Obiektyw fotograficzny - Polski Serwis Naukowy

Obiektyw do aparatu wielkoformatowego

Zestaw obiektywów do lustrzanki jednoobiektywowej: 1:2,8/50 Macro, 1:4-5.6/70-300 oraz 1:4-5.6/10-20

Obiektyw fotograficzny – układ optyczny (ewentualnie pojedyncza soczewka), który w aparacie fotograficznym tworzy na matówce, błonie fotograficznej albo światłoczułej matrycy CCD lub CMOS obraz widzianych obiektów.

Krzywizna pola to w optyce jedna z aberracji optycznych, czyli wad układów optycznych. Polega na tym, że wiązka promieni świetlnych wychodząca z punktu położonego poza osią optyczną tworzy po przejściu przez układ plamkę zogniskowaną zamiast na płaszczyźnie obrazowej, na czaszy wklęsłej lub wypukłej. Stopień zniekształcenia jest tym większy, im dalej od osi optycznej układu znajduje się źródło światła. Krzywizna pola objawia się np. w niemożności zogniskowania obrazu na płaskiej kliszy. Jeśli na środku kadru obraz jest ostry, to na brzegach już nie, bo promienie brzegowe ogniskują się za daleko lub za blisko. Można z nią walczyć odpowiednio wyginając kliszę w wycinek sfery, jak w astronomicznych kamerach Schmidta, lub odpowiednio projektując wielosoczewkowy obiektyw, tak aby był wolny od tej wady. Przykładowo krzywizna pola lustra wklęsłego jest porównywalna z jego ogniskową.
Obiektyw lustrzany – rodzaj teleobiektywu, w którym oprócz soczewek wykorzystano także lustra paraboliczne. Uzyskano dzięki temu zasadnicze skrócenie długości obudowy (przy wzroście jej średnicy), oraz zmniejszenie masy. Budowę ma zbliżoną do teleskopu zwierciadlanego w układzie Maksutova-Cassegraina. Wadą jest brzydki bokeh (jasne punkty poza płaszczyzną ostrości oddawane są jako ciemne krążki z jasnym brzegiem) oraz brak możliwości zmiany przysłony (stałe światło).

Za wynalazcę soczewkowego obiektywu fotograficznego uważa się Girolamo Cardano, który w 1550 r. zastąpił otwór w camera obscura pojedynczą soczewką skupiającą, ale za pierwszy obiektyw fotograficzny uważany jest otwór camery obscura powstały około roku 900.

Podstawowe cechy i parametry

Ogniskowanie i mocowanie

Podstawową rolą obiektywu jest ogniskowanie promieni światła w płaszczyźnie matrycy lub błony światłoczułej (tak by otrzymać ostry obraz). By było to możliwe, konieczne jest ustawienie obiektywu w odpowiedniej odległości od tej tej płaszczyzny. W zależności od typu aparatu i obiektywu może to być wykonywanie ręcznie, lub automatycznie - w obiektywach autofocus.

Astygmatyzm to wada układu optycznego polegająca na tym, że promienie padające w dwóch prostopadłych płaszczyznach są ogniskowane w różnych punktach. Wywołuje obraz nieostry i zniekształcony.
Tryplet Cooka to pierwszy, trzysoczewkowy obiektyw fotograficzny będący anastygmatem – obiektywem o skorygowanych aberracjach. Był trudny technologicznie i czuły na dokładność montażu.

W aparatach z obiektywami wymiennymi stosowane jest kilka systemów ich mocowania. Niekiedy jest możliwe połączenie obiektywu jednego systemu z aparatem innego za pomocą specjalnego adaptera, zwykle jednak powoduje to ograniczenie funkcjonalności takiego zestawu. Niektóre systemy mocowania były niegdyś popularne i stosowane przez wiele firm - gwinty M39 i M42 oraz bagnet K.

Obiektyw standardowy – obiektyw aparatu fotograficznego o stałej ogniskowej równej przekątnej klatki negatywu. Obiektywy te są łatwe do wykonania i uniwersalne. Uzyskują bardzo wysokie parametry np. otwór przysłony bliski 1.0, rozdzielczość 100 linii/mm.
Błona fotograficzna, film fotograficzny lub tylko film (potocznie: taśma filmowa, klisza) – jeden z podstawowych rodzajów materiałów światłoczułych. Błona fotograficzna jest materiałem płaskim, przezroczystym i elastycznym.

