak mieszki czy pierścienie przedłużające, obiektywy „makro” osiągające współczynnik 1 tylko zarysowują powierzchnię makrofotografii, ale z drugiej strony bardzo dobrze kryją tę z proksyfotografii , czy fotografii zbliżeniowej. Poza tym uprzywilejowanym zastosowaniem, mogą być używane do bardziej odległych obiektów, krajobrazów, pomników lub ludzi, gdzie często są tak samo skuteczne, jak zwykłe obiektywy, a ich główne przeznaczenie zapewnia na ogół bardzo dobrą rozdzielczość .

Jedną z cech obiektywów makro jest płaskość ostrości na całym polu, dzięki czemu nadają się do reprodukcji dokumentów.

Przykłady: 60mm f/2.8; 100mm f/2.8; 150mm f/2.8.

Soczewki zmiennoogniskowe

Zoom Nikkor 18-70 f / 3,5-4,5

Potocznie nazywane są zoomami . Najczęściej spotykane są trans-standardowe, ich zakres ogniskowych pokrywa się ze standardową ogniskową. Powiększenia mogą być:

zmienna przysłona: maksymalny otwór względny nie jest taki sam dla wszystkich ogniskowych (najczęstszy przypadek, zwłaszcza w obiektywach klasy podstawowej).

Przykład: 70-300 f/4-5,6: Ten obiektyw ma maksymalny otwór względny f: 4 przy 70 mm i przy f: 5,6 przy 300 mm.

Otwór stałej: the względem otwór nie jest modyfikowany przez zmianę ogniskowej.

Przykład: 24-70 f/2,8: Ten obiektyw ma maksymalny otwór względny f: 2,8 w całym zakresie ogniskowych.

Zalety : Pierścień zmiany ogniskowej zmienia ogniskową, umożliwiając ciaśniejsze lub szersze wykadrowanie obiektu, co ułatwia kadrowanie. W rzeczywistości jest to kwestia modyfikacji kąta widzenia, a więc i kadrowania przy zachowaniu tej samej odległości od obiektu. W przypadkach, w których nie zawsze można zbliżyć się do obiektu lub od niego oddalić, jest to obiektyw, który zapewnia duży komfort podczas fotografowania i pozwala w dużym stopniu na fotografowanie. lub czujnik i unikaj marnowania czasu na przycinanie podczas przetwarzania zdjęcia.

Wady : W przypadku obecnych obiektywów jakość nie zawsze jest dostępna, apertury są małe, a zatem ryzyko rozmycia ruchu (i obiektu, jeśli jest mobilny) jest większe (w słabym świetle). Poprawa czułości czujników cyfrowych częściowo kompensuje tę wadę. W przypadku zoomów o zmiennej przysłonie wymagany czas ekspozycji będzie się różnić w zależności od ogniskowej.

Z drugiej strony bardzo trudno jest zbudować tak wydajny obiektyw na wszystkich ogniskowych. Jednak ogromny postęp dokonany przez optyków od końca lat 90-tych, oferuje coraz bardziej efektywne zoomy pod względem ostrości , pokrycia światłem i deformacji .

Obiektywy w fotografii cyfrowej

W fotografii cyfrowej większość matryc ma wymiary mniejsze niż 24 x 36 mm . Zburzony zostaje wówczas zwyczaj korzystania z formatu 24x36, a ogniskowa określa kąt widzenia tylko poprzez skojarzenie z formatem matrycy. Na przykład, aby wykadrować (w tej samej odległości) jak ogniskowa 50 mm na 24x26, potrzebna jest ogniskowa od 31 do 33 mm na matrycy APS-C i 25 mm na matrycy „ 4/3 ” . Należy zastosować mnożnik równy stosunkowi między przekątną formatu 24x36 ogólnie przyjętego jako odniesienie a przekątną formatu czujnika. Współczynnik ten wynosi 1,5 do 1,7 dla czujników APS-C , 2 na czujniku „ 4/3 ”, 2,73 na czujniku „1 cal”.

Niektóre obiektywy są specjalnie zaprojektowane do aparatów APS-C. Ich zasięg jest wystarczający dla „małego” czujnika (zwykle o szerokości od 15 do 16 mm i długości od 22 do 24 mm , który jest nadal znacznie większy niż czujnik kompaktowy). Umożliwia to stosowanie soczewek o mniejszych rozmiarach (a więc generalnie tańszych w produkcji). Jeśli tego typu obiektyw zostanie zamontowany na obudowie formatu 24 x 36 mm (filmowej lub cyfrowej), uzyskany obraz będzie prezentował silne winietowanie , a nawet niemal okrągły obraz.

Tak zwane " pełnoklatkowe " aparaty cyfrowe (takie jak 6D, 5D i niektóre zakresy 1D od Canona lub FX i Z od Nikona, czy A900/A850 , A99 , A7 , A9 od Sony Alpha ) czujnik o wymiarach 24 x 36 mm . Czujniki te mają na ogół rozdzielczość większą niż 15 lub 20 megapikseli .

