Terminologia związana z optyką

Transkrypt

1 Terminologia związana z optyką 92

2 Co to jest światło? Światło to zjawisko fizyczne biorące udział w tworzeniu obrazu przez stymulowanie nerwów optycznych, które zasadniczo można zdefiniować jako rodzaj fali elektromagnetycznej. Typy promieniowania elektromagnetycznego zależą od długości fal. Zaczynając od najkrótszych fal, promieniowanie elektromagnetyczne można podzielić na promienie gamma, promienie Roentgena, promienie światła ultrafioletowego, promienie światła widzialnego, promienie światła podczerwonego, promienie dalekiego światła podczerwonego, promieniowanie mikrofalowe, promieniowanie ultrakrótkofalowe (VHF), promieniowanie krótkofalowe, promieniowanie średniofalowe (MF) i promieniowanie długofalowe. W fotografii najczęściej wykorzystywanymi falami są fale z zakresu światła widzialnego (4 7 nm). Ponieważ światło jest rodzajem promieniowania 93 Czym jest światło dla fotografii? Rysunek Zbliżenie do możliwości ludzkiego oka Długość fali Częstotliwości 3 VLF ( khz) (fale ultradługie) VLF 4 LF (fale długie) LF 5 MF km (fale średnie) MF Fale ( MHz) radiowe HF (fale krótkie) HF 7 VHF (fale ultrakrótkie) VHF 8 UHF UHF 9 (fale decymetrowe) ( GHz) Mikro SHF SHF (fale centymetrowe) EHF EHF (fale milimetrowe) mm Fale submilimetrowe 2 ( THz) Daleka podczerwień 3 Promienie światła widzialnego ev 4 m Podczerwień,77 Czerwony Bliska,64 podczerwień Pomarańczowy,59 m Żółty,55 Ultrafiolet 5 Zielony,49 Niebieski,43 Ultrafiolet 6 Fioletowy,38 próżniowy nm kev Promieniowanie rentgenowskie MeV GeV Rysunek 2 Zbliżenie do możliwości ludzkiego oka γ promieniowanie Amplituda Długość fali Pole elektryczne Pole magnetyczne Kierunek propagacji elektromagnetycznego, może być uważane za typ fali z kategorii fal świetlnych. Falę świetlną można traktować jako falę elektromagnetyczną, w której pole elektryczne i pole magnetyczne drgają pod odpowiednim kątem względem siebie w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fal. Ludzkie oko zauważa dwa elementy fali świetlnej: długość i amplitudę. Różnice długości fali są odczuwane jako różnice koloru (w zakresie światła widzialnego), natomiast różnice amplitudy jako różnice jasności (natężenia światła). Trzecim elementem,niewidocznym dla ludzkiego wzroku, jest kierunek drgań w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali świetlnej (światło spolaryzowane). Podstawowe zjawiska związane ze światłem Refrakcja (załamanie fal) Zjawisko polegające na tym, że kierunek rozchodzenia się promienia światła ulega zmianie po przejściu z jednego środowiska, na przykład próżni lub powietrza, do innego środowiska, na przykład szkła lub wody, bądź odwrotnie. Rysunek 3 Refrakcja (załamanie) światła Kąt padania i Kąt załamania r Współczynnik załamania światła Wartość liczbowa oznaczająca stopień załamania środowiska, wyrażona wzorem n = sin i/sin r. n jest to stała niezwiązana z kątem padania promienia świetlnego, oznaczająca współczynnik załamania danego środowiska w stosunku do środowiska,z którego pada światło. W przypadku zwykłego szkła optycznego n oznacza zazwyczaj współczynnik załamania szkła w odniesieniu do powietrza. Dyspersja (rozproszenie) Zjawisko polegające na tym, że właściwości optyczne środowiska zmieniają się w zależności od długości fali światła przechodzącego przez to środowisko. Gdy światło przechodzi przez soczewkę lub pryzmat, właściwości soczewki lub pryzmatu powodują, że współczynnik załamania światła zmienia się w zależności od długości fali, co oznacza rozpraszanie światła. Czasami zjawisko to jest nazywane rozproszeniem kolorów. Nietypowe częściowe rozproszenie Ludzki wzrok może rozróżniać monochromatyczne fale świetlne z zakresu od 4 nm (fioletowe) do 7 nm (czerwone). W zakresie tym różnica współczynnika załamania światła między dwiema falami o różnych długościach nosi nazwę częściowego rozproszenia. Większość zwykłych materiałów optycznych ma podobne właściwości częściowego rozproszenia. Jednak właściwości częściowego rozproszenia różnią się w przypadku niektórych materiałów szklanych, takich jak szkło o większym częściowym rozproszeniu przy falach krótkich, szkło FK o małym współczynniku załamania światła i małych właściwościach rozpraszania, fluoryt oraz szkło o większym częściowym rozproszeniu przy falach długich.takie typy szkła są klasyfikowane jako materiały mające nietypowe częściowe rozproszenie. Szkło o takich właściwościach jest używane w obiektywach apochromatycznych do kompensowania aberracji chromatycznej. Rysunek 4 Dyspersja (rozpraszanie) światła przez pryzmat Zwykłe szkło optyczne Cz Ż N Odbicie Zjawisko odbicia różni się od załamania tym, że powoduje załamanie części światła padającego na powierzchnię szkła lub innego materiału oraz skierowanie go w zupełnie innym kierunku. Kierunek rozprzestrzeniania jest taki sam niezależnie od długości fali. Jeśli soczewka jest pozbawiona powłoki antyrefleksyjnej, około 5% światła docierającego do tej soczewki odbija się na granicy powietrza i szkła. Ilość odbijanego światła zależy od współczynnika załamania światła danego materiału szklanego. Nakładanie powłok (str.74) Rysunek 5 Odbicie światła Prawidłowe odbicie Linia środkowa Płaska, gładka powierzchnia Specjalne szkło optyczne Nietypowe częściowe rozproszenie Cz Ż N Cz Ż N Nieprawidłowe odbicie Nierówna powierzchnia

3 Dyfrakcja (ugięcie) Zjawisko polegające na tym, że fale świetlne przechodzą wokół krawędzi przedmiotu do znajdującego się za nim zacienionego obszaru, co jest spowodowane falową naturą światła. Wiadomo, że dyfrakcja w obiektywach fotograficznych powoduje efekt flary (rozbłysk dyfrakcyjny), który występuje, gdy promienie świetlne zaginają się wokół krawędzi przysłony. Wprawdzie rozbłysk dyfrakcyjny zazwyczaj występuje w przypadku, gdy średnica przysłony obiektywu jest mniejsza od pewnego rozmiaru, jednak tak naprawdę zależy nie tylko od średnicy przysłony, ale także do różnych innych czynników, takich jak długość fali świetlnej, długość ogniskowej obiektywu i otwór względny. Rozbłysk dyfrakcyjny powoduje pogorszenie kontrastu i rozdzielczości obrazu, a co za tym idzie nieostry obraz. Laminowane dyfrakcyjne elementy optyczne opracowane przez firmę Canon kontrolują kierunek rozchodzenia się światła, tworząc zamierzoną dyfrakcję. Rysunek 6 Dyfrakcja (ugięcie) światła Światło przechodzące prosto Maksimum centralne Zjawisko dyfrakcji widoczne na powierzchni wody Terminologia optyczna związana ze światłem przechodzącym przez obiektyw Rysunek 7 Terminologia optyczna związana ze światłem przechodzącym przez obiektyw Wiązka równoległych promieni Apertura efektywna Oś optyczna Promień przyosiowy Światło ugięte Apertura Średnica apertury Padające światło Apertura Ognisko przyosiowe Pierwszy pierścień światła Odległość padania promieni Główny promień Pierwszy pierścień cienia Rozkład natężenia światła Oś optyczna Linia prosta łącząca centralne punkty powierzchni sferycznych na każdej stronie soczewki. Innymi słowy, oś optyczna jest to hipotetyczna linia środkowa łącząca środek krzywizny każdej powierzchni soczewki.w obiektywach fotograficznych składających się z kilku elementów niezwykle ważne jest wyrównanie osi optycznej każdego elementu obiektywu z osiami optycznymi Ognisko wszystkich pozostałych elementów. Szczególnie w przypadku obiektywów zmiennoogniskowych, które składają się z kilku grup soczewek poruszających się w złożony sposób, do zachowania prawidłowego wyrównania osi optycznej wymagana jest niezwykle precyzyjna konstrukcja tubusu obiektywu. Promień przyosiowy Promień świetlny przebiegający w pobliżu osi optycznej i nachylony w stosunku do niej pod bardzo małym kątem. Miejsce, w którym zbiegają się promienie przyosiowe, nosi nazwę ogniska przyosiowego. Ponieważ obraz tworzony przez monochromatyczny promień przyosiowy jest w zasadzie pozbawiony aberracji, promień przyosiowy jest ważnym czynnikiem decydującym o zrozumieniu podstawowych zasad działania systemów obiektywów. Promień główny Promień świetlny docierający do obiektywu pod kątem w punkcie innym niż oś optyczna i przechodzący przez środek otworu przysłony. Główne promienie świetlne są podstawowymi promieniami świetlnymi używanymi do naświetlania obrazu we wszystkich otworach przysłony, od maksymalnego do minimalnego. Wiązka równoległych promieni Grupa promieni świetlnych biegnących równolegle do osi optycznej z nieskończenie odległego punktu. Po przejściu przez soczewkę promienie te schodzą się w kształcie stożka, tworząc obraz punktu w płaszczyźnie ogniskowania. Śledzenie promieni Wykorzystanie optyki geometrycznej do obliczania stanu różnych promieni świetlnych przechodzących przez soczewkę. Obliczenia te są wykonywane przy użyciu komputerów o dużej mocy obliczeniowej. Apertura/apertura efektywna Apertura obiektywu jest związana ze średnicą grupy promieni świetlnych przechodzących przez obiektyw; określa ona jasność obrazu przedmiotu utworzonego w płaszczyźnie ogniskowania. Apertura optyczna (nazywana także aperturą efektywną) różni się od prawdziwej apertury obiektywu tym, że zależy od średnicy grupy promieni świetlnych przechodzących przez obiektyw, a nie od rzeczywistej średnicy obiektywu. Gdy równoległa wiązka promieni dociera do obiektywu i grupa tych promieni przechodzi przez otwór przysłony, średnica tej grupy promieni świetlnych w chwili dotarcia do przedniej powierzchni obiektywu stanowi aperturę efektywną obiektywu. Otwór obiektywu/przysłona/ apertura Otwór regulujący średnicę grupy promieni świetlnych przechodzących przez obiektyw. W obiektywach wymiennych używanych z lustrzankami mechanizm ten zazwyczaj ma konstrukcję przysłony tęczówkowej składającej się z kilku ruchomych listków, które umożliwiają równomierną zmianę średnicy otworu. W konwencjonalnych lustrzankach aperturę reguluje się, obracając pierścień regulacji apertury na tubusie obiektywu. Jednak w przypadku nowoczesnych obiektywów do aparatów regulacja apertury najczęściej odbywa się za pomocą elektronicznego pokrętła na korpusie aparatu. Okrągła przysłona W przypadku zwykłych przysłon zamknięcie apertury powoduje zmianę jej kształtu na wielokątny. Natomiast w przysłonie okrągłej kształt listków jest zoptymalizowany pod kątem uzyskania prawie doskonałego koła nawet po znacznym przymknięciu przysłony. Fotografując za pomocą obiektywu wyposażonego w przysłonę okrągłą, można uzyskać przepiękny efekt rozmycia tła, ponieważ źródło punktowe jest okrągłe. Przysłona automatyczna Ogólny system działania przysłony używany w lustrzankach, odnoszący się do typu mechanizmu przysłony, który pozostaje całkowicie otwarty podczas ustawiania ostrości i komponowania ujęcia w celu zapewnienia jasnego obrazu w wizjerze, ale który po naciśnięciu przycisku migawki automatycznie zamyka się, ustawiając aperturę niezbędną do prawidłowego naświetlenia, a po zakończeniu naświetlania otwiera się ponownie. W konwencjonalnych obiektywach sterowanie działaniem przysłony automatycznej odbywa się przy użyciu połączeń mechanicznych, natomiast obiektywy EF używają sygnałów elektronicznych zapewniających bardziej precyzyjne sterowanie. To błyskawiczne przymykanie apertury można zaobserwować, patrząc od przodu na obiektyw podczas zwalniania migawki. Odległość padania Odległość równoległego promienia przechodzącego przez obiektyw od osi optycznej. Źrenica wejściowa/źrenica wyjściowa Obraz w obiektywie po stronie przedmiotowej przysłony, tzn. apertura widoczna od przodu obiektywu, nosi nazwę źrenicy wejściowej i jest tym samym co apertura efektywna obiektywu. Apertura widoczna od tyłu obiektywu 94