Ogniskowa

Kadr zdjęcia w zależności od długości ogniskowej (i kąta widzenia) obiektywu.

Osobny artykuł: Ogniskowa.

Ogniskowa to odległość pomiędzy punktem głównym obiektywu (często płaszczyzną przysłony lub środkiem soczewki) od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, które przed przejściem przez obiektyw biegły równolegle. Od ogniskowej zależy kąt widzenia obiektywu (potocznie określa się też często, że od ogniskowej zależy powiększenie obiektywu).

Anastygmat (tryplet) to obiektyw ze skorygowanymi aberracjami. Obiektywy nie będące anastygmatami aktualnie stosuje się tylko w najtańszych aparatach fotograficznych i kamerach. Wyjątkiem są teleobiektywy i aparaty wielkoformatowe. Skonstruowany jako trzysoczewkowy (tryplet Cooka) był trudny technologicznie i czuły na dokładność montażu. Dodanie czwartej soczewki w obiektywie tessar rozwiązało problemy z precyzją wykonania.
Tessar (tryplet klejony) to czterosoczewkowy obiektyw fotograficzny będący rozwinięciem trypletu Cooka wynalezionym w 1902 (Paul Rudolph). Mimo prostoty posiada tak doskonałe parametry optyczne, że jest nadal produkowany.

Obiektyw zmiennoogniskowy do lustrzanki jednoobiektywowej

Obiektyw stałoogniskowy 37mm o jasności 2,8 z mocowaniem gwintowym M42

Obiektywy zmiennoogniskowe to obiektywy, w których można w pewnym zakresie zmieniać ogniskową. Charakteryzują się dużą uniwersalnością, ale okupioną sporym ciężarem i gabarytami.

Obiektywy stałoogniskowe są mniej uniwersalne, mniejsze i lżejsze. Często mają też lepszą jakość optyczną. Ze względu na wielkość ogniskowej (i co za tym idzie kąt widzenia) możemy je podzielić następująco:

Obiektywy standardowe, w których długość ogniskowej jest zbliżona do przekątnej matrycy lub błony rejestrującej obraz. Kąt widzenia takiego obiektywu jest zbliżony do kąta widzenia ludzkiego oka.

Obiektywy szerokokątne, w których długość ogniskowej jest znacząco mniejsza od przekątnej matrycy lub błony, a kąt widzenia jest większy od kąta widzenia ludzkiego oka.

Obiektywy wąskokątne (często nieprawidłowo nazywane teleobiektywami), w których długość ogniskowej jest znacząco większa od przekątnej matrycy lub błony, a kąt widzenia jest mniejszy od kąta widzenia ludzkiego oka. Obiektywy wąskokątne o umiarkowanej długości ogniskowej określa się niekiedy portretowymi.

Jasność

Osobny artykuł: Jasność obiektywu.

Jasność obiektywu to miara ilości światła przepuszczanego przez obiektyw do wnętrza aparatu. Miarą jasności obiektywu jest liczba przysłony obiektywu.

Achromat – układ optyczny (np. obiektyw), zestaw dwóch soczewek - skupiającej i rozpraszającej - zrobionych z gatunków szkła o różnej dyspersji (np. szkła kronowego i flintowego) połączonych razem. Umożliwia korekcję aberracji chromatycznej dla światła o dwóch określonych długościach fal (zazwyczaj dla światła czerwonego i niebieskiego). Dla światła o innych długościach fal aberracja nie zostaje całkowicie wyeliminowana, ale znacznie zmniejszona (jest to tzw. chromatyzm wtórny).
Lustrzanka jednoobiektywowa (ang. SLR, Single Lens Reflex Camera) – aparat fotograficzny wyposażony w jeden obiektyw (1) i wbudowane w korpus lustro (2), które kieruje światło padające przez obiektyw na matówkę (6, gdzie tworzy się obraz fotografowanego obiektu) i dalej, przez pryzmat pentagonalny (7), do wizjera (8). Są również modele, zwłaszcza starszych aparatów średnioformatowych, w których obraz na matówce obserwuje się bezpośrednio z góry, bez pryzmatu i wizjera.

Inne parametry

Parametry optyczne

Zdolność rozdzielcza

Minimalna odległość przedmiotowa

Pole obrazowe obiektywu – podawane dla obiektywów aparatów wielkoformatowych, które mogą być stosowane dla różnych formatów zdjęcia.

Przysłona krytyczna

Zakres przysłon

Winietowanie - polegające na niedoświetleniu rogów kadru.