Podobnie jak w przypadku filmu, określone obiektywy APS-C nie nadają się do tych aparatów, ale niektóre z nich są w stanie automatycznie wykryć obecność obiektywu APS-C i przystosować się do nieruchomych zdjęć kosztem niższej rozdzielczości.

Cele specjalne

Fisheye daje krzywoliniowej perspektywę, dzięki czemu obraz podobny do tego odbijane przez zwierciadło wypukłe. Obiektywy typu „rybie oko” dla 24 × 36 mają ogniskową od 6 do 16 mm. Niektóre dają obraz obejmujący cały format; inne, okrągły obraz wpisany w format.

Bardzo konkretne cele

Większość soczewek jest zaprojektowana tak, aby dawać najlepszą jakość obrazu w świetle widzialnym oraz w powietrzu. Istnieją specjalne soczewki, korygowane do pracy w ultrafiolecie (oprócz widzialnego) lub podczerwieni .

Soczewki dające obraz o bardzo miękkich konturach (soczewki typu „soft-focus”) wykorzystywane np. do pochlebnych portretów.

W telecentryczne są powszechnie wykorzystywane w zastosowaniach wizyjnych, są używane do zapewnienia bez zniekształceń perspektywy (patrz rzut prostokątny rzut ).

Cele przegubowe

Lens-shift ( shift ) przesunięcie soczewki jest często używane do prostowania perspektyw architektonicznych.

( ) przesunięcie soczewki jest często używane do prostowania perspektyw architektonicznych. Obiektyw kołyskowy ( pochylenie ): urządzenie przechylające służy do regulacji płaszczyzny ogniskowania.

( ): urządzenie przechylające służy do regulacji płaszczyzny ogniskowania. Mieszek ( mieszek ): Mieszek umożliwia regulację pochylenia i przesunięcia ze znaczną szerokością geograficzną, jak w starych dobrych aparatach wielkoformatowych. Służy do wykonywania precyzyjnych ujęć architektonicznych. Umożliwia również makro poprzez zwiększenie szkicu (patrz Akcesoria i uzupełnienia ).

Cele ustabilizowane

W niektórych modelach obiektywów zastosowano system stabilizacji, który łagodzi wpływ ruchu aparatu na obraz, gdy aparat jest trzymany w ręku w warunkach oświetleniowych wymagających stosunkowo długiego czasu naświetlania (zwykle dłuższego odwrotności ogniskowej, tj. 1/50 drugi dla obiektywu o ogniskowej 50 mm). Obiektyw jest wyposażony w żyroskopy napędzane silnikami i czujnikami, które mierzą odchylenia obiektywu z wysoką próbką (rzędu 1000 pomiarów na sekundę); zintegrowany system przesuwa wewnętrzną grupę soczewek, aby skompensować drgania. Oszczędza to od 2 do 4 stopni (na przykład wyraźne zdjęcie z ręki z teleobiektywem 200 mm wymaga szybkości co najmniej 1/250 sekundy; ze stabilizowanym obiektywem odpowiedni wynik można uzyskać przy 1 / 60, a nawet 1/30 sekundy lub mniej).

Podobne systemy można zintegrować z cyfrowymi urządzeniami mostkowymi ; tę technikę można również zastosować do czujnika; celownik nie jest wtedy stabilizowany w przypadku kolimatora, co jest kłopotliwe przy bardzo długich ogniskowych.

Stabilizacja jest bardzo cenna, zwłaszcza w przypadku obiektywów o długiej ogniskowej, gdzie drgania aparatu są bardziej zauważalne, ale (oczywiście!) Nie kompensuje ruchu obiektu, który pozostanie rozmyty, jeśli czas ekspozycji będzie zbyt długi.

Membrana

Membrana przy pełnej aperturze, pośredniej aperturze i minimalnej aperturze.

Z wyjątkiem aparatów klasy podstawowej, wszystkie obiektywy mają tęczówkę. Jest to zespół ruchomych listew (od 5 do 10 w zależności od wielkości obiektywu i jego ceny), wewnątrz obiektywu pomiędzy przednią i tylną grupą soczewek.

Mechanizm (ręczny lub automatyczny) zmienia otwarcie i pozwala modyfikować ilość światła docierającego do wrażliwej powierzchni. Im niższa wskazana wartość (na obiektywie, w wizjerze), tym bardziej otwarta przysłona (patrz rozdział dotyczący jasności). Jednocześnie modyfikuje obszar ostrości czy głębi ostrości, co jest tym ważniejsze, że przysłona przysłony jest mała, co pozwala na zwiększenie ilości ostrych obiektów na zdjęciu.

W przypadku małych apertur zjawisko dyfrakcji pogarsza precyzję obrazu ( ostrość ). Wartość apertury, od której dyfrakcja staje się kłopotliwa, zależy głównie od wielkości powierzchni czułej i oczekiwanej rozdzielczości. Powszechnie uważa się, że granica, od której dyfrakcje są zbyt duże, to f/16 na 24 x 36, f/11 na matrycy APS-C, f:8 na matrycy „4/3”.

Zobacz także rozdział o głębi ostrości w Wikibooku o fotografii .

Ogólnie rzecz biorąc, membrana jest szeroko otwarta, aby przygotować się do strzału, aby umożliwić jasne, wygodne celowanie i ułatwić ogniskowanie. Jest zamknięty przy wartości wybranej do fotografowania.