4 Rysunek 8 Źrenice i apertura kątowa Źrenica wejściowa Źrenica wyjściowa Punkt obiektu Apertura kątowa Apertura kątowa (obraz w obiektywie po stronie obrazowej przysłony) nosi nazwę źrenicy wyjściowej. Spośród promieni świetlnych dochodzących z określonego punktu przedmiotu efektywne promienie świetlne, które w rzeczywistości składają się na obraz, tworzą stożek promieni świetlnych, w którym punkt przedmiotu stanowi wierzchołek stożka, a źrenica wejściowa jego podstawę. Na drugim końcu obiektywu promienie świetlne pojawiają się w kształcie stożka, którego podstawę stanowi źrenica wyjściowa, a wierzchołek znajduje się w płaszczyźnie obrazu. Źrenica wejściowa i źrenica wyjściowa mają taki sam kształt jak rzeczywista przysłona, a ich rozmiar jest wprost proporcjonalny do wielkości przysłony, dlatego nawet jeśli konstrukcja systemu obiektywu jest nieznana, efektywne promienie świetlne, które rzeczywiście tworzą obraz, można zilustrować graficznie, o ile tylko znane jest położenie i rozmiar źrenicy wejściowej i źrenicy wyjściowej. Dlatego wiedza o źrenicy wejściowej i wyjściowej jest niezbędna podczas uwzględniania czynników wpływających na wydajność, takich jak całkowita ilość światła docierającego do obiektywu, sposób rozmywania obrazu i aberracje. Apertura kątowa Kąt między punktem przedmiotu na osi optycznej a średnicą źrenicy wejściowej lub kąt między punktem obrazu na osi optycznej a średnicą źrenicy wyjściowej. Głębokość osadzenia kołnierza i tylna płaszczyzna ostrości Głębokość osadzenia kołnierza Odległość od powierzchni odniesienia uchwytu obiektywu aparatu do powierzchni płaszczyzny ogniskowania (płaszczyzny filmu). W systemie EOS głębokość osadzenia kołnierza wynosi 44, mm dla wszystkich aparatów. Głębokość Rysunek 9 Głębokość osadzenia kołnierza i tylna płaszczyzna ostrości Punkt obrazu osadzenia kołnierza jest także nazywana odległością między kołnierzem a ogniskową. Tylna płaszczyzna ostrości Gdy ostrość obiektywu jest ustawiona na nieskończoność, odległość od wierzchołka ostatniej powierzchni szkła do płaszczyzny ogniskowania, mierzona wzdłuż osi optycznej, nosi nazwę tylnej płaszczyzny ostrości. Obiektywów szerokokątnych z krótką tylną płaszczyzną ostrości nie można używać w lustrzankach, w których lustro odchyla się przed naświetleniem, ponieważ obiektyw przeszkadza w ruchu lustra. W obiektywach szerokokątnych do lustrzanek na ogół stosuje się konstrukcję typu retrofokus, która umożliwia uzyskanie długiej tylnej płaszczyzny ostrości. Niewielkie wymiary mechanizmu szybkiego ruchu powrotnego lustra w lustrzankach zgodnych z obiektywami EF-S umożliwiają konstruowanie obiektywów (na przykład EF-S 6mm f/2,8 Macro USM, EF-S - 22mm f/3,5-4,5 USM, EF-S 7-55mm f/2,8 IS USM i EF-S 8-55mm f/3,5-5,6 II USM) z krótszą tylną płaszczyzną ostrości niż w przypadku innych obiektywów EF. Ognisko i ogniskowa Ognisko Gdy promienie świetlne przechodzą przez soczewkę wypukłą równolegle do osi optycznej, idealna soczewka powoduje schodzenie się wszystkich promieni w jednym punkcie, z którego ponownie rozchodząsięone w kształcie stożka.punkt, w którym schodzą się wszystkie promienie, nosi nazwę ogniska. Dobrze znanym przykładem jest zastosowanie szkła powiększającego do skupienia promieni słonecznych w małym kółku na kawałku papieru lub innej powierzchni; punkt, w którym kółko jest najmniejsze,to ognisko.w terminologii optycznej ognisko jest klasyfikowane dokładniej jako ognisko tylne lub ognisko obrazowe, jeśli promienie świetlne schodzą się w punkcie, który znajduje się po tej stronie soczewki co Rysunek Ognisko (pojedynczy element obiektywu) Równoległe promienie światła Przestrzeń obiektu Soczewka wypukła Przestrzeń obrazu Ognisko płaszczyzna filmu. Jeśli promienie świetlne przechodzące przez soczewkę równolegle do osi optycznej zbiegają się w punkcie, który znajduje się po tej samej stronie soczewki co przedmiot, jest to ognisko przednie lub ognisko przedmiotowe. Ogniskowa Gdy równoległe promienie świetlne przechodzą przez obiektyw równolegle do osi optycznej, odległość od drugiego punktu głównego obiektywu (tylnego punktu węzłowego) do ogniska, mierzona wzdłuż osi optycznej, nosi nazwę ogniskowej. Mówiąc prościej, ogniskowa obiektywu jest to odległość od drugiego punktu głównego obiektywu do płaszczyzny ogniskowania, mierzona wzdłuż osi optycznej, gdy ostrość obiektywu jest ustawiona na nieskończoność. Rysunek Ogniskowa rzeczywistego obiektywu fotograficznego h' Punkt główny Ogniskowa cienkiego, dwuwypukłego obiektywu jednoelementowego jest to odległość od środka soczewki do jej ogniska, mierzona wzdłuż osi optycznej. Ten centralny punkt soczewki nosi nazwę punktu głównego. Jednak ze względu na to, że prawdziwe obiektywy fotograficzne składają się z kombinacji kilku elementów wklęsłych i wypukłych, środek obiektywu nie jest widoczny. W związku z tym punkt główny obiektywu wieloelementowego jest definiowany jako punkt na osi optycznej znajdujący się w odległości równej długości ogniskowej, mierzonej od ogniska do obiektywu. Punkt główny mierzony od ogniska przedniego jest nazywany punktem głównym przedmiotowym (przednim), a punkt główny mierzony od ogniska tylnego jest nazywany punktem Rysunek 2 Punkt główny Punkt główny obrazowy a n' n Ognisko b obrazowe h h' Punkt główny Punkt główny obrazowy Ogniskowa przedmiotowy (Drugi punkt główny) (pierwszy punkt główny) Rys.2-A Rys.2-B Teleobiektyw Punkt główny obrazowy Ogniskowa Ognisko Ognisko obiektu (ognisko przednie) Soczewka wklęsła Ognisko obrazu (ognisko tylne) Ogniskowa Rys.2-C Retrofokus (odwrócony teleobiektyw) Tylna płaszczyzna ostrości Ognisko Głębokość osadzenia kołnierza Powierzchnia mocowania obiektywu Płaszczyzna ogniskowania Ognisko obrazu Ognisko obiektu Punkt główny obrazowy Ogniskowa Rys.2-D 95

5 głównym obrazowym (tylnym). Odległość między tymi dwoma punktami głównymi nosi nazwę odstępu między punktami głównymi. Punkt główny przedmiotowy/punkt główny obrazowy Światło docierające do obiektywu z punktu a na rysunku 2-A załamuje się, przechodzi przez punkty n i n, a następnie dochodzi do punktu b. W takim przypadku między liniami a-n i n -b a osią optyczną generowane są podobne kąty, natomiast punkty h i h można zdefiniować jako miejsca przecięcia tych linii z osią optyczną. Punkty h i h są punktami głównymi wskazującymi pozycje odniesienia obiektywu w stosunku do przedmiotu i obrazu. Punkt h nosi nazwę punktu głównego przedmiotowego (lub pierwszego punktu głównego), natomiast a punkt h nosi nazwę punktu głównego obrazowego (lub drugiego punktu głównego). Na ogół w obiektywach fotograficznych odległość od punktu h do ogniska (płaszczyzny ogniskowania) stanowi ogniskową. W niektórych typach obiektywów wzajemne położenie punktu głównego przedmiotowego i obrazowego może być odwrócone lub punkt h może znajdować się zupełnie poza zespołem obiektywu. W każdym jednak przypadku odległość od punktu głównego obrazowego h do ogniska jest równa ogniskowej. *W przypadku teleobiektywów punkt główny obrazowy h znajduje się przed pierwszym elementem obiektywu, zaś w przypadku obiektywów typu retrofokus punkt h znajduje się za ostatnim elementem obiektywu. Pole obrazowe Ostra część okrągłego obrazu tworzonego przez obiektyw. Pole obrazowe w obiektywach wymiennych do aparatów formatu 35 mm musi mieć co najmniej taką samą wielkość jak obszar obrazu 24 x 36 mm. Dlatego pole obrazowe w obiektywach EF ma średnicę około 43,2 mm. Jednak obiektywy TS-E są konstruowane z jeszcze większym polem obrazowym wynoszącym 58,6 mm, które Rysunek 3 Kąt widzenia i pole obrazowe Poziomo 36 mm Pole obrazowe Kąt widzenia Kąt widzenia Pole obrazowe h h' Pionowo 24 mm Pole obrazowe Kąt widzenia Przekątna 43,2 mm Płaszczyzna obrazu obejmuje także ruchy obiektywu związane z korekcją perspektywy. Obiektywy EF-S mają mniejsze pole obrazowe niż inne obiektywy EF, dopasowane do przekątnej matrycy światłoczułej APS-C lustrzanek zgodnych ze standardem EF-S. Kąt widzenia Obszar sceny wyrażony jako kąt, który może być odwzorowany przez obiektyw jako ostry obraz. Nominalny, diagonalny kąt widzenia jest definiowany jako wyimaginowane linie łączące drugi punkt główny obiektywu z oboma końcami przekątnej obrazu (43,2 mm). W danych obiektywów EF oprócz diagonalnego kąta widzenia na ogół podawany jest także poziomy kąt widzenia (36 mm) i pionowy kąt widzenia (24 mm). Terminy związane z jasnością obiektywu Otwór względny Wartość używana do wyrażania jasności obrazu, obliczana jako wynik dzielenia apertury efektywnej obiektywu (D) przez jego ogniskową (f). Ponieważ wartość obliczona według wzoru D/f jest prawie zawsze małym ułamkiem dziesiętnym mniejszym niż, który trudno zastosować w praktyce, na tubusie obiektywu często podawany jest otwór względny będący stosunkiem apertury efektywnej do ogniskowej, gdy apertura efektywna równa się. (Na przykład na tubusie obiektywu EF 85mm f/,2l II USM nadrukowana jest wartość :,2 oznaczająca, że długość ogniskowej stanowi,2 apertury efektywnej, gdy apertura efektywna równa się ). Jasność obrazu tworzonego przez obiektyw jest proporcjonalna do kwadratu otworu względnego. Na ogół jasność obiektywu jest wyrażana jako liczba przysłony, która stanowi odwrotność otworu względnego (f/d). Liczba przysłony Rysunek 4 Jasność obiektywu Liczba przysłony D f D D f Liczba przysłony Ponieważ otwór względny (D/f) jest prawie zawsze małym ułamkiem dziesiętnym mniejszym niż, który trudno zastosować w praktyce, dla wygody jasność obiektywu jest często wyrażana jako odwrotność otworu względnego (f/d) i określana jako liczba przysłony. Jasność obrazu jest więc f Otwór względny odwrotnie proporcjonalna do kwadratu liczby przysłony, co oznacza, że wraz ze wzrostem liczby przysłony obraz staje się ciemniejszy. Wartości liczb przysłony są wyrażane w postaci ciągu geometrycznego o współczynniku 2, rozpoczynającego się od :,,,4,2,2,8,4,5,6,8,6,22,32 itd.(istnieje jednak wiele przypadków, gdy tylko wartość maksymalnego otworu względnego odbiega od tego ciągu). Liczby w tym ciągu, które na pierwszy rzut oka wyglądają na trudne do zapamiętania, oznaczają tylko wartości zbliżone do rzeczywistych wartości FD opartych na średnicy (D) każdego kolejnego ustawienia przysłony, które zmniejsza ilość światła przechodzącego przez obiektyw o połowę. Dlatego zmiana liczby przysłony z,4 na 2 zmniejsza o połowę jasność obrazu, natomiast zmiana w drugą stronę (z 2 na,4 ) podwaja jasność obrazu. (Zmiana tej wielkości na ogół nosi nazwę stopnia przysłony ). W najnowszych aparatach z wyświetlaczami elektronicznym używane są mniejsze jednostki: /2 stopnia lub nawet /3 stopnia. Apertura numeryczna (NA) Wartość używana do wyrażania jasności lub rozdzielczości systemu optycznego obiektywu. Apertura numeryczna, oznaczona zazwyczaj symbolem NA, jest to wartość liczbowa obliczona według wzoru nsinθ, gdzie 2θ oznacza kąt (apertura kątowa), pod którym punkt przedmiotu na osi optycznej dociera do źrenicy wejściowej, a n jest współczynnikiem załamania światła w środowisku występowania przedmiotu. Wartość NA rzadko jest używana w obiektywach fotograficznych, jednak często znajduje się na obiektywach mikroskopów, gdzie jest podawana bardziej jako wskaźnik rozdzielczości niż jasności. Warto wiedzieć, że wartość NA jest równa połowie odwrotności liczby przysłony. Na przykład F/, = NA,5, F/,4 = NA,357, F/2 = NA,25 itd. Ognisko i głębia ostrości Ognisko Ognisko jest to punkt, w którym schodzą się równoległe promienie świetlne z nieskończenie odległego przedmiotu po przejściu przez soczewkę. Prostopadła do osi optycznej płaszczyzna, na której znajduje się ten punkt, nosi nazwę płaszczyzny ogniskowania. W tej płaszczyźnie, w której znajduje się film lub matryca światłoczuła aparatu, przedmiot jest ostry i wyraźny. W przypadku powszechnie używanych obiektywów fotograficznych, które składają się z kilku elementów, ognisko można wyregulować tak, aby w punkcie płaszczyzny ogniskowania schodziły się promienie świetlne z przedmiotów 96