Parametry nie wpływające na jakość obrazu, ale mające znaczenie dla ergonomii jego użytkowania

Masa i wymiary

Średnica gwintu filtra

Właściwości obiektywu rzadko opisywane liczbami

Nieprzyjemny bokeh (jasne punkty rozmyte jak obwarzanki) typowy dla obiektywu lustrzanego.

Bokeh – rodzaj rozmycia obiektów znajdujących się poza głębią ostrości obiektywu. Jest niemożliwy do ujęcia w parametry liczbowe, a może mieć duże znaczenie dla ostatecznego wyglądu zdjęcia.

Flary - pojawiające się na obrazie gdy obiektyw skierowany jest na źródło światła (na przykład lampy) rozbłyski i rozświetlenia. Pojawiają się na obrazie w różnych miejscach, często mają lekkie zabarwienie.

Wady optyczne

Osobny artykuł: Aberracja optyczna.

Obiektyw nie jest idealny, posiada wady optyczne (aberracje), które psują jego parametry. Najważniejsze z nich to:

Matówka - półprzezroczysty materiał, przeważnie płytka szklana z mechanicznie lub chemicznie zmatowioną jedną z powierzchni, służący w aparatach fotograficznych do ustawienia i kontroli ostrości oraz kadrowania. Dla ułatwienia obserwacji obrazu i dokładnego ustawiania ostrości, najczęściej występuje z innymi elementami jak pryzmat pentagonalny, soczewka Fresnela, mikroraster lub dalmierz klinowy.
Sony – przedsiębiorstwo japońskie założone 7 maja 1946 roku przez Masaru Ibukę i Akio Moritę w Tokio jako Tokyo Telecommunications Engineering Company; obecnie jeden z największych światowych producentów elektroniki użytkowej. Spółka publiczna notowana na giełdach tokijskiej (TSE) i nowojorskiej (NYSE) (NYSE: SNE).

Aberracja chromatyczna – polegająca na tym, że promienie światła o różnej barwie (długości fali) skupiają się w różnych punktach. Obiektywy, które mają skorygowaną aberrację chromatyczną noszą nazwę achromatów i apochromatów.

Astygmatyzm – polegający na tym, że promienie wychodzące z tego samego punktu, a przebiegające w dwóch prostopadłych płaszczyznach są ogniskowane w różnych punktach. Obiektywy ze skorygowanym astygmatyzmem noszą nazwę anastygmatów.

Aberracja sferyczna – wynika z faktu, że sferyczne soczewki nie są idealnymi przyrządami skupiającymi promienie. Może być skorygowana przez użycie soczewki asferycznej lub odpowiedni dobór promieni krzywizny i gatunku szkła zespołu soczewek.

Koma – Polega na tym, że wiązka promieni świetlnych wychodząca z punktu położonego poza osią optyczną tworzy obraz w kształcie przecinka. Obiektywy pozbawione komy nazywa się aplanatami.

Dystorsja – wynika ze zmienności powiększenia dla punktów leżących w różnej odległości od osi optycznej. Symetryczne układy soczewek są wolne od dystorsji, a obiektywy ze skorygowaną dystorsją nazywa się ortoskopowymi.

Jeden obiektyw często posiada skorygowane wiele wad, może być na przykład achromatycznym i ortoskopowym anastygmatem. Nazwy skorygowanych układów optycznych są często identyczne z nazwami własnymi (handlowymi) pierwszych obiektywów, które posiadały taką korekcję.

Aberracja chromatyczna, chromatyzm – cecha soczewki lub układu optycznego, wynikająca z różnych odległości ogniskowania (ze względu na różną wartość współczynnika załamania) dla poszczególnych barw widmowych światła (różnych długości fali światła). W rezultacie występuje rozszczepienie światła, które widoczne jest na granicach kontrastowych obszarów pod postacią kolorowej obwódki (zobacz zdjęcie obok).
Aparat małoobrazkowy - aparat fotograficzny, w którym materiałem światłoczułym jest perforowany na brzegach film o szerokości 35 mm - taki jak w przemyśle filmowym. Najbardziej typowym i obecnie właściwie jedynym formatem klatki aparatu małoobrazkowego jest 24×36 mm. Na filmie o standardowej długości mieści się 36 takich klatek. Istniały również aparaty małoobrazkowe o formacie klatki 18×24 mm - takie klatki były naświetlane na filmie pionowo i mieściło się ich 2 razy więcej.