Zaawansowane urządzenia umożliwiają wizualizację głębi ostrości podczas celowania.

Jasność i maksymalna przysłona

Apertura, oznaczona jako N = f/D, to stosunek ogniskowej obiektywu do najbardziej ograniczającej średnicy na torze optycznym. W nieruchomym układzie optycznym, bez przysłony , D oznacza źrenicę wejściową (apertura jest więc stała). W przypadku fotoobiektywów o zmiennej aperturze, D oznacza użyteczną źrenicę wejściową z uwzględnieniem apertury przysłony.

Umownie, na obiektywie przysłona jest ogólnie wyrażana w postaci f/N, to znaczy „wartość ogniskowej f podzielona przez współczynnik przysłony N”: f/2 np. dla obiektywu o ogniskowej 50 mm wskazuje maksymalną średnicę otworu przysłony (ogniskowa 25 mm = otwór / apertura = 50/25 = 2).

Konsekwencje otwarcia

Otwarcie przepony ma dwie główne konsekwencje:

Gdy apertura przysłony jest duża, przepuszcza więcej światła. Tak więc, przechodząc od jednego ustawienia przysłony do następnego, konieczne będzie zwiększenie czasu ekspozycji, aby uzyskać taką samą ekspozycję, aby skompensować mniejszą ilość światła.

Przysłona jest zwykle ustawiana na obiektywie za pomocą obrotowego pierścienia z ustawieniami wstępnymi: aktualne możliwe wartości przysłony mieszczą się w zakresie od f/1.4 do f/32. Są w postępie geometrycznym o stosunku około 1,4 (pierwiastek z 2) tak, że ilość światła jest dzielona przez 2 od jednej wartości do drugiej (ilość światła przechodzącego jest proporcjonalna do powierzchni otworu, a w związku z tym do kwadratu średnicy membrany). Zwykłe wartości to zazwyczaj:

1; (1,2 co stanowi odstępstwo od reguły); 1.4; 2; 2.8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22; 32 ...

Normalizacja tych wartości pozwala na stosowanie światłomierzy zgodnie z normą ISO.

Istnieje bezpośredni związek między aperturą obiektywu a jego polem ostrości (lub głębią ostrości ). Tak naprawdę dla danego obiektywu im większa zastosowana przysłona (liczba poniżej f/mała, np. f/1,8), tym mniej będzie rozszerzone pole ostrości (lub mniejsza będzie głębia ostrości ). Oznacza to, że przy obiektywie, który jest bardzo otwarty na fotografowanie, możliwe będzie uzyskanie w przypadku portretu wyraźnych oczu i rozmytego tła zdjęcia, a nawet rozmytego nosa .

Znaczenie maksymalnego otwarcia

Nazwa handlowa obiektywu zawiera na ogół maksymalny otwór przysłony. Łatwo zrozumieć, że poszukiwane są obiektywy o dużym maksymalnym otworze: mówi się, że są „jaśniejsze”, a czasem, że są „szybsze”, bo skraca się minimalny czas naświetlania wymagany dla danego oświetlenia. Niektóre wyjątkowe cele w handlu, na ogół stałoogniskowe 50 mm , sięgają f/1, a nawet f/0.9, ale są bardzo drogie.

Maksymalna apertura przysłony jest istotną cechą obiektywu z kilku powodów. Duże maksymalne otwarcie oznacza:

większa zdolność do fotografowania w słabym świetle.

większa zdolność do zarządzania głębią ostrości (szczególnie w przypadku portretów, w których często chcemy, aby główny obiekt wyróżniał się na bardziej rozmytym tle).

szybkość i precyzja autofokusa, pomiar odległości dokonywany na maksymalnej przysłonie

większa klarowność wizjera dla lustrzanek

Ponieważ konstrukcja obiektywu jest kwestią kompromisu (zwłaszcza między kosztem, jakością obrazu i rozmiarem), optymalne właściwości optyczne obiektywu zazwyczaj nie są osiągane przy maksymalnym otworze względnym: przy f / 2,8 obiektyw oznaczony f / 1,8 jest często lepszy od obiektywu oznaczonego f/2.8.

W zamian :

wyższy koszt produkcji (szczególnie dla długich ogniskowych)

większy rozmiar i waga

Zoomy często mają zmienny maksymalny otwór względny w zależności od użytej ogniskowej (chociaż w praktyce znacznie lepiej jest mieć stały maksymalny otwór przysłony w całym zakresie ogniskowych).

Nominał: 28-300 f/3,5-5,6 oznacza, że maksymalny otwór przysłony przy 28 mm to f/3,5, a maksymalny otwór przy 300 mm to f/5,6.

Ultrajasne soczewki

Abbe stan sinus wskazuje, że maksymalna możliwa otwór w celu uzyskania ostrego obrazu f / 0,5 o współczynniku systemu w warunkach suchych (rzeczywisty stan praktyczny dla soczewki fotograficzny z soczewek). Najjaśniejsze obiektywy fotograficzne sprzedawane publicznie mają maksymalny otwór względny około f/1. Do zastosowań profesjonalnych lub naukowych dostępne są obiektywy o maksymalnej przysłonie f/0.7.