6 znajdujących się bliżej niż nieskończoność. Rysunek 5 Zależność między idealnym ogniskiem, dozwolonym krążkiem rozproszenia a głębią ostrości Soczewka Przednia Tylna głębia ostrości głębia ostrości Głębia ostrości obrazowa Idealne ognisko Dozwolony krążek rozproszenia Krążek rozproszenia Ponieważ wszystkie obiektywy mają pewną dozę aberracji sferycznej i astygmatyzmu, nie mogą one dokładnie zogniskować promieni z punktu przedmiotu, aby utworzyć prawdziwy punktu obrazu (tzn. nieskończenie małą kropkę o zerowej powierzchni). Innymi słowy, obrazy składają się z kropek (nie punktów) o określonej powierzchni lub wielkości. Ponieważ zwiększenie wielkości tych kropek powoduje, że obraz staje się mniej ostry, kropki te są nazywane krążkami rozproszenia. Dlatego jednym ze sposobów oznaczania jakości obiektywu jest podawanie wielkości najmniejszej kropki, którą może on utworzyć, lub jego minimalnego krążka rozproszenia. Maksymalna dozwolona wielkość kropki na obrazie nosi nazwę dozwolonego krążka rozproszenia. Dozwolony krążek rozproszenia Największy krążek rozproszenia, który na obrazie jest nadal widoczny jako punkt. Ostrość obrazu widzianego przez ludzkie oko jest ściśle związana z ostrością rzeczywistego obrazu i rozdzielczością ludzkiego wzroku. W fotografii ostrość obrazu zależy także od stopnia powiększenia obrazu lub odległości rzutowania i odległości, z której obraz jest oglądany. Innymi słowy, w praktyce tworzenia obrazów można określić pewną tolerancję, która wprawdzie w pewnym stopniu rozmazuje obraz, ale obserwatorowi wciąż wydaje się, że obraz jest ostry. W przypadku lustrzanek 35 mm dozwolony krążek rozproszenia wynosi około / /5 długości przekątnej filmu, przy założeniu, że obraz jest powiększony do odbitki 5 x 7 cali (2 x 6,5 cm) i oglądany z odległości 25 3 cm/,8 stopy. Konstrukcja obiektywów EF pozwala na uzyskanie minimalnego krążka rozproszenia o wielkości,35 mm, na której opierają się obliczenia takich elementów jak głębia ostrości. Głębia ostrości Zakres przestrzeni przed i za zogniskowanym obiektem, w którym fotografowany obraz wygląda na ostry. Innymi słowy,głębia ostrości z przodu i z tyłu obiektu, w której rozmazanie obrazu w płaszczyźnie ogniskowania mieści się w ramach dopuszczalnego krążka rozproszenia. Głębia ostrości jest uzależniona od ogniskowej obiektywu, wartości apertury i odległości fotografowania, dlatego znając te wartości, można oszacować głębię ostrości za pomocą następujących wzorów: Przednia głębia ostrości = d F a 2 /(f 2 + d F a) Tylna głębia ostrości = d F a 2 /(f 2 d F a) f: ogniskowa F: liczba przysłony d: minimalna średnica krążka rozproszenia a: odległość przedmiotu (odległość od pierwszego punktu głównego do przedmiotu) Odległość ograniczająca punkt bliży Odległość ograniczająca punkt dali odległość hiperfokalna odległość fotografowania = odległość hiperfokalna + odległość fotografowania odległość hiperfokalna odległość fotografowania = odległość hiperfokalna - odległość fotografowania (Odległość fotografowania: odległość między płaszczyzną ogniskowania a obiektem) Znając odległość hiperfokalną, można również zastosować poniższe wzory. W fotografii ogólnej głębia ostrości ma następujące właściwości: Głębia ostrości jest duża przy małych ogniskowych, a mała przy dużych ogniskowych. Głębia ostrości jest duża przy małych aperturach,a mała przy dużych aperturach. Głębia ostrości jest duża przy dużych odległościach fotografowania, a mała przy małych odległościach. Przednia głębia ostrości jest mniejsza niż tylna głębia ostrości. Rysunek 6 Głębia ostrości i głębia ostrości obrazowa Minimalny krążek rozproszenia Głębia ostrości Punkt oddalony Punkt bliski Tylna głębia ostrości Przednia głębia ostrości Odległość do punktu bliskiego Odległość do obiektu Odległość do punktu oddalonego Odległość fotografowania Płaszczyzna ogniskowania Głębia ostrości obrazowa Przednia głębia ostrości obrazowej Odległość odwzorowania Tylna głębia ostrości obrazowej Głębia ostrości obrazowa Obszar przed i za płaszczyzną ogniskowania, w którym obraz można sfotografować jako ostry. Głębia ostrości obrazowa jest taka sama po obu stronach płaszczyzny obrazu (płaszczyzny ogniskowania); można ją określić, mnożąc minimalny krążek rozproszenia przez liczbę przysłony, niezależnie od długości ogniskowej obiektywu. W przypadku nowoczesnych lustrzanek z automatyczną regulacją ostrości wykonuje się, wykrywając stan ogniska w płaszczyźnie obrazu (płaszczyźnie ogniskowania) przy użyciu czujnika, który jest równoważny optycznie (powiększenie :) i umieszczony poza płaszczyzną ogniskowania, oraz automatycznie sterując obiektywem w celu umieszczenia obrazu przedmiotu w obszarze głębi ostrości obrazowej. Rysunek 7 Zależność między głębią ostrości a aperturą 5 mm f/,8 Apertura Dozwolony krążek rozproszenia f/,8 f/5,6 Odległość hiperfokalna Zgodnie z zasadą głębi ostrości, w miarę stopniowego ustawiania ostrości obiektywu na dalsze odległości przedmiotu ostatecznie zostanie osiągnięty punkt, w którym daleki limit tylnej głębi ostrości będzie równoważny nieskończoności. Odległość fotografowania w tym punkcie, tzn. najmniejsza odległość fotografowania, przy której nieskończoność mieści się w zakresie głębi ostrości, jest nazywana odległością hiperfokalną. Odległość hiperfokalną można określić w następujący sposób: Odległość hiperfokalna Głębia ostrości obrazowa przy maks. otworze względnym Apertura Dozwolony krążek rozproszenia f 2 = d liczba przysłony Głębia ostrości obrazowa przy f/5,6 f: ogniskowa F: liczba przysłony d: minimalna średnica krążka rozproszenia Ustawiając obiektyw na odległość hiperfokalną, można zwiększyć głębię ostrości z odległości równej połowie odległości hiperfokalnej do nieskończoności. Metoda ta jest przydatna do programowania dużej głębi ostrości i wykonywania zdjęć bez potrzeby troszczenia się o regulację ogniska obiektywu, szczególnie w przypadku korzystania z obiektywu szerokokątnego. (Na przykład gdy obiektyw EF 2mm f/2,8 USM jest Zdjęcie Warunek ustawienia długości ustawiony na hiperfokalnej f/6, a odległość fotografowania jest ustawiona na odległość hiperfokalną wynoszącą o k o ł o,7 m/2,3 stopy, wszystkie przedmioty znajdujące się w odległości od około,4 m/,3 stopy od aparatu do nieskończoności będą ostre). 97

7 Aberracja obiektywu Aberracja Obraz utworzony przez idealny obiektyw fotograficzny powinien mieć następujące właściwości: Punkt powinien być tworzony jako punkt. Płaszczyzna (na przykład ściana) prostopadła do osi optycznej powinna być tworzona jako płaszczyzna. Obraz tworzony przez obiektyw powinien mieć taki sam kształt jak fotografowany przedmiot. Z punktu widzenia ekspresji obrazu obiektyw powinien także charakteryzować się wiernym odwzorowaniem kolorów. Jeśli używane są tylko promienie świetlne docierające do obiektywu w pobliżu osi optycznej, a światło jest monochromatyczne (jedna konkretna długość fali), możliwe jest uzyskanie praktycznie idealnej wydajności obiektywu. Jednak w przypadku prawdziwych obiektywów fotograficznych, w których do uzyskania odpowiedniej jasności używana jest duża apertura, a obiektyw musi ogniskować światło nie tylko z okolic osi optycznej, ale ze wszystkich obszarów obrazu, spełnienie wymienionych powyżej warunków idealnych jest wyjątkowo trudne, ponieważ na przeszkodzie stoją następujące czynniki: Większość obiektywów składa się wyłącznie z elementów o powierzchniach sferycznych i dlatego promienie świetlne z jednego punktu przedmiotu nie tworzą na obrazie doskonałego punktu. (Nie można uniknąć tego problemu w przypadku powierzchni sferycznych). Położenie ogniska jest różne dla różnych typów (tzn.różnych długości fal) światła. Istnieje wiele wymagań związanych ze zmianami kąta widzenia (szczególnie w przypadku obiektywów szerokokątnych, zmiennoogniskowych i teleobiektywów). Do opisywania różnicy między obrazem idealnym a rzeczywistym, na który mają wpływ powyższe czynniki, służy ogólny termin aberracja. Dlatego konstruowanie obiektywów o dużej wydajności wymaga wyjątkowo małej aberracji, a najważniejszym celem jest uzyskanie obrazu jak najbardziej zbliżonego do idealnego. Najogólniej mówiąc, aberracje można podzielić na chromatyczne i monochromatyczne Aberracja chromatyczna Pięć aberracji Seidela Tabela Aberracje obiektywu Aberracje odnotowane na konkretnych długościach fal Aberracje chromatyczne Osiowa aberracja chromatyczna (wzdłużna) Poprzeczna aberracja chromatyczna (lateralna aberracja chromatyczna) Aberracja chromatyczna Gdy światło białe (światło zawierające wiele kolorów wymieszanych równomiernie tak, że oko nie zauważa żadnego konkretnego koloru i odbiera to światło jako białe, np. światło słoneczne) przechodzi przez pryzmat, można zauważyć tęczowe widmo. Zjawisko to występuje, ponieważ współczynnik załamania światła pryzmatu (i współczynnik rozproszenia) zależy od długości fali (fale krótkie są załamywane mocniej niż długie). Jest ono najbardziej widoczne w pryzmacie, ale występuje także w obiektywach fotograficznych, a ponieważ dotyczy fal o różnych długościach, nosi nazwę aberracji chromatycznej. Istnieją dwa typy aberracji chromatycznej: osiowa aberracja chromatyczna, w której położenie ogniska na osi optycznej zmienia się w zależności od długości fali, oraz chromatyczna różnica powiększeń, w której powiększenie obrazu na krawędziach jest uzależnione od długości fali. Na fotografiach osiowa aberracja chromatyczna jest widoczna jako rozmazanie kolorów lub rozbłysk, natomiast chromatyczna różnica powiększeń ma postać kolorowych obrzeży (wzdłuż krawędzi widoczny jest kolor). Aberrację chromatyczną w obiektywach fotograficznych koryguje się, łącząc różne typy szkła optycznego o innych współczynnikach załamania i charakterystykach rozpraszania. Ponieważ efekt aberracji chromatycznej zwiększa się przy większych długościach ogniskowej, precyzyjna korekcja aberracji chromatycznej, pozwalająca uzyskać dobrą ostrość obrazu, jest szczególnie ważna w super-teleobiektywach. Chociaż stopień możliwej korekcji przy użyciu szkła optycznego jest ograniczony, znaczną poprawę wydajności można uzyskać, stosując sztuczne kryształy, takie jak fluoryt lub szkło UD. Osiowa aberracja chromatyczna jest także czasem nazywana wzdłużną aberracją chromatyczną (ponieważ występuje wzdłuż osi optycznej), a chromatyczna różnica powiększeń może być nazywana poprzeczną (lateralną) aberracją chromatyczną (ponieważ występuje w poprzek osi optycznej). Rysunek 8 Aberracja chromatyczna Zjawisko to jest spowodowane tym, że współczynnik załamania światła w pryzmacie zmienia się w zależności od długości fali (koloru). Poprzeczna aberracja chromatyczna (lateralna aberracja chromatyczna) NŻ Równoległe promienie światła Oś optyczna Cz Uwaga:Wprawdzie aberracja chromatyczna jest najbardziej widoczna w przypadku korzystania z filmu kolorowego, jednak wpływa także na obrazy czarno-białe, powodując pogorszenie ich ostrości. Achromat Obiektyw korygujący aberrację chromatyczną dla dwóch długości fal świetlnych. W przypadku obiektywu fotograficznego dwie korygowane długości fal należą do zakresu niebiesko-fioletowego i żółtego. Apochromat Obiektyw korygujący aberrację chromatyczną dla trzech długości fal świetlnych, charakteryzujący się dużym stopniem redukcji aberracji, szczególnie w widmie wtórnym. Przykładami obiektywów apochromatycznych są super-teleobiektywy EF. Pięć aberracji Seidela W roku 856 Niemiec nazwiskiem Seidel stwierdził metodą analizy istnienie pięciu aberracji soczewek występujących w przypadku światła monochromatycznego (o jednej długości fali). Aberracje te, opisane poniżej, noszą nazwę pięciu aberracji Seidela. Aberracja sferyczna Aberracja ta istnieje do pewnego stopnia we wszystkich obiektywach składających się tylko z elementów sferycznych. Aberracja sferyczna powoduje, że równoległe promienie świetlne przechodzące przez krawędź soczewki schodzą się w ognisku, które znajduje się bliżej soczewki niż w przypadku promieni przechodzących przez środek soczewki. (Przesunięcie ogniska wzdłuż osi optycznej nosi nazwę wzdłużnej aberracji sferycznej). Stopień aberracji sferycznej jest większy w obiektywach o dużej aperturze. Obraz punktu, którego dotyczy aberracja sferyczna, tworzony przez promienie świetlne w pobliżu osi optycznej jest ostry, ale promienie świetlne na krawędzi powodują rozbłysk (rozbłysk ten jest również nazywany efektem aureoli, a jego promień nosi nazwę poprzecznej aberracji sferycznej). W wyniku tego aberracja Rysunek 9 Aberracja sferyczna Zjawisko to powstaje, gdy padające promienie światła nie skupiają się w jednym punkcie, lecz przecinają się bliżej lub dalej. Pojawienie się efektu aureoli w rezultacie powstaje rozbłysk. super- Aberracje dostrzegalne w widmie ciągłym Pięć aberracji Seidela Aberracja sferyczna Aberracja chromatyczna Astygmatyzm Krzywizna pola Dystorsja (zniekształcenie) Punkt obiektu poza osią N Ż Cz Osiowa aberracja chromatyczna (wzdłużna aberracja chromatyczna) 98