Specjalne rodzaje obiektywów fotograficznych

Zasada działania teleobiektywu (o ogniskowej f).

Teleobiektyw

Osobny artykuł: Teleobiektyw.

Teleobiektyw ze względu na specjalną konstrukcję ma odległość ogniskową większą niż długość jego obudowy. Potocznie mianem teleobiektywu określa się każdy obiektyw wąskokątny.

Pierścienie pośrednie to tuleje używane w makrofotografii. Ich zadaniem jest zwiększenie odległości obiektywu od materiału światłoczułego. Dzięki ich zastosowaniu zmniejsza się minimalna odległość fotografowania, przez co rośnie skala odwzorowania, czyli powiększenie fotografowanego obiektu na materiale światłoczułym. Ceną za to jest malejąca światłosiła, dlatego obiekt fotografowany w ten sposób wymaga dodatkowego doświetlania.
M42 to nazwa sposobu mocowania obiektywów w aparatach fotograficznych na gwint M 42 x 1 popularny w starszych aparatach takich jak Pentax ,Praktica, Zenit, Ricoh i wielu innych. Obiektywy tego standardu są bardzo rozpowszechnione, w szczególności ze względu ich niską cenę w porównaniu z nowymi obiektywami typu AF (auto focus) i są nadal produkowane.

Obiektyw makro

Osobny artykuł: Obiektyw makrofotograficzny.

Obiektywy makrofotograficzne służą do wykonywania zdjęć, na których obiekt zostaje odwzorowany w naturalnych rozmiarach lub jest nieznacznie powiększony (kilka-kilkanaście razy).

Obiektyw lustrzany

Osobny artykuł: Obiektyw lustrzany.

Obiektyw lustrzany to rodzaj teleobiektywu, w którym oprócz soczewek wykorzystano także lustra. Uzyskuje się dzięki temu zasadnicze zmniejszenie długości i masy.

Rybie oko

Zdjęcie wykonane obiektywem typu rybie oko

Osobny artykuł: Rybie oko.

Rybie oko to obiektyw o bardzo krótkiej ogniskowej z nieskorygowaną dystorsją beczkową. Tworzy obrazy o bardzo charakterystycznych zniekształceniach perspektywy.

Bokeh (wym. boke) to transliteracja japońskiego słowa bo-ke lub boke oznaczającego rozmycie, opisującego w fotografii sposób oddawania nieostrości obiektów znajdujących się poza głębią ostrości. Końcówkę "h" dodano w 1996 roku w celu zbliżenia jego angielskiej wymowy do dwusylabowej wymowy japońskiej.
Aberracja optyczna - wada pojedynczej soczewki, układu optycznego, obiektywu, a także zwierciadła niepłaskiego, polegająca na deformacji uzyskanego obrazu, a w szczególności zniekształceniu, pogorszeniu ostrości lub niepożądanych zmianach chromatycznych. Aberrację zmniejsza się stosując zamiast pojedynczej soczewki zespół soczewek wykonanych z różnych gatunków szkła.

Obiektyw reprodukcyjny

Obiektywy reprodukcyjne służą do wykonywania reprodukcji poligraficznych. Stawia się im bardzo wysokie wymagania. Zwłaszcza istotna jest korekcja aberracji chromatycznej i krzywizny pola.

Obiektyw fotogrametryczny

Obiektywy te służą do lotniczych zdjęć topograficznych. Stawia się im bardzo duże wymagania odnośnie precyzji odwzorowania wymiarów.

Lustrzanka - aparat fotograficzny wyposażony w lustro i matówkę. Zadaniem zespołu lustra i matówki jest dokładna prezentacja bieżącego kadru. Rozwiązanie takie ma znaczenie przy precyzyjnym nastawianiu odległości fotografowania, ocenianiu głębi ostrości, ocenie aberracji optycznych, jak również przy prawidłowym kadrowaniu obiektów nieodległych. Sprzyja również kompozycji kadru, ocenie proporcji oświetlenia itp.
Rybie oko – obiektyw fotograficzny, zwany również z ang. "fisheye", o nieskorygowanej dystorsji, objawiającej się w tym przypadku beczkowatymi zniekształceniami obrazu. Wyróżniane są dwa rodzaje tego typu obiektywów: kołowe (obraz stanowi koło w kadrze) i pełnoklatkowe (obraz zajmuje całą powierzchnię kadru). Jako rybie oko wykonywane są najczęściej obiektywy o bardzo szerokim kącie widzenia, rzędu 180° – 220°.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)