Na przykład do swoich programów kosmicznych NASA zamówiła u producenta Carla Zeiss obiektywy o niewiarygodnie dużej aperturze; w ten sposób powstał obiektyw 50 mm f/0.7, w szczególności do fotografowania księżyca w 1966 roku.

Ten ostatni słynie z tego, że na planie filmu Barry Lyndon wykorzystał go reżyser Stanley Kubrick do kręcenia scen przy świecach.

Producent stworzył także obiektywy o aperturze f/0.55 stosowane w litografii ultrafioletowej.

Do tej pory urządzenia o aperturze większej niż f/0,5 to reflektory katadioptryczne ( „pełny Schmidt” z obserwatorium Mount Wilson z aperturą f/0,3, stosowane w spektrografii astronomicznej) lub obiektywy zanurzone w płynnym medium (oleju), np. pod mikroskopem .

Cechy i wady

Apertura fotometryczna „T”

Uwzględnia przepuszczalność soczewki. Zawsze niższa niż apertura geometryczna, jest znacznie niższa przy większości zoomów.

Ta wartość jest rzadko wskazywana na obiektywach fotograficznych. Nie ma to znaczenia przy ekspozycji dla urządzeń mierzących światło przez soczewkę (zwłaszcza refleksy).

Rezolucja

Odpowiada to sile oddzielającej . Zawsze lepiej w centrum niż na brzegach, często wyraźnie się poprawia, gdy przysłona jest przymknięta o 1 lub 2 wcięcia do f/8, a nawet f/11.

Gdy przesłona jest zbyt zamknięta, pojawiają się zjawiska dyfrakcyjne , które pogarszają rozdzielczość (przykład: zamknięcie 16 i więcej w 24 × 36).

Zniekształcenie

Może to być beczka lub podkładka . Mierzona jest w procentach, dodatnia dla deformacji beczki i ujemna dla łożyska.

Winietowanie

Wszystkie soczewki dają obraz z ciemniejszymi obwodami; mierzy się ją różnicą w IL (wskaźnik luminacji). Ten błąd może być niewidoczny (mniej niż 0,1 IL), czuły (od 0,3 IL) do irytujący (powyżej 1 IL).

Najbardziej cierpią na tę wadę obiektywy szerokokątne i zoomy, zwłaszcza te z dużą przysłoną. Jest to szczególnie widoczne na zdjęciach na czystym, jednolitym tle i na tle błękitnego nieba.

Na ogół wada winietowania zanika, gdy przesłona jest zamknięta jednym lub dwoma nacięciami.

Źle dopasowana osłona przeciwsłoneczna lub filtr mogą również powodować winietowanie (na przykład: 50 mm osłona przeciwsłoneczna używana z 35 lub 28 mm).

Renderowanie chromatyczne

Idealny obiektyw musi prawidłowo oddawać biel. Większość soczewek przepuszcza światło w kolorze żółtym lub różowym (mają „gorące” renderowanie) lub z tendencją do zielonego lub niebieskiego (oddawanie „zimne”).

Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna jest odzwierciedlona na obrazie przez rozmyte i kolorowe granice między obszarami jasnymi i ciemnymi oraz kolorowe obwódki. Zjawisko to można skorygować w pewnych granicach podczas przetwarzania zdjęć cyfrowych.

Powoduje to wrażenie utraty ostrości (rozdzielczości i lokalnego kontrastu) obrazów.

Aberracja chromatyczna w dużej mierze zależy od jakości wykonania, materiałów i obróbki powierzchni soczewek. Ze względu na większe kąty padania promieni, obiektywy szerokokątne są szczególnie podatne na to zjawisko.

Akcesoria i dodatki

osłona przeciwsłoneczna

W Osłona zapobiega obwodowej promienie świetlne (nie pochodzących z kierunkiem sfotografowany, ale raczej od strony obiektywu), od powodując niepożądane efekty świetlne na obrazie, w wyniku kolejnych odbić wewnątrz obiektywu, zwany rozbłysk . Ta ostatnia objawia się mniej lub bardziej lokalną utratą kontrastu, a kolorowe kształty często pokrywają się z pochodzeniem źródła światła odpowiedzialnego za zjawisko). Osłona przeciwsłoneczna jest również, dla wielu obiektywów, skuteczną ochroną zarówno przed uderzeniami lub różnymi czynnikami agresywnymi, które mogą dotrzeć do przedniej soczewki, ale także przed rozpryskami cieczy lub deszczem, które nawet bez zagrożenia dla materiału, mogą degradować jakość obrazu do w większym lub mniejszym stopniu.

Osłona przeciwsłoneczna jest szczególnie przydatna w jasnym świetle, blisko podświetlenia itp. Wybór osłony przeciwsłonecznej ma decydujące znaczenie w stosunku do zastosowanego obiektywu i wielkości matrycy: jeśli jest zbyt mocna, tworzy winietowanie , jeśli jest zbyt szeroka, na niewiele się zda. Zdecydowanie zaleca się stosowanie osłony przeciwsłonecznej dostarczonej przez producenta obiektywu. Jednak montaż obiektywu na korpusie z mniejszą matrycą niż ten, do którego obiektyw został zaprojektowany (zwykle obiektyw 24x36 montowany na APS-C) pozwala na zastosowanie większej osłony obiektywu. skuteczny. Konieczna jest próba wykrycia ewentualnego winietowania (na przykład poprzez skupienie jak najbliżej).