8 Zdjęcie 2 Zdjęcia przedstawiają powiększenia obiektu i jego otoczenia z fragmentu karty testowej sfotografowane na filmie o rozmiarze klatek 24 mm x 36 mm i wydrukowane na papierze o rozmiarze Quarter. Tworzenie obrazu bliskiego ideału Zdjęcie 3 Osiowa aberracja chromatyczna Przykład aberracji sferycznej Powiększona część peryferyjna - Przykład komy wewnętrznej Zdjęcie 4 Poprzeczna aberracja chromatyczna Przykład astygmatyzmu sferyczna wpływa na cały obszar obrazu, od środka do krawędzi, powodując, że obraz jest nieostry i mało kontrastowy, jak gdyby był pokryty delikatną mgiełką. Korekcja aberracji sferycznej w obiektywach sferycznych jest bardzo trudna. Zazwyczaj wykonuje się ją, łącząc dwie soczewki jedną wypukłą i jedną wklęsłą w zależności od promieni świetlnych o pewnej wysokości padania (odległości od osi optycznej),jednak stopień możliwej korekcji przy użyciu soczewek sferycznych jest ograniczony, dlatego zawsze pozostaje pewna aberracja. Tego rodzaju pozostałą aberrację można w dużej mierze wyeliminować, przymykając przysłonę w celu zmniejszenia ilości światła na krawędziach. W przypadku obiektywów o dużej aperturze (przy ustawieniu pełnej apertury) jedyną skuteczną metodą dokładnego skompensowania aberracji sferycznej jest zastosowanie asferycznego elementu obiektywu. Obiektyw asferyczny Koma, aberracja komatyczna Koma (aberracja komatyczna) jest to zjawisko widoczne na krawędziach obrazu tworzonego przez soczewkę, w której -2 Przykład komy zewnętrznej skorygowano aberrację sferyczną; sprawia ono, że promienie świetlne docierające do krawędzi soczewki pod kątem schodzą się w formie komety, zamiast w żądanym punkcie (stąd nazwa). Kształt komety ma orientację promieniową, a jej ogon jest skierowany do środka lub od środka obrazu. Powstałe w ten sposób rozmycie w pobliżu krawędzi nosi nazwę rozbłysku komatycznego. Przyczyną komy, która może występować nawet w obiektywach prawidłowo odwzorowujących punkt na osi optycznej jako punkt, jest różnica załamania między promieniami świetlnymi z punktu leżącego poza osią, które przechodzą przez krawędź soczewki, a głównym promieniem Rysunek 2 Aberracja komatyczna Zjawisko to zachodzi, gdy padające pod kątem promienie światła nie skupiają się w jednym punkcie powierzchni obrazu. W wyniku tego zjawiska pojawia się plamka przypominająca ogon komety. Pozaosiowa wiązka równoległych promieni Wewnętrzna koma Zewnętrzna koma Oś optyczna świetlnym z tego samego punktu, który przechodzi przez środek soczewki. Koma zwiększa się wraz ze wzrostem kąta padania promienia głównego, powodując spadek kontrastu w pobliżu krawędzi obrazu. Pewną poprawę można uzyskać, przymykając przysłonę obiektywu. Koma może także powodować rozbłysk rozmytych obszarów obrazu, co daje nieprzyjemny efekt.wyeliminowanie aberracji sferycznej i komy dla przedmiotu fotografowanego z pewnej odległości nosi nazwę aplanatyzmu, a poprawiony w ten sposób obiektyw jest nazywany aplanatem. Astygmatyzm W przypadku obiektywu korygującego aberrację sferyczną i komatyczną punkt przedmiotu znajdujący się na osi optycznej jest prawidłowo odwzorowywany jako punkt na obrazie, natomiast punkt przedmiotu znajdujący się poza osią jest wyświetlany na obrazie nie jako punkt, a jako elipsa lub linia.tego typu aberracja nosi nazwę astygmatyzmu. Zjawisko to można zaobserwować w pobliżu krawędzi obrazu, przesuwając nieco ognisko obiektywu do Rysunek 2 Astygmatyzm Jest to zjawisko, w przypadku którego brak jest obrazu punktu Soczewka Po P Główny promień światła P Oś optyczna P2 Obraz wzdłużny Obraz południkowy 99

9 miejsca, w którym punkt obiektu jest wyraźnie odwzorowywany w postaci linii zwróconej w kierunku promieniowania od środka obrazu, a następnie do innego miejsca. Krzywizna pola Jest to zjawisko polegające na tym, że podczas ogniskowania na płaskiej powierzchni obraz nie staje się płaski, tylko wygięty do wnętrza czaszy. Dlatego podczas ogniskowania na środku kadru rozmazany jest obwód i odwrotnie podczas ogniskowania na obwodzie rozmazany jest środek. To wygięcie obrazu jest zmieniane głównie metodą korekcji astygmatyzmu, która powoduje utworzenie obrazu między obrazem wtórnym a obrazem południkowym, dlatego im większa jest korekcja astygmatyzmu, tym mniejszy staje się obraz. Ponieważ przymykanie przysłony obiektywu powoduje znikomą korekcję, na etapie projektowania należy dołożyć wielu starań, na przykład zmieniając kształt poszczególnych soczewek obiektywu i wybierając położenie apertury, ale jednym z wymagań dotyczących jednoczesnego Rysunek 22 Krzywizna pola Zjawisko to występuje, gdy poprawna powierzchnia ostrości obrazu zostaje zakrzywiona. Idealna soczewka, brak zakrzywienia obrazu. Powierzchnia obiektu Powierzchnia ostrości Obiekt Zachodzi zakrzywienie obrazu Zdjęcie 5 Przykład krzywizny pola Ogniskowanie na środku ekranu powoduje utratę ostrości w narożnikach. Zdjęcie 6 Przykład krzywizny pola Ogniskowanie w narożnikach powoduje utratę ostrości na środku ekranu. korygowania astygmatyzmu i wygięcia obrazu jest warunek Petzvala (843). Warunek ten polega na tym, że odwrotność iloczynu współczynnika załamania światła dla każdej soczewki obiektywu i odległości ogniska powiększona o liczbę soczewek w obiektywie musi dawać sumę. Suma ta nosi nazwę sumy Petzvala. Dystorsja (zniekształcenie) Jednym z warunków idealnego obiektywu jest podobieństwo obrazu przedmiotu i obrazu tworzonego przez obiektyw, a odstępstwo od tego ideału polegające na wygięciu linii prostych jest nazywane dystorsją. Rozszerzenie kształtu po przekątnej (+) nosi nazwę dystorsji poduszkowatej, natomiast zwężenie kształtu ( ) nosi nazwę dystorsji beczkowatej. W obiektywach ultra-szerokokątnych oba rodzaje dystorsji rzadko występują łącznie. Zjawisko to można z łatwością zaobserwować w obiektywach złożonych, chociaż rzadko występuje w tych obiektywach, w których konfiguracja kombinacji soczewek znajduje się przy granicy apertury. Typowe obiektywy Rysunek 23 Dystorsja (zniekształcenie) Soczewka Obiekt Zdjęcie 7 Przykład dystorsji + Dystorsja poduszkowata Zdjęcie 8 Przykład dystorsji - Dystorsja beczkowata Dystorsja beczkowata (-) Soczewka Dystorsja poduszkowata (+) zmiennoogniskowe wykazują tendencję do dystorsji beczkowatej przy najmniejszych długościach ogniskowej oraz dystorsji poduszkowatej przy największych długościach ogniskowych (charakterystyka dystorsji zmienia się nieco podczas zmiany ogniskowej), ale w obiektywach zmiennoogniskowych z soczewką asferyczną dystorsja jest skutecznie usuwana, dzięki czemu korekcja jest prawidłowa. Przyczyną tej różnicy są różne współczynniki załamania promieni głównych przechodzących przez środek obiektywu, których nie można poprawić niezależnie od stopnia przymknięcia apertury. Płaszczyzna południkowa Płaszczyzna uwzględniająca promień główny, próbująca przechwycić punkt spoza osi optycznej; oś optyczna jest nazywana płaszczyzną południkową. Pozycja połączona z ogniskiem przez promień świetlny przechodzący przez soczewkę o takim kształcie nosi nazwę płaszczyzny obrazu południkowego. Jest to płaszczyzna obrazu, w której obraz koncentrycznych okręgów w ramce jest najlepszy. Jeśli porównać powierzchnię sferyczną soczewki z krzywizną Ziemi, a oś optyczną z osią Ziemi, płaszczyzna południkowa znajdowałaby się w miejscu południka Ziemi (stąd nazwa). Krzywa wyrażająca charakterystykę tej płaszczyzny obrazu przy użyciu wykresu charakterystyki MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) itp. jest często określana skrótem M. Płaszczyzna wzdłużna (sagitalna) Płaszczyzna prostopadła do płaszczyzny południkowej nosi nazwę płaszczyzny wzdłużnej; jest to płaszczyzna obrazu, w której obraz tworzony przez promienie jest najlepszy. Angielska nazwa sagittal pochodzi od greckiego słowa oznaczającego strzałę. Nazwa ma związek z kształtem ogniska, które rozszerza się promieniście. Pozycja połączona z ogniskiem przez promień świetlny przechodzący przez kształt płaszczyzny wzdłużnej i docierający do obiektywu nosi nazwę płaszczyzny obrazu wzdłużnego; wyrażając charakterystykę tej płaszczyzny obrazu przy użyciu wykresu charakterystyki MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) itp., często stosuje się skrót S. Jak odczytywać wykresy dystorsji Prosty sposób odczytywania wykresów aberracji towarzyszących testom w artykułach z czasopism fotograficznych. Wykres charakterystyki dystorsji sferycznej (wykres ) Na osi pionowej wykresu pokazywana jest wysokość otworu powyżej osi dochodzącej do obiektywu (odległość nad przekątną 2

10 od środka ramki), a na osi poziomej pokazywane jest przesunięcie punktu obrazu przechwycone przez kształt powierzchni filmu. Jednostką są milimetry (mm). Symbole na osi poziomej to (minus), pokazujący kierunek w stronę przedmiotu, i + (plus), pokazujący kierunek w stronę filmu. W idealnej charakterystyce wysokość otworu w punkcie zerowym na osi poziomej tworzy linię prostą. Różnica między obiektywem idealnym a rzeczywistym ma kształt krzywej. Korekcja dystorsji sferycznej na ogół jest uznawana za dobrą, gdy obraz ma prawidłowy kształt, a ognisko przesuwa się nieco po przymknięciu przysłony; innymi słowy, korekcja w obszarze środkowym jest nieco zbyt mała, podczas gdy przy maksymalnej wysokości otworu korekcja jest doskonała. Rysunek 24 Wykres charakterystyki dystorsji sferycznej (wykres ) [mm] 2 dystorsji. Krzywa pokazuje różnicę między obrazem idealnym a obrazem rzeczywistym tworzonym w płaszczyźnie ogniskowania. Znak minus wskazuje dystorsję ujemną (beczkowatą), przy której długość przekątnej obrazu rzeczywistego jest mniejsza niż przekątnej obrazu idealnego. Znak plus wskazuje dystorsję dodatnią (poduszkowatą). Obiektyw idealny wykazuje dystorsję ±% w dowolnej wysokości obrazu. Krzywe dystorsji obiektywów zmiennoogniskowych na ogół przedstawiają dystorsję beczkowatą w położeniach obiektywu szerokokątnego i dystorsję poduszkowatą w położeniach teleobiektywu. Rysunek 25 Krzywa astygmatyzmu (wykres 2) [mm] 2 S M Krzywa dystorsji (wykres 3) [mm] 2 aby uzyskać przyjemny efekt rozmycia (charakterystykę obrazu poza płaszczyzną jego formowania); w procesie tym stosowane są techniki symulacji komputerowej służące do analizy wydajności obiektywu na etapie projektowania. Jak wspomniano w różnych opisach aberracji, skutki pewnych aberracji można zminimalizować, przymykając przysłonę obiektywu, jednak w przypadku innych aberracji ten sposób nie przynosi efektu. Zależność między aperturą a aberracjami przedstawiono w tabeli 2. Ocena wydajności obiektywu Zdolność rozdzielcza/rozdzielczość Rozdzielczość obiektywu oznacza zdolność odwzorowania punktu przedmiotu przez obiektyw. Rozdzielczość gotowej fotografii zależy od trzech czynników: rozdzielczości obiektywu, rozdzielczości filmu lub matrycy światłoczułej i rozdzielczości drukarki lub papieru do drukowania odbitek. Rozdzielczość ocenia się, fotografując z określonym powiększeniem kartę -,6 +,6 [mm] [%] Rysunek 26 Wykresy pomiaru rozdzielczości Wykres rozdzielczości (koana) -,2 +,2 [mm] Krzywa astygmatyzmu (wykres 2) Oś pionowa wykresu przedstawia wysokość osiową padania (odległość od środka obrazu) promienia docierającego do obiektywu, a oś pozioma przedstawia wielkość przesunięcia punktu obrazu utworzonego w płaszczyźnie ogniskowania. Jednostki i znaki są takie same jak na krzywej aberracji sferycznej. Krzywa idealnego obiektywu odnosząca się do wysokości padania światła powinna być linią prostą w punkcie zerowym na osi poziomej. Różnica między obiektywem idealnym a rzeczywistym jest pokazywana przez dwie zakrzywione linie w kierunku S (kierunek płaszczyzny wzdłużnej/promieni) i kierunku M (kierunek płaszczyzny południkowej/ koncentrycznych okręgów). Jeśli różnica między kierunkami S i M (różnica astygmatyczna) jest duża, punkt nie będzie odwzorowywany jako punkt, a obraz będzie rozmazany. Ponadto rozmyty obraz przed i za płaszczyzną formowania obrazu będzie nienaturalny. Jak zminimalizować efekty aberracji Współczesne obiektywy są projektowane przy użyciu bardzo wydajnych komputerów, które wykonują mnóstwo obliczeń i zaawansowanych symulacji w celu zminimalizowania wszystkich typów aberracji i uzyskania doskonałej jakości tworzonego obrazu. Jednak nawet korzystając z tej technologii, nie można całkowicie usunąć wszystkich aberracji, co oznacza, że wszystkie obiektywy dostępne na rynku charakteryzują się przynajmniej niewielkimi aberracjami. Aberracja ta nosi nazwę aberracji szczątkowej. Typ aberracji szczątkowej w obiektywie na ogół określa właściwości przetwarzania obrazu przez ten obiektyw, takie jak ostrość i efekt rozmycia. Z tego względu współczesne obiektywy są często projektowane w taki sposób, Tabela 2 Zależność między aperturą a aberracją Przyczyna spadku jakości obrazu Osiowa aberracja kolorów Aberracja kolorów przy powiększeniu Aberracja sferyczna Aberracja komatyczna Obszary obrazu dotknięte efektem Środek i krawędzie Krawędzie Środek i krawędzie Krawędzie Wykres rozdzielczości (JIS) D D C C B B Gwiazda Siemensa Wykres rozdzielczości rzutowania Wykres Howlleta Poprawa poprzez zmniejszenie apertury Niewielki efekt Brak efektu Efekt zauważalny Efekt zauważalny Krzywa dystorsji (wykres 3) Oś pionowa wykresu przedstawia wysokość osiową padania (odległość od środka obrazu; jednostka: mm) promienia docierającego do obiektywu, a oś pozioma przedstawia wartość procentową (%) Astygmatyzm Krzywizna pola Dystorsja (zniekształcenie) Zjawa/flara Niedoświetlenie krawędzi kadru Krawędzie Krawędzie Krawędzie Środek i krawędzie Krawędzie Niewielki efekt Niewielki efekt Brak efektu Brak efektu Efekt zauważalny 2

11 zawierającą grupy czarnych i białych pasków, których szerokość stopniowo się zmniejsza, a następnie obserwując przy użyciu mikroskopu negatyw w 5-krotnym powiększeniu. Rozdzielczość często jest wyrażana jako wartość liczbowa, na przykład 5 linii lub linii. Wartość ta oznacza liczbę linii na milimetr najmniejszego deseniu składającego się z czarnych i białych pasków, który można wyraźnie zarejestrować na filmie. Do testowania rozdzielczości samego obiektywu używana jest metoda polegająca na umieszczeniu karty o dużej rozdzielczości w miejscu odpowiadającym płaszczyźnie ogniskowania i wyświetleniu go przez testowany obiektyw na ekranie. Wartość liczbowa używana do wyrażania zdolności rozdzielczej wskazuje tylko stopień możliwej rozdzielczości, a nie jej wyrazistość lub kontrast. Kontrast Różnica między obszarami o innych poziomach jasności na fotografii, np. różnica jasności między obszarami jasnymi a ciemnymi. Na przykład gdy różnica w odwzorowywaniu bieli i czerni jest wyraźna, mówi się o dużym kontraście, a gdy niewyraźna o małym kontraście. Na ogół obiektywy pozwalające uzyskać obrazy o Rysunek 27 Diagram ilustrujący pojęcie kontrastu Oświetlenie z obiektu (wpadające) Światło formujące obraz (wychodzące) Rysunek 27-A Rysunek 27-B Rysunek 27-E Oświetlenie z obiektu (wpadające) Karta odwzorowywania kontrastu Obraz utworzony z wykorzystaniem soczewki asferycznej o dużej aperturze Wysoki kontrast Różnica w gęstości Wykres pomiarowy MTF (Funkcji przenoszenia modulacji) Światło formujące obraz (wychodzące) Rysunek 27-C Rysunek 27-D Obraz utworzony z wykorzystaniem soczewki sferycznej o dużej aperturze Niski kontrast wysokiej jakości mają i dużą rozdzielczość, i duży kontrast. MTF (Modulation transfer function/funkcja przenoszenia modulacji) Funkcja przenoszenia modulacji jest to metoda szacowania wydajności obiektywu służąca do określania współczynnika odwzorowywania kontrastu lub ostrości obiektywu. Podczas oceny charakterystyk elektrycznych sprzętu audio ważną miarą wydajności jest charakterystyka częstotliwościowa. W przypadku, gdy dźwięk ze źródła jest nagrywany za pomocą mikrofonu, a następnie odtwarzany przez głośniki, charakterystyka częstotliwościowa oznacza wierność odtwarzanego dźwięku względem dźwięku ze źródła. Jeśli odtwarzany dźwięk jest bardzo zbliżony do dźwięku ze źródła, sprzęt jest klasyfikowany jako hi-fi (high fidelity duża wierność). Traktując system optyczny obiektywu jak system przekazujący sygnały optyczne podobny do systemu audio przekazującego sygnały elektryczne, można dowiedzieć się, na ile dokładnie są przekazywane sygnały optyczne, o ile tylko możliwy jest pomiar charakterystyki częstotliwościowej systemu optycznego. W systemie optycznym odpowiednikiem częstotliwości jest częstotliwość przestrzenna, która wskazuje, ile deseni (cykli) pewnej gęstości sinusoidalnej mieści się w mm szerokości. Dlatego jednostką częstotliwości przestrzennej jest liczba linii na mm. Na rysunku 27-A pokazano charakterystykę MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) idealnego obiektywu hi-fi dla pewnej częstotliwości przestrzennej, w której sygnał wyjściowy jest równy sygnałowi wejściowemu. Obiektyw tego typu zapewnia kontrast :,. Jednak ze względu na to, że prawdziwe obiektywy mają aberrację szczątkową, rzeczywiste współczynniki kontrastu są zawsze mniejsze niż :,. Wraz ze wzrostem częstotliwości przestrzennej (np. gdy czarno-biała fala sinusoidalna staje się cieńsza lub gęstsza) kontrast zmniejsza się w sposób pokazany na rysunku 27-D, aż obraz ostatecznie stanie się szary, bez różnicy między czernią a bielą (brak kontrastu, :) na granicy częstotliwości przestrzennej. Zilustrowanie tego zjawiska w formie wykresu, który na osi poziomej przedstawia częstotliwość przestrzenną, a na osi pionowej kontrast, powoduje utworzenie krzywej pokazanej na wykresie 4. Innymi słowy, wykres umożliwia sprawdzanie zdolności odwzorowywania rozdzielczości i kontrastu (tj. stopnia modulacji) w sposób ciągły. Jednak wykres ten pokazuje charakterystykę tylko jednego punktu na obszarze obrazu, dlatego w celu określenia charakterystyki MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) całego obrazu trzeba użyć danych dotyczących kilku punktów. Z tego względu dla charakterystyki MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) obiektywu EF przedstawionej w tej książce wybrano dwie typowe częstotliwości przestrzenne ( linii/mm i 3 linii/mm), a do określenia charakterystyki MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) całego obszaru obrazu wykorzystano zaawansowane techniki symulacji komputerowej; oś pozioma wykresu odpowiada odległości od środka obrazu wzdłuż linii przekątnej, natomiast oś pionowa odpowiada kontrastowi. Jak odczytywać wykresy MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) Na wykresach MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) obiektywów pokazanych w tej książce oś pozioma przedstawia wysokość obrazu (środek obrazu ma wysokość ), natomiast oś pionowa kontrast. Wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) są podawane dla częstotliwości przestrzennych wynoszących linii/mm i 3 linii/mm. Poniższa tabela zawiera częstotliwość przestrzenną karty testowej, wartość apertury obiektywu i kierunek na obszarze obrazu. Podstawowe informacje o wydajności obiektywu można odczytać z wykresu MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) w następujący sposób: Im bardziej krzywa częstotliwości linii/mm jest zbliżona do, tym lepszy jest kontrast i zdolność separacji obiektywu, a im bardziej krzywa częstotliwości 3 linii/mm jest zbliżona do, tym lepsza jest zdolność rozdzielcza i ostrość obiektywu. Dodatkowo im bliższe są wartości M i S, tym bardziej naturalny staje się efekt rozmycia tła. Chociaż dobry balans między tymi wartościami jest ważny, na ogół można założyć, że obiektyw zapewnia znakomitą jakość obrazu, gdy krzywa częstotliwości linii/mm jest większa niż,8, a zadowalającą jakość obrazu można uzyskać, gdy krzywa częstotliwości linii/mm jest większa niż,6. Spoglądając na wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) super-teleobiektywów EF z serii L i mając powyższe na uwadze, można zauważyć na podstawie samych danych, że obiektywy te mają wyjątkowo dobre właściwości przetwarzania obrazu. Wykres 4 Wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) dla pojedynczego punktu obrazu Kontrast,5 C B 3 5 Częstotliwość przestrzenna (linii/mm) A 22