Pierścień przedłużający

Zestaw pierścieni przedłużających

Proste urządzenie mechaniczne bez zawartości optycznej, zwiększa przyciąganie obiektywu i zwiększa powiększenie przy strzelaniu „makro”. Wzrost wydruku proporcjonalnie zmniejsza aperturę fotometryczną, obraz ciemnieje.

Przednia szyba

Dopełnienie optyczne (soczewka) przymocowane z przodu obiektywu jak filtr. Zwykle jest używany do zmniejszania ogniskowej, zgodnie z jej mocą wyrażoną w dioptriach i do wykonywania zdjęć z bliska. Nie zmienia apertury obiektywu, ale zwiększa winietowanie i dyfrakcję.

Konwerter ogniskowy (podwójny, potrójny)

Podwajacz ogniskowy

Telekonwerter Olympus EC-20 2x umieszczony pomiędzy obiektywem a aparatem.

Akcesorium optyczne składające się z kilku soczewek. Umieszczony jest z tyłu obiektywu, którego ogniskowa jest mnożona przez współczynnik × 1,4, × 1,7, × 2 (podwajacz) lub × 3 (potrójny).

Zwykle używany z teleobiektywami, osiąga imponujące ogniskowe w porównaniu do rozmiaru obiektywu. Jednak maksymalna przysłona jest proporcjonalnie zmniejszona (utrata dwóch stopni przy podwajaczu), co ma wpływ na jakość obrazu. Trzeba jednak odróżnić niedrogie konwertery od niektórych modeli wysokiej jakości, które kosztują cenę pełnego obiektywu.

Należy pamiętać, że niektóre kombinacje obiektyw/konwerter są niemożliwe (tylna soczewka obiektywu styka się z soczewką konwertera), a inne są dostarczane przez producenta. Ogólnie rzecz biorąc, konwertery są szczególnie przydatne i wydajne w przypadku obiektywów o bardzo długich ogniskowych , zapewniających dobrą jasność. Przy słabo oświetlonej optyce uzyskana przysłona może stać się zbyt mała, aby system autofokusa mógł działać .

Przefiltrowany

Uzupełnienie optyczne wprowadzane przez większość czasu z przodu obiektywu (za pomocą śruby lub bagnetu) z wyjątkiem niektórych obiektywów (bardzo szerokokątne, rybie oko , teleobiektywy z dużą średnicą przedniej soczewki), gdzie znajduje się z tyłu , czasami bez demontażu soczewki, dzięki „zaworowi” lub szufladzie.

Neutralny optycznie nie ma wpływu na oddawanie barw, ale na jakość:

filtry odcieni szarości do sterowania przysłoną obiektywu,

filtr UV ograniczający niebieskawy efekt odległych plam słonecznych,

filtr polaryzacyjny przywracający kontrast krajobrazów w silnym słońcu w zenicie lub eliminujący odbicia na tafli wody.

Filtry kolorów zmieniają balans kolorów:

Filtr zimny (niebieskawy) poprawia renderowanie nieba lub kontrast śnieżnych krajobrazów i koryguje żółty odcień sztucznego oświetlenia, takiego jak żarówki.

ciepły filtr (żółty, różowy) np. dla bardziej pochlebnego portretu,

Filtr magenta koryguje zieloną poświatę sztucznej rurki luminescencyjne oświetlenie .

itp.

W fotografii cyfrowej te filtry barwne są używane coraz rzadziej, ponieważ pochłaniają dużą część światła, aby uzyskać efekt, który prawie zawsze można uzyskać w post-processingu, korygując balans bieli, i to przy znacznie większej dowolności na końcowym wynik.

Istnieje również szeroka gama filtrów efektów do tworzenia dyfrakcji, rozmycia, wielu efektów obrazu ...

Filtr może być również zabezpieczeniem przedniej soczewki obiektywu: zarysowanie lub zerwanie filtra podczas ostrych zdjęć będzie lepsze niż uszkodzenie obiektywu kosztującego kilkaset lub tysiące dolarów. Istnieją filtry neutralne specjalnie zaprojektowane do tego celu.

Miechy

Tylko mechanicznie, jest często ciężkim i zawsze nieporęcznym akcesorium. Ruch mieszków jest rzeczywiście precyzyjnie prowadzony przez jedną lub więcej szyn. Podobnie jak wydłużony pierścień, zwiększa nadruk, a tym samym możliwe powiększenie przy fotografowaniu „makro”. Jego zaletą jest to, że może zmieniać ten zanurzenie, zwykle od 50 do 150 mm.

Falownik

Adapter do montażu obiektywu do góry nogami na aparacie, również w celu zwiększenia powiększenia. W przypadku obiektywu szerokokątnego otrzymujemy współczynniki, które mogą być znacznie większe niż 2. Z mieszkiem prawie zawsze wiąże się uzyskanie wysokich współczynników powiększenia.

Kolejną zaletą tego rozwiązania jest umożliwienie pracy obiektywu w warunkach „zbliżonych” do tych, dla których został wyliczony (duża odległość przed przednią soczewką w porównaniu do małej odległości do tylnej soczewki).

Biorąc pod uwagę mechaniczne i optyczne akrobacje, które reprezentuje ten zestaw, powinien być zarezerwowany do użytku studyjnego.

Bibliografia

Załączniki

W innych projektach Wikimedia:

Linki zewnętrzne

Obiektyw o dużej ogniskowej

W pierwszym przybliżeniu, obiektyw o dużej ogniskowej lub teleobiektyw to obiektyw, którego ogniskowa jest większa niż przekątna wrażliwej powierzchni docelowej ( srebrna folia lub czujnik cyfrowy ). Zastosowanie tego typu soczewek pozwala na uzyskanie mniejszego kąta widzenia, co pozwala albo na znacznie ściślejsze kadrowanie, albo na bardziej odległy punkt widzenia. Daje zdruzgotaną perspektywę, która zbliża obiekty.

Teleobiektywy zazwyczaj składają się z zbieżnego układu optycznego przed rozbieżnym układem optycznym, co umożliwia zmniejszenie ich objętości.

Nie ma precyzyjnej definicji minimalnej ogniskowej, z której musimy mówić o dużej ogniskowej: minimalna ogniskowa zależy od wielkości celu i jego proporcji obrazu. Ogólnie przyjmuje się, że ta kategoria obejmuje wszystkie soczewki, które zapewniają kąt widzenia mniejszy niż około 45 °, co odpowiada normalnej ogniskowej , w przybliżeniu równej przekątnej obrazu na folii lub czujniku. W przypadku nośnika filmowego 35 mm (format obrazu 24 x 36 mm ) ta przekątna wynosi 43 mm , „standardowe” obiektywy do lustrzanek mają ogniskowe od 40 mm do 55 mm ; długie cele ogniskowe zaczynające się od 80 mm . W przypadku formatu 6 x 6 (cm) normalna ogniskowa wynosi 85 mm .

Zakres stosowanych ogniskowych

Zakres ogniskowych objętych różnymi długimi ogniskowymi jest znacznie szerszy niż w przypadku obiektywów szerokokątnych . Rozważ możliwości różnych ogniskowych dostępnych dla rodzaju folii pomocniczej 35 mm (obraz 24 x 36 mm ):

Ogniskowe od 85 mm do 105 mm , często używane do portretów, pozwalają zarówno na zrobienie pewnej odległości, jak i na uniknięcie zniekształceń spowodowanych zbyt bliskością twarzy.

mm Teleobiektyw Zeiss Sonnar 135

135 mm był z pewnością najbardziej kupił długi obiektyw w 1970 roku przed rozwojem zoomów . W odległości 10 metrów fotografowane pole na dużym brzegu zdjęcia ma zaledwie 2,66 metra ( pole widzenia 15 °). Ten rodzaj obiektywu jest zatem jeszcze lepszy do portretów na miejscu, szczególnie nieśmiałych modelek lub fotografa, który chce być trochę zapomniany o swoim modelu.

Ogniskowe od 150 mm do 300 mm umożliwiają „przybliżanie” bardziej oddalonych obiektów. Przy 300 mm pole pokonane z odległości 10 metrów to tylko 1,20 m na dużej krawędzi zdjęcia i 80 cm na drugiej krawędzi. Najczęściej używane przez amatorów zoomy to 70-300 mm , ale są też ponadstandardowe zoomy w zakresie od 28-200 mm do 28-300 mm .

Ogniskowe 400 mm i 500 mm to dłuższe ogniskowe, które są nawet przystępne cenowo dla fanów. Przy 500 mm pole pokonane z odległości 10 metrów to tylko 72 cm na dużej krawędzi zdjęcia, 48 cm na drugiej krawędzi lub 3,6 m na 2,4 m przy odległości 50 metrów. Soczewki te doskonale nadają się do fotograficznego polowania (fotografowanie odległych zwierząt) lub sportu.

Od 600 mm dostępne obiektywy, z wyjątkiem kilku modeli katadioptrycznych , są ciężkie i drogie oraz często wymagają użycia tyczki fotograficznej. W przypadku fotografii naziemnej rekordem ogniskowej formatu 24 x 36 wydaje się być 1200 mm od Pentaxa (1986-2000; 8,58 kg ) i od Canona , ważącego 16,5 kg , kosztującego około 100 000 euro i wymagającego okresu osiemnaście miesięcy do indywidualnego wyprodukowania (na świecie jest od 12 do 20 egzemplarzy); nie wspominając o obiektywie zmiennoogniskowym Nikkor 1200-1700, również ważącym 16 kg i mierzącym prawie 90 cm długości. Ale do zdjęcia księżyca pokrywającego prawie małą krawędź zdjęcia potrzebna jest ogniskowa 2000 mm , a jeszcze większa ogniskowa może się przydać w fotografii astronomicznej.