12 A:Zarówno zdolność rozdzielcza, jak i kontrast są dobre B:Kontrast jest dobry, ale zdolność rozdzielcza jest słaba C:Zdolność rozdzielcza jest dobra, ale kontrast jest słaby Tabela 3 Częstotliwość przestrzenna linii/mm 3 linii/mm Maks. otwór względny S M Wykres 5 Wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji),,9,8,7,6,5,4,3,2, F8 S Balans kolorów Wierność odwzorowywania kolorów fotografii wykonanej za pomocą obiektywu w porównaniu do oryginalnego przedmiotu. Balans kolorów we wszystkich obiektywach EF jest oparty na wartościach wzorcowych zalecanych przez stowarzyszenie ISO i mieści się w ścisłym zakresie tolerancji węższym niż dozwolony przez ISO zakres wartości CCI. CCI M CCI (colour contribution index indeks udziału kolorów) Odwzorowywanie kolorów na fotografii kolorowej zależy od trzech czynników: charakterystyki kolorów filmu lub cyfrowego systemu przetwarzania obrazu, temperatury barwowej źródła światła oświetlającego przedmiot i właściwości przekazywania światła przez obiektyw. Indeks udziału kolorów (CCI) jest to współczynnik wskazujący zmienność kolorów powodowaną przez różnice efektu filtrowania w poszczególnych obiektywach w przypadku korzystania ze standardowego filmu i źródła światła, wyrażony za pomocą trzech liczb w postaci /5/4. Te trzy liczby to wartości względne wyrażone jako logarytmy transmitancji obiektywu dla fal niebieskofioletowych/zielonych/czerwonych odpowiadających trzem warstwom emulsji światłoczułej na filmie kolorowym, gdzie większe liczby oznaczają większą transmitancję. Jednak ze względu na to, że obiektywy fotograficzne pochłaniają większość fal ultrafioletowych, wartość transmitancji koloru niebiesko-fioletowego zazwyczaj wynosi zero, dlatego balans kolorów ocenia się, porównując wartości dla koloru zielonego i czerwonego z wartościami wzorcowymi określonymi przez ISO. Wzorcowe charakterystyki przechodzenia światła przez obiektyw zostały określone przez stowarzyszenie ISO metodą zaproponowaną przez Japonię, polegającą na wyciągnięciu średniej wartości transmitancji 57 standardowych Wykres 6 Zakres tolerancji ISO wykreślony na współrzędnych CCI Błękitny Zielony Niebieski PurpurowyPunkt wyjściowy S // Żółty, R obiektywów, obejmujących pięć modeli spośród reprezentatywnej grupy producentów obiektywów, w tym m.in. firmy Canon. Powstała w ten sposób zalecana wartość wzorcowa /5/4 służy producentom filmów fotograficznych jako wzorzec podczas określania charakterystyk odwzorowywania kolorów na filmach kolorowych. Innymi słowy, jeśli właściwości przekazywania światła przez obiektyw są niezgodne z wartościami wzorcowymi ISO, na filmie kolorowym nie można uzyskać charakterystyki odwzorowywania kolorów zamierzonej przez producenta. G Czerwony, B, Oświetlenie peryferyjne Jasność obiektywu jest określana przez liczbę przysłony, ale wartość ta wskazuje tylko jasność na osi optycznej, tj. na środku obrazu. Jasność (oświetlenie powierzchni obrazu) na krawędziach obrazu nosi nazwę oświetlenia peryferyjnego i jest wyrażana jako procent (%) oświetlenia względem środku obrazu. Oświetlenie peryferyjne zależy od winietowania obiektywu oraz prawa cos4 (kosinusa 4) i jest nieuchronnie mniejsze niż jasność na środku obrazu. Winietowanie,prawo cos 4 Wykres 7 Współczynnik oświetlenia płaszczyzny obrazu pokazujący charakterystykę oświetlenia peryferyjnego [%] 5 Winietowanie optyczne Promienie świetlne docierające do obiektywu z krawędzi obszaru obrazu są częściowo blokowane przez ramki obiektywu przed i za przysłoną, w wyniku czego nie wszystkie promienie przechodzą przez aperturę efektywną (średnicę przysłony), co powoduje spadek ilości światła na obrzeżach obrazu. Tego typu winietowanie można wyeliminować, przymykając przysłonę obiektywu. Rysunek 28 Winietowanie Przednia rama Tylna rama Przysłona Główny promień światła Prawo kosinusa Prawo kosinusa głosi, że wraz ze wzrostem kąta widzenia następuje większy spadek ilości światła na obszarach peryferyjnych, nawet jeśli obiektyw jest całkowicie pozbawiony winietowania. Obraz peryferyjny jest tworzony przez grupy promieni świetlnych docierających do obiektywu pod pewnym kątem w stosunku do osi optycznej, a spadek ilości światła jest proporcjonalny do kosinusa tego kąta podniesionego do czwartej potęgi. f/8 f/2,8 2 Wysokość obrazu [mm] Obrzeżny promień światła 23

13 P Wykres 8 Redukcja światła peryferyjnego zgodnie z prawem kosinusa w a Jednolita jasność Współczynnik natężenia oświetlenia (%) a' Obiektyw Jest to nieubłagane prawo fizyki. Jednak w obiektywach szerokokątnych mających duży kąt widzenia można uniknąć spadku ilości oświetlenia peryferyjnego, zwiększając wydajność przysłony obiektywu (stosunek obszaru źrenicy wejściowej leżącej na osi do obszaru źrenicy wejściowej leżącej poza osią). Winietowanie sprzętowe Zjawisko polegające na tym, że światło docierające do obiektywu jest częściowo blokowane przez jakąś przeszkodę, na przykład koniec osłony obiektywu lub ramkę filtru, co powoduje przyciemnienie narożników obrazu lub rozjaśnienie całego obrazu. Ogólnym terminem używanym w przypadku pogorszenia obrazu przez jakiegoś typu przeszkodę blokującą promienie świetlne, które powinny dotrzeć do obrazu,jest zaciemnienie. Rozbłyski Światło odbite od powierzchni obiektywu, wnętrza tubusu obiektywu i wewnętrznych ścianek komory lustra może dotrzeć do filmu lub matrycy światłoczułej, powodując zamglenie części lub całości obszaru obrazu, a tym samym pogorszenie ostrości obrazu. Te szkodliwe odbicia są nazywane rozbłyskami. Rozbłysk można w dużym stopniu zredukować, pokrywając powierzchnie obiektywu powłokami oraz stosując w tubusie obiektywu i w aparacie metody antyrefleksyjne, jednak nie można wyeliminować go całkowicie dla wszystkich warunków fotografowania przedmiotu. Dlatego w miarę możliwości Rysunek 29 Efekt flary i zjawa Soczewka Zjawa p' Kąt padania Poprawny obraz Poprawny obraz Soczewka Efekt flary pożądane jest stosowanie odpowiedniej osłony obiektywu. Termin rozbłysk jest również stosowany w odniesieniu do efektów rozmycia i aureoli wynikających z aberracji sferycznej i komatycznej. Obraz zjawy Typ rozbłysku występujący w przypadku, gdy fotografowana scena jest oświetlona promieniami słonecznymi lub innym silnym źródłem światła, a skomplikowana seria odbić od różnych powierzchni obiektywu powoduje pojawienie się na obrazie wyraźnie zarysowanego odbicia w miejscu przeciwległym do źródła światła. Zjawisko to odróżnia się od rozbłysku, określając je terminem zjawa ze względu na jego wygląd przypominający ducha. Obrazy zjawy wywołane przez odbicia od powierzchni przed aperturą mają taki sam kształt jak apertura, natomiast obrazy zjawy wywołane przez odbicia za aperturą mają postać nieostrego obszaru zamglonego światła. Ponieważ obrazy zjawy mogą być także powodowane przez silne źródła światła spoza obszaru obrazu, w celu blokowania niepożądanego światła zalecane jest używanie osłony lub innego urządzenia zacieniającego. To, czy zjawa wystąpi podczas fotografowania, można wcześniej sprawdzić, spoglądając przez wizjer i przymykając przysłonę obiektywu (przy użyciu funkcji sprawdzania głębi ostrości aparatu) do rzeczywistej apertury, która będzie używana podczas naświetlania. Nakładanie powłok Gdy światło przechodzi przez obiektyw bez powłoki, około 5% jego ilości odbija się z powrotem na każdej granicy powietrza i soczewki ze względu na różnicę współczynnika załamania. Powoduje to nie tylko zmniejszenie ilości światła przechodzącego przez obiektyw, ale może także doprowadzić do wielokrotnych odbić powodujących powstawanie niepożądanych obrazów zjawy lub rozbłysku. Aby uniknąć tych odbić, soczewki są pokrywane specjalną powłoką. Zasadniczo nakładanie na obiektyw cienkiej warstwy powłoki (o grubości wynoszącej /4 długości odpowiedniej fali świetlnej) odbywa się metodą naparowywania próżniowego, a powłoka jest wykonana z substancji (takiej jak fluorek magnezu), której współczynnik załamania światła wynosi n, gdzie n oznacza współczynnik załamania światła w szkle obiektywu. Jednak w obiektywach EF zamiast jednej powłoki wpływającej tylko na jedną długość fal stosowana jest doskonała powłoka wielowarstwowa (wiele warstw powłoki naparowywanej próżniowo zmniejszających współczynnik odbicia do,2,3%), która skutecznie zapobiega odbiciom wszystkich długości fal w zakresie światła widzialnego. Jednak obiektywy powleka się nie tylko w celu uniknięcia odbić. Pokrywanie różnych elementów obiektywu odpowiednimi substancjami o różnych właściwościach pełni ważną rolę w zapewnieniu optymalnych charakterystyk balansu kolorów całego systemu obiektywu. Szkło optyczne Szkło optyczne Szkło optyczne jest wykonane specjalnie do użytku w precyzyjnych wyrobach optycznych, takich jak obiektywy fotograficzne, obiektywy wideo, teleskopy i mikroskopy. W przeciwieństwie do szkła ogólnego zastosowania szkło optyczne ma stałe, precyzyjne charakterystyki refrakcji i dyspersji (z dokładnością do sześciu miejsc po przecinku) oraz poddawane jest ścisłym wymaganiom dotyczącym przezroczystości i braku defektów, takich jak smugi, wypaczenia i pęcherzyki. Typy szkła optycznego są klasyfikowane na podstawie ich składu i stałej optycznej (współczynnika dyspersji, liczby Abbego); obecnie istnieje ponad 25 typów. W przypadku obiektywów o dużej wydajności optymalnie łączone są różne typy szkła optycznego. Szkło, którego liczba Abbego wynosi 5 lub mniej, nosi nazwę szkła flintowego (F), a szkło, którego liczba Abbego wynosi 55 lub więcej, nosi nazwę szkła kronowego (K). Każdy typ szkła jest z kolei klasyfikowany na podstawie innych parametrów, na przykład ciężaru właściwego, a do każdego typu jest przypisywana odpowiednia nazwa seryjna. Liczba Abbego Wartość liczbowa wskazująca dyspersję szkła optycznego, oznaczona greckim symbolem ν. Nazywana jest również stałą optyczną. Liczbę Abbego określa się według poniższego wzoru, w którym używane są współczynniki załamania światła trzech linii Fraunhofera. F (niebieski), d (żółty) i c (czerwony). Liczba Abbego = νd = nd /nf nc Linie Fraunhofera Linie absorpcyjne odkryte w roku 84 przez niemieckiego fizyka Fraunhofera ( ), tworzące widmo absorpcyjne obecne w widmie ciągłym światła emitowanego przez słońce, powstałe w wyniku działania gazów w atmosferach Słońca i Ziemi. Ponieważ każda linia ma stałą długość fali, linie są używane jako wzorzec w odniesieniu do charakterystyki kolorów (długości fali) szkła optycznego. Współczynnik załamania światła szkła optycznego jest mierzony na podstawie dziewięciu długości fal wybranych 24