Ten sam krajobraz widziany z trzema optykami o różnych ogniskowych , zamontowanymi na kamerze 24 x 36

28 mm

70 mm

210 mm

Długie ogniskowe i aparaty cyfrowe

Pojawienie się cyfrowych lustrzanek jednoobiektywowych jest szczególnie interesujące ze względu na stosowanie długich ogniskowych. Rzeczywiście, ze względu na koszty produkcji, czujniki wielu cyfrowych lustrzanek jednoobiektywowych są mniejsze niż podatna na nacisk powierzchnia błony lustrzanki jednoobiektywowej 24 x 36. W związku z tym odzyskują one tylko środkową część obrazu uzyskanego z obudowy w kolorze srebrnym . W większości marek, z formatem APS-C , konieczne jest zastosowanie współczynnika mnożenia 1,5, aby znaleźć ogniskową obiektywu, który zapewniłby to samo kadrowanie w formacie 24 x 36. W firmie Canon ten współczynnik mnożenia wynosi 1, 6 na tego typu przypadku. W Sigma współczynnik wynosi 1,7. Najmniejsze matryce lustrzanek cyfrowych to te firmy Olympus ze współczynnikiem mnożenia 2 i obrazem w formacie 4/3. Istnieją oczywiście aparaty z matrycami w formacie 24 x 36 mm , głównie firmy Canon, Nikon, Pentax i Sony.

Fotograf wyposażony w aparat cyfrowy z małą matrycą (ogólnie nazywany „matrycą APS-C”) będzie mógł uzyskać duże powiększenia z lżejszymi i tańszymi obiektywami (ze względu na krótszą ogniskową) niż te, których by potrzebował , zrobić to samo zdjęcie aparatem na kliszę. Ponieważ jednak mały sensor „powiększa” środek obrazu, musi być dobrej jakości pod względem ostrości, co nie zawsze ma miejsce w przypadku zoomów używanych na ich maksymalnej ogniskowej. Należy również zauważyć, że niektóre modele lustrzanek jednoobiektywowych mogą działać przy użyciu tylko środkowej części ich czujnika: współczynnik konwersji może zatem osiągnąć lub przekroczyć 2.

Opracowany przez Olympus i Panasonic system Mikro Cztery Trzecie obejmuje cyfrowe, bezlusterkowe aparaty wyposażone w czujniki, których współczynnik konwersji w porównaniu do formatu 24x36 wynosi dwa: ramka 100 mm, podobnie jak 200 mm w formacie 24x36. System ten jest korzystny z punktu widzenia stosowania teleobiektywów, ponieważ pozwala na uzyskanie mniejszych kątów widzenia przy obiektywach o niewielkich rozmiarach i wadze oraz znacznie bardziej przystępnej cenie niż w 24x36, ze szkodą jednak na generalnie mniejszych przysłon, co producenci kompensują to układami stabilizacji (i coraz częściej układami podwójnymi, współpracującymi ze sobą aparatu i obiektywu) oraz zwiększoną jasnością wizjerów cyfrowych. System obejmuje ogniskowe do 400 mm, co odpowiada 800 mm przy 24x36.

Obliczanie pola widzenia

Kąt widzenia objęte soczewki może być obliczony przy użyciu funkcji arcus tangens funkcji matematycznej według wzoru: k = 2 x arctg (0,5 l / M ), gdzie L jest długością krawędzi obrazu lub jego przekątnej, i f ogniskowa obiektywu. Przy dużej ogniskowej i małym kącie możemy zbliżyć się do wyniku obliczenia arcus tangens. Przybliżony wzór wygląda następująco: kąt (w stopniach) = (2 × 180 × 0,5) L / (π × f ) = 57,3 L / f Dla nośnika filmowego 35 mm (współczynnik kształtu 24 × 36 mm ) pole widzenia jest zatem równa:

2 × arctan (18 / f ), czyli około 2062 / f , dla większej krawędzi obrazu,

), czyli około 2062 / , dla większej krawędzi obrazu, 2 × arctan (12 / f ), czyli około 1375 / f , dla małej krawędzi obrazu,

), czyli około 1375 / , dla małej krawędzi obrazu, 2 × arctan (21,6 / f ), czyli około 2475 / f , dla przekątnej obrazu.

Uproszczony model teleobiektywu

L1 - grupa soczewek konwergentnych

L2 - soczewki rozbieżne grupa

D - przysłona Przekrój typowego teleobiektywu- grupa soczewek konwergentnych- soczewki rozbieżne grupa- przysłona

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby a priori stworzyć potężną, długą ogniskową składającą się z pojedynczej soczewki o dużej ogniskowej. Jakość wyniku byłaby bardziej rozstrzygająca, niż gdybyśmy chcieli uzyskać obiektywy o krótkiej ogniskowej za pomocą jednego obiektywu. Niestety obiektyw złożony z jednej grupy soczewek będzie tym dłuższy, im dłuższa będzie jego ogniskowa. Biorąc pod uwagę 4 cm wewnątrz obudowy, 135 mm może mieć 9 do 10 cm , a 500 mm około 46 cm długości. Aby zredukować większość długich ogniskowych, do tylnej części obiektywu dodaje się grupę rozbieżnych soczewek, które umożliwią powiększenie obrazu wyświetlanego na folii lub czujniku, podobnie jak mnożnik ogniskowych . Ta konstrukcja jest odwrotnością mocowania „ retrofocus ”, używanego do obiektywów szerokokątnych .