14 spośród linii Fraunhofera (patrz tabela 4). Na tych długościach fal opierają się także obliczenia dotyczące korygowania aberracji chromatycznych wykonywane podczas projektowania obiektywów. Tabela 4 Długości fal świetlnych i linie widmowe Znak kodowy widma Długość fali (mm) Kolor Znak kodowy widma Długość fali (mm) Kolor i 365, Nadfiolet e 546, Zielony d 587,6 Żółty Uwaga: nm = -6 mm Fluoryt W porównaniu ze szkłem optycznym fluoryt ma wyjątkowo niski współczynnik refrakcji i dyspersji oraz szczególne właściwości częściowego rozproszenia (nietypowe częściowe rozproszenie), co w połączeniu ze szkłem optycznym pozwala na praktycznie idealną korekcję aberracji chromatycznych. Fakt ten był znany od dawna, a w roku 88 naturalny fluoryt był już używany w apochromatycznych obiektywach mikroskopów. Jednak naturalny fluoryt występuje tylko w małych kawałkach, dlatego nie mógł być używany w obiektywach fotograficznych. Firma Canon rozwiązała ten problem w roku 968, opracowując technologię produkcji umożliwiającą wytwarzanie dużych sztucznych kryształów, dzięki czemu stosowanie fluorytu w obiektywach fotograficznych stało się możliwe. Soczewka UD Soczewka wykonana ze specjalnego szkła optycznego o właściwościach optycznych zbliżonych do fluorytu. Elementy obiektywów UD szczególnie skutecznie korygują aberracje chromatyczne w superteleobiektywach. Dwa elementy wykonane ze szkła UD zwykle odpowiadają jednemu elementowi z fluorytu. Skrót UD pochodzi od angielskiego terminu ultralow dispersion (mała dyspersja). Szkło bezołowiowe Jest to typ szkła optycznego, które nie zawiera ołowiu, dzięki czemu jest bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego. Ołów jest używany w wielu typach szkła optycznego, ponieważ zwiększa zdolność załamującą szkła.wprawdzie ołów nie może wyciekać ze szkła, w którym się znajduje, jednak powoduje zagrożenie dla środowiska w postaci odpadów powstających podczas szlifowania i polerowania szkła. W celu wyeliminowania ołowiu z procesu produkcji firma Canon we współpracy z producentem szkła opracowała szkło bezołowiowe i stopniowo ogranicza stosowanie w swoich h 44,7 Fiolet c 656,3 g 435,8 Czerwony Czerwony r 76,5 F 486, Niebieski t 4 Niebieskofioletowy Podczerwień obiektywach szkła zawierającego ołów. Szkło bezołowiowe zawiera tytan, który w odróżnieniu od ołowiu nie powoduje żadnych problemów dla środowiska ani dla ludzi, zapewniając przy tym właściwości optyczne porównywalne z konwencjonalnym szkłem ołowiowym. Kształty soczewek i podstawy konstrukcji obiektywów Kształty soczewek Rysunek 3 Kształty soczewek Soczewka płasko-wypukła Soczewka płasko-wklęsła Soczewka dwuwypukła Soczewka dwuwklęsła Soczewka Fresnela Typ soczewki skupiającej utworzonej w wyniku precyzyjnego podziału płaskiej powierzchni soczewki wypukłej na wiele soczewek pierścieniowych w kształcie koncentrycznych okręgów i połączenia ich w celu znacznego zmniejszenia grubości soczewki przy zachowaniu jej funkcji soczewki wypukłej. W celu skutecznego kierowania rozproszonego światła do okularu w lustrzance strona przeciwległa do powierzchni matówki ekranu ogniskowania ma postać soczewki Fresnela o skoku,5. Soczewki Fresnela są także często używane w lampach błyskowych, co można stwierdzić na podstawie koncentrycznych, okrągłych linii widocznych na białym ekranie dyfuzji osłaniającym lampę błyskową. Przykładem gigantycznej soczewki Fresnela może być soczewka, przez którą pada światło emitowane przez latarnię morską. Rysunek 3 Soczewka Fresnela Soczewka wklęsło-wypukła (convex) Soczewka wklęsło-wypukła (concave) Soczewka asferyczna Obiektywy fotograficzne na ogół składają się z kilku pojedynczych elementów, z których wszystkie, o ile nie określono inaczej, mają powierzchnie sferyczne. Ponieważ wszystkie powierzchnie są sferyczne, korekcja aberracji sferycznej w obiektywach o dużej aperturze oraz dystorsji w obiektywach superszerokokątnych staje się szczególnie trudna. Specjalny element obiektywu o powierzchni zakrzywionej w kształcie idealnie korygującym te aberracje, tj. soczewka o swobodnie zakrzywionej powierzchni, która nie jest soczewką sferyczną, nosi nazwę soczewki asferycznej. Teoria i przydatność soczewek asferycznych były znane od początków wytwarzania soczewek, ale ze względu na wyjątkową trudność obróbki i dokładnego pomiaru powierzchni asferycznych jeszcze do niedawna nie można było opracować praktycznych metod produkcji soczewek asferycznych. Pierwszym obiektywem fotograficznym do lustrzanek zawierającym soczewkę asferyczną o dużej średnicy był obiektyw FD 55mm f/,2al firmy Canon wprowadzony do sprzedaży w marcu 97 r. Dzięki rewolucyjnemu postępowi, jaki nastąpił w technologii produkcji od tamtego czasu, we współczesnych obiektywach EF firmy Canon szeroko stosowane są różnego typu soczewki asferyczne, na przykład asferyczne elementy obiektywów ze szkła szlifowanego i polerowanego, ultraprecyzyjnego szkła odlewanego (GMo), kompozytów i polimerów. Soczewka powietrzna Przestrzenie powietrzne między szklanymi elementami obiektywu fotograficznego można traktować jak soczewki wykonane ze szkła o takim samym współczynniku załamania światła jak powietrze (,). Przestrzeń powietrzna od początku zaprojektowana zgodnie z tą koncepcją nosi nazwę soczewki powietrznej. Ponieważ refrakcja soczewki powietrznej jest przeciwna do refrakcji soczewki szklanej, wypukły kształt działa jak soczewka wklęsła, natomiast wklęsły kształt działa jak soczewka wypukła. Zasada ta po raz pierwszy została przedstawiona w roku 898 przez Emila von Hoegha pracującego dla niemieckiej firmy Goerz. Rysunek 32 Diagram ilustrujący pojęcie soczewki powietrznej M L H L (powietr ze) Rzeczywiste obiektywy fotograficzne Patrząc na obraz obiektu przez szkło powiększające, można zauważyć, że jego krawędzie zazwyczaj są zniekształcone lub mają inne kolory, nawet jeśli środek jest wyraźny. Widać więc, że w obiektywie jednoelementowym występuje wiele typów aberracji, przez co nie może on odwzorowywać wyraźnie zdefiniowanego obrazu do narożnika do narożnika. Z tego powodu obiektywy fotograficzne składają się z kilku elementów o różnych kształtach i właściwościach, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie ostrego obrazu na całym obszarze obrazu. Podstawowa konstrukcja obiektywu (pod względem elementów i grup) jest podawana w sekcji danych technicznych w M H 25

15 broszurach i instrukcjach obsługi. Na rysunku 33 pokazano przykładowy obiektyw EF 85mm f/,2l II USM składający się z 8 elementów podzielonych na 7 grup. Rysunek 33 Konstrukcja obiektywu EF 85mm f/,2l@usm (Elementy) Podstawy konstrukcji obiektywów Istnieje pięć podstawowych konstrukcji używanych w obiektywach stałoogniskowych ogólnego zastosowania. Typ pojedynczy jest najprostszy składa się z jednego elementu lub dubletu wykonanego z dwóch połączonych elementów. Obiektywy i są typu podwójnego, który składa się z dwóch niezależnych elementów. Obiektyw jest typu potrójnego, który składa się z trzech niezależnych elementów w kolejności wypukły-wklęsły-wypukły. Obiektyw jest typu symetrycznego, który składa się z dwóch grup zawierających jedną lub więcej soczewek o tym samym kształcie i konfiguracji umieszczonych symetrycznie względem przysłony. Rysunek 34 Podstawowe grupy soczewek Grupa Grupa 2 Grupa 3 Grupa 4 Grupa (Grupy) Typowe rodzaje obiektywów fotograficznych Obiektywy stałoogniskowe Typ symetryczny W tego typu obiektywie grupa soczewek za przysłoną ma prawie taką samą konfigurację i kształt jak grupa soczewek przed przysłoną. Obiektywy symetryczne można z kolei podzielić na różne typy (Gauss, Tryplet, Tessar, Topcon i ortometr). Obecnie najbardziej typową konfiguracją spośród wymienionych powyżej jest typ Gaussa, ponieważ jego symetryczna konstrukcja umożliwia uzyskanie dobrze zrównoważonej korekcji wszystkich typów aberracji, a także stosunkowo długiej tylnej płaszczyzny ostrości. W obiektywie Canon 5mm f/,8 wprowadzonym do sprzedaży w roku 95 udało się skutecznie wyeliminować aberrację komatyczną, która była jedynym słabym punktem obiektywów typu Gaussa w tamtym czasie, dlatego ze względu na uzyskaną poprawę wydajności stał się on kamieniem milowym w historii rozwoju obiektywów. Firma Canon wciąż używa konstrukcji typu Gaussa we współczesnych obiektywach, takich jak EF 5mm f/,4 USM, EF 5mm f/,8 II i EF 85mm f/,2l II USM. Konfiguracje symetryczne typu Tessar i Tryplet są często używane w aparatach kompaktowych wyposażonych w obiektywy stałoogniskowe. Rysunek 35 Typowe rodzaje obiektywów fotograficznych typ Tryplet typ Gaussa typ Tessar typ Topogon Typ teleobiektywu Na ogół w obiektywach fotograficznych całkowita długość obiektywu (odległość od wierzchołka pierwszego elementu obiektywu do płaszczyzny ogniskowania) jest większa niż jego długość ogniskowej. Jednak zazwyczaj nie dotyczy to obiektywów o szczególnie dużej długości ogniskowej, ponieważ w wyniku zastosowania zwykłej konstrukcji obiektyw stałby się bardzo długi i nieporęczny. Aby zachować rozsądną długość takiego obiektywu przy dużej długości ogniskowej, za zespołem głównej soczewki wypukłej (skupiającej) umieszcza się zespół soczewki wklęsłej (rozpraszającej), dzięki czemu można uzyskać obiektyw krótszy od jego długości ogniskowej. Obiektywy tego typu noszą nazwę teleobiektywów. W teleobiektywach drugi punkt główny znajduje się przed pierwszym elementem obiektywu. Współczynnik teleobiektywu Stosunek całkowitej długości teleobiektywu do jego długości ogniskowej nosi nazwę współczynnika teleobiektywu. Inaczej mówiąc, jest to wartość odległości od wierzchołka pierwszego elementu obiektywu do płaszczyzny ogniskowania podzielona przez długość ogniskowej. W przypadku teleobiektywów wartość ta jest mniejsza niż jeden. Dla porównania współczynnik teleobiektywu EF 3mm f/2,8l IS USM wynosi,94, a teleobiektywu EF 6mm f/4l IS USM,8. Rysunek 36 Typ teleobiektywu Typ retrofokus Obiektywy szerokokątne o konwencjonalnej konstrukcji mają krótką tylną płaszczyznę ostrości, która uniemożliwia ich stosowanie w lustrzankach, ponieważ przeszkadzają w odchylaniu głównego lustra w górę i w dół. Z tego powodu obiektywy szerokokątne do lustrzanek mają konstrukcję odwrotną do teleobiektywów, w której zespół soczewki rozpraszającej jest umieszczany przed zespołem soczewki głównej. Powoduje to przesunięcie drugiego punktu głównego za obiektyw (między ostatni element obiektywu a płaszczyznę filmu) i utworzenie obiektywu, którego tylna płaszczyzna ostrości jest dłuższa niż długość ogniskowej. Obiektyw taki na ogół nosi nazwę obiektywu typu retrofokus (od nazwy produktu francuskiej firmy Angenieux Co.). Pod względem optycznym ten typ obiektywu jest klasyfikowany jako odwrócony teleobiektyw. Rysunek 37 Typy odwróconego teleobiektywu (retrofokus) Obiektywy zmiennoogniskowe Typ zmiennoogniskowy składający się z 4 grup Tradycyjna konfiguracja obiektywu zmiennoogniskowego, w której istnieje ścisły podział funkcji soczewek na 4 grupy (grupa ogniskowania, grupa zmiany powiększenia, grupa korekcji i grupa tworzenia obrazu). Dwie grupy zmiany powiększenia i korekcji poruszają się podczas zmiany ogniskowej. Ze względu na możliwość łatwego uzyskania dużego współczynnika powiększenia tego typu konstrukcja jest często stosowana w obiektywach do kamer i teleobiektywach zmiennoogniskowych do lustrzanek. Jednak problemy występujące podczas projektowania kompaktowych obiektywów zmiennoogniskowych powodują, że konstrukcja ta jest coraz rzadziej stosowana w nowoczesnych obiektywach innych niż teleobiektywy. Typ krótkiego obiektywu zmiennoogniskowego Opis str.75 26