Ta asymetria w konstrukcji optycznej teleobiektywu często skutkuje pojawieniem się dystorsji poduszkowej (linie proste zakrzywione w kierunku środka obrazu), ale pozostaje ona umiarkowana, wręcz pomijalna w przypadku teleobiektywów stałoogniskowych.

Jasność, główne ograniczenie obiektywów o długich ogniskowych

Pozostaje jeden obszar, w którym postęp w optyce nie zawsze umożliwi osiągnięcie lepszych wyników. Chodzi o jasność długich ogniskowych.

Jeśli potrafimy robić krótkie, ale mocne teleobiektywy, nigdy nie będziemy w stanie wyprodukować mocnych i jasnych teleobiektywów z obiektywami o małej średnicy, ponieważ jest to sprzeczne z prawami fizyki.

Pamiętaj, że (poza utratą światła przez pochłanianie lub odbicie w soczewkach) jasność ( apertura ) obiektywu zależy od stosunku średnicy źrenicy wejściowej do ogniskowej. Jeśli łatwo jest znaleźć cele otwarte na 50 mm przy obiektywie f / 1.4, które wymagają średnicy 3,5 cm , teleobiektyw 500 mm tylko f / 2 (już dwukrotnie mniej światła) powinien mieć przednią soczewkę o średnicy 25 cm .

W rezultacie pogorszona jest jasność teleobiektywów.

W niedrogich obiektywach znajdziemy:

Przysłona 85 mm f / 1.8 przy średnicy przedniej soczewki 4,7 cm ,

f / 1.8 przy średnicy przedniej soczewki 4,7 , Otwór 135 mm przy f / 2.8 przy średnicy przedniej soczewki 4,8 cm ,

przy f / 2.8 przy średnicy przedniej soczewki 4,8 , Otwór 200 mm przy f / 3,5 przy średnicy przedniej soczewki 5,7 cm ,

przy f / 3,5 przy średnicy przedniej soczewki 5,7 , Otwór 300 mm dla f / 4 przy średnicy przedniej soczewki 7,5 cm ,

f / 4 przy średnicy przedniej soczewki 7,5 , Otwór 400 mm przy f / 5,6 przy średnicy przedniej soczewki 7,2 cm ,

przy f / 5,6 przy średnicy przedniej soczewki 7,2 , Otwór 500 mm przy f / 6,3 przy średnicy przedniej soczewki 7,9 cm ...

W Mikro 4/3 Leica zaprojektowała obiektyw zmiennoogniskowy dla Lumix oferujący maksymalną ogniskową 400 mm (czyli 800 mm w 24x36) dla apertury f / 6,3 i średnicy przedniej soczewki 6 cm .

Występuje również w profesjonalnych zakresach z materiału 24x36, apertura 200 mm f / 1.8, apertura 300 mm f / 2.8 i apertura 600 mm f / 4. Ale dla podwojenia jasności, którą uzyskuje się poprzez zwiększenie średnicy przedniej soczewki o 40%, cena soczewki jest pomnożona przez co najmniej cztery. 1 200 mm Canona wymaga przedniego obiektywu o średnicy 22 cm dla przysłony f / 5,6, która byłaby mała w przypadku słabszych teleobiektywów.

Jeśli długa ogniskowa jest mniej trudna do zaprojektowania niż obiektyw szerokokątny, to bardzo długie ogniskowe są najdroższą optyką.

Stabilizatory obrazu

Niektóre soczewki są teraz wyposażone w stabilizator, który obejmuje akcelerometry , wykrywa ruchy i kompensuje je przez ruchy niektórych soczewek.

Uważa się, że umożliwia to dwukrotne do 20-krotne zwielokrotnienie czasu ekspozycji bez rozmycia w ruchu (ale to nic nie robi w przypadku poruszającego się obiektu). Najnowsze modele reklamują teraz współczynnik wzmocnienia 4. Ma to również znaczną zaletę polegającą na zatrzymywaniu obrazu w wizjerze.

Są też stabilizatory działające na matrycę aparatów cyfrowych (np. U Konica Minolta , Pentax , Panasonic , Olympus i od niedawna w Sony ). Przy znacznie niższym koszcie zaletą tych systemów jest to, że teoretycznie działają niezależnie od obiektywu, który jest zamontowany na obudowie. Nie musimy już płacić stabilizacji za każdy cel. Z drugiej strony, celowanie przez okular nie jest stabilizowane w przypadku lustrzanek (lustrzanek).

Istnieją również stabilizatory elektroniczne, które (w kamerach wideo lub niektórych aparatach cyfrowych) wykorzystują część cyfrowego czujnika do szybkiego przycinania zgodnie z mierzonymi ruchami. Ale jest to bardziej kwestia ograniczenia drgań podczas filmów niż ograniczenia rozmycia ruchu nieruchomych zdjęć.