16 Typ wielogrupowego obiektywu zmiennoogniskowego Opis str.75 Ogniskowanie i poruszanie obiektywu Techniki ogniskowania i poruszania obiektywu Metody poruszania obiektywu w celu ogniskowania można najogólniej podzielić na pięć opisanych poniżej typów. Ogólne wydłużanie liniowe Podczas ogniskowania cały system optyczny obiektywu porusza się prosto w tył i w przód. Jest to najprostszy typ ogniskowania używany przeważnie w obiektywach stałoogniskowych (od szerokokątnych do standardowych), takich jak EF 5mm f/2,8 Fisheye, EF 5mm f/,4 USM, TS-E 9mm f/2,8 i inne obiektywy EF. Wydłużanie liniowe przedniej grupy Podczas ogniskowania tylna grupa jest nieruchoma, a tylko przednia grupa porusza się prosto w tył i w przód. Przykładami obiektywów z wydłużaniem liniowym przedniej grupy są modele EF 5mm f/2,5 Compact Macro, MP-E 65mm f/2,8 Macro Photo i EF 85mm f/,2l II USM. Wydłużanie obrotowe przedniej grupy Sekcja tubusu obiektywu mieszcząca przednią grupę soczewek obraca się podczas ogniskowania, powodując poruszanie się przedniej grupy w tył i w przód. Tego typu ogniskowanie jest stosowane tylko w obiektywach zmiennoogniskowych i nie występuje w obiektywach stałoogniskowych. Typowymi przykładami obiektywów korzystających z tej metody są obiektywy EF 28-9mm f/4-5,6 III, EF 75-3mm f/4-5,6 IS USM, EF 9-3mm f/4,5-5,6 USM oraz inne obiektywy EF. Ogniskowanie wewnętrzne Ogniskowanie odbywa się przez przemieszczanie jednej lub wielu grup soczewek umieszczonych między pierwszą grupą soczewek a przysłoną. str.76 Ogniskowanie tylne Ogniskowanie odbywa się przez przemieszczanie jednej lub wielu grup soczewek umieszczonych za przysłoną. str.77 System soczewek ruchomych System ten zmienia odstęp między pewnymi elementami obiektywu zgodnie z wielkością wydłużenia, aby skompensować zmienność aberracji powodowaną przez odległość aparatu. Metoda ta nosi również nazwę mechanizmu kompensacji aberracji przy fotografowaniu z bliskiej odległości. str.77 Rysunek 38 Odległość fotografowania, odległość obiektu i odległość obrazu Punkt główny Punkt główny Obiekt przedmiotowy obrazowy h h' Ogniskowa Odległość od obiektu Odległość pracy Odległość fotografowania/odległość obiektu/odległość obrazu Odległość aparatu Odległość od płaszczyzny ogniskowania do fotografowanego przedmiotu. Położenie płaszczyzny ogniskowania jest wskazywane na wierzchu większości aparatów symbolem. Odległość obiektu Odległość od punktu głównego przedmiotowego aparatu do fotografowanego obiektu. Odległość obrazu Odległość od punktu głównego obrazowego aparatu do płaszczyzny ogniskowania przy obiektywie zogniskowanym na obiekcie znajdującym się w pewnej odległości. Wielkość wydłużenia W przypadku obiektywu, w którym podczas ogniskowania cały system optyczny porusza się w tył i w przód, jest to wielkość ruchu, jaki musi wykonać obiektyw z położenia ogniskowej ustawionej na nieskończoność, aby ustawić ostrość na przedmiot znajdujący się w ograniczonej odległości. Odległość mechaniczna Odległość od przedniej płaszczyzny tubusu obiektywu do płaszczyzny ogniskowania. Odległość pracy Odległość od przedniej płaszczyzny tubusu obiektywu do fotografowanego obiektu. Jest to ważny czynnik szczególnie podczas fotografowania w zbliżeniu i powiększeniu. Powiększenie obrazu Stosunek (stosunek długości) rzeczywistego rozmiaru obrazu do rozmiaru obrazu odwzorowywanego na filmie fotograficznym. Obiektyw makro o wskaźniku powiększenia : może odwzorowywać na filmie obraz o takim samym rozmiarze jak oryginalny obiekt (rozmiar rzeczywisty). Powiększenie na ogół Odstęp między punktami głównymi Odległość fotografowania Ogniskowa Długość mechaniczna Wielkość wysunięcia Odległość obrazowa Płaszczyzna ogniskowania jest wyrażane jako proporcjonalna wartość wskazująca rozmiar obrazu w porównaniu do rzeczywistego obiektu. (Na przykład powiększenie :4 jest wyrażane jako,25x). Rysunek 39 Zależność między ogniskową, wielkością wydłużenia (ogólnym wydłużeniem) i powiększeniem y R (r f)2 e r f(m ) 2 M e y' r' M y f f f r e R f r e R y y' M Ogniskowa Wielkość wysunięcia Odstęp między punktami głównymi Odległość fotografowania Rozmiar obiektu Rozmiar obiektu na płaszczyźnie filmu Powiększenie Światło spolaryzowane i filtry polaryzacyjne Światło spolaryzowane Ponieważ światło jest typem fali elektromagnetycznej, może być traktowane jako jednostajnie drgające we wszystkich kierunkach na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fal. Tego typu światło nosi nazwę światła naturalnego (lub światła naturalnie spolaryzowanego). Jeśli z jakiegoś powodu kierunek drgań światła naturalnego zostanie spolaryzowany, takie światło jest nazywane światłem spolaryzowanym. Gdy światło naturalne Rysunek 4 Naturalnie spolaryzowana fala elektromagnetyczna Światło naturalnie spolaryzowane (światło naturalne) Światło częściowo spolaryzowane y' Kierunek rozchodzenia się światła 27

17 odbija się na przykład od powierzchni szkła lub wody, odbite promienie drgają tylko w jednym kierunku i są całkowicie spolaryzowane. Również w słoneczny dzień światło z obszaru nieba pod kątem 9 od słońca staje się spolaryzowane ze względu na efekt działania molekuł powietrza i cząsteczek w atmosferze. Półlustra stosowane w lustrzankach z automatyczną regulacją ostrości także powodują polaryzację światła. Liniowy filtr polaryzacyjny Filtr przepuszczający tylko światło drgające w określonym kierunku. Ponieważ miejsce drgań światła przepuszczanego przez filtr jest z natury liniowe, filtr nosi nazwę liniowego filtru polaryzacyjnego. Tego typu filtr eliminuje odbicia od szkła i wody w taki sam sposób jak kołowy filtr polaryzacyjny, ale nie można używać go efektywnie w większości aparatów z automatyczną regulacją naświetlenia i ostrości, ponieważ powoduje błędy naświetlania w aparatach AE wyposażonych w systemy pomiaru TTL korzystające z półluster oraz błędy ogniskowania w aparatach AF zawierających systemy dalmierzy AF korzystające z półluster. Kołowy filtr polaryzacyjny Kołowy filtr polaryzacyjny działa tak samo jak liniowy filtr polaryzacyjny, ponieważ przepuszcza tylko światło drgające w określonym kierunku. Jednak światło przechodzące przez okrągły filtr polaryzacyjny różni się od światła przechodzącego przez liniowy filtr polaryzacyjny tym, że miejsce drgań obraca się po spirali podczas rozchodzenia się fal. Dzięki temu działanie filtra nie zakłóca działania półluster, umożliwiając zwykłą pracę funkcji TTL-AE i AF. W aparatach EOS należy używać wyłącznie kołowych filtrów polaryzacyjnych. Skuteczność eliminowania odbić światła przez kołowy i liniowy filtr polaryzacyjny jest taka sama. Terminologia cyfrowa Matryca światłoczuła Element półprzewodnikowy przekształcający dane obrazu na sygnał elektryczny, pełniący rolę filmu fotograficznego w zwykłym aparacie. Nazywany jest również czujnikiem obrazu. Dwa najczęściej używane w aparatach cyfrowych rodzaje matryc światłoczułych to CCD (Charge-Coupled Device) i CMOS (Complementary Metal-Oxide Semi-conductor). Oba są czujnikami obszaru mieszczącymi na płaskiej powierzchni dużą liczbę receptorów (pikseli), które przekształcają zmiany światła na sygnały elektryczne. Im większa liczba receptorów, tym dokładniejsza jest reprodukcja obrazu. Ponieważ receptory te są wrażliwe tylko na jasność, a nie na kolor, przed nimi umieszczane są filtry kolorów RGB lub CMYG, dzięki którym możliwe jest jednoczesne przechwytywanie informacji zarówno o jasności, jak i kolorze. Filtr dolnoprzepustowy W typowych matrycach światłoczułych używanych w aparatach cyfrowych informacje o kolorach RGB lub CMYG są gromadzone dla każdego receptora umieszczonego na powierzchni. Oznacza to, że gdy światło o dużej częstotliwości przestrzennej dociera do pojedynczego piksela, na obrazie powstają fałszywe kolory, mora i inne kolory, które nie występują na przedmiocie. W celu ograniczenia występowania tych zafałszowań światło musi docierać do wielu różnych receptorów, dlatego używane receptory są filtrami dolnoprzepustowymi. W filtrach dolnoprzepustowych używane są ciekłe kryształy lub inne struktury krystaliczne charakteryzujące się dwukrotnym załamaniem światła (zjawisko, w którym tworzone są dwa strumienie załamanego światła), umieszczone przed elementami matrycy. Dwukrotne załamanie światła o dużej częstotliwości przestrzennej przy użyciu filtrów dolnoprzepustowych umożliwia odbieranie światła przez wiele elementów. Ludzkie oko i dioptria wizjera Wzrok, ostrość wzroku Zdolność oka do rozróżniania szczegółów kształtu przedmiotu. Wyrażona jest wartością liczbową, która stanowi odwrotność minimalnego kąta widzenia, przy którym oko może wyraźnie rozróżnić dwa punkty lub linie, tj. rozdzielczość oka w stosunku do rozdzielczości wynoszącej. (Współczynnik o rozdzielczości jest traktowany jako ). Rysunek 4 Budowa ludzkiego oka Komora tylna Obwódka Ciało rzęskowe Twardówka Naczyniówka Komora przednia Soczewka Wyrostek rzęskowy Przestrzeń pozasoczewkowa Oś optyczna Siatkówka Nerw wzrokowy Tarcza nerwu wzrokowego Plamka żółta Rogówka Tęczówka Spojówka Kanał Schlemma Mięsień rzęskowy Włókna rzęskowe Nabłonek migawkowy Oś centralna oka Dołek centralny Ciało szkliste Akomodacja oka Umiejętność zmiany zdolności załamującej przez oko w celu utworzenia obrazu obiektu na siatkówce. Stan, w którym oko ma minimalną zdolność załamującą, nosi nazwę stanu spoczynkowego akomodacji. Widzenie normalne, emmetropia Stan oka, w którym obraz nieskończenie odległego punktu jest tworzony na siatkówce, gdy oko znajduje się w stanie spoczynkowym akomodacji. Dalekowzroczność Stan oka, w którym obraz nieskończenie odległego punktu jest tworzony za siatkówką, gdy oko znajduje się w stanie spoczynkowym akomodacji. Krótkowzroczność Stan oka, w którym obraz nieskończenie odległego punktu jest tworzony przed siatkówką, gdy oko znajduje się w stanie spoczynkowym akomodacji. Astygmatyzm Stan oka, w którym na osi wzroku występuje astygmatyzm. Starczowzroczność Stan oka, w którym zdolność ogniskowania wzroku maleje wraz z wiekiem osoby. Przypomina to stałe ognisko w aparacie o małej głębi ostrości. Najmniejsza odległość wyraźnego widzenia Najmniejsza odległość, przy której oko o normalnym widzeniu może obserwować obiekt bez wysiłku. Zazwyczaj przyjmuje się, że odległość ta wynosi 25 cm/,8 stopy. Dioptria Stopień zbieżności lub dyspersji wiązek promieni świetlnych opuszczających wizjer. Standardowa wartość dioptrii wszystkich aparatów EOS ma wartość dpt. Ustawienie to zostało zaprojektowane tak, aby obraz w wizjerze wyglądał jak widziany z odległości m. Jeśli obraz w wizjerze nie jest wyraźnie widoczny, do okularu aparatu należy przymocować obiektyw regulujący dioptrię, którego moc po dodaniu do standardowej wartości dioptrii wizjera umożliwi łatwe oglądanie przedmiotu z odległości jednego metra. Wartości liczbowe wydrukowane na obiektywach EOS regulujących dioptrię oznaczają całkowitą wartość dioptrii uzyskiwaną po przymocowaniu do aparatu obiektywu regulującego dioptrię. 28

18 Wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) Jak odczytywać wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) Wartość MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) na poziomie,8 lub więcej, przy liniach/mm oznacza, że obiektyw jest wysokiej jakości. Krzywa ukazująca wartość kontrastu przy maksymalnym otworze względnym,9,8,7,6,5 Wartość MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) na poziomie,6 lub więcej, przy liniach/mm oznacza obraz o satysfakcjonującej jakości.,4,3,2, 5 5 2(mm) Odległość od środka kadru Krzywa ukazująca rozdzielczość obrazu przy maksymalnym otworze względnym Częstotliwość przestrzenna linii/mm 3 linii/mm Maks. otwór względny f/8 S M S M Im bliższe pokrycie krzywych S i M, tym naturalniejsze staje się rozmycie obrazu. Zarówno zdolność rozdzielcza, jak i kontrast są dobre Kontrast jest dobry, ale zdolność rozdzielcza jest słaba Zdolność rozdzielcza jest dobra, ale kontrast jest słaby 29

19 Obiektywy stałoogniskowe EF 5mm f/2,8 Fisheye EF 4mm f/2,8l USM EF 2mm f/2,8 USM EF 24mm f/,4l USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,, EF 24mm f/2,8 EF 28mm f/,8 USM EF 28mm f/2,8 EF 35mm f/,4l USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,, EF 35mm f/2 EF 5mm f/,2l USM EF 5mm f/,4 USM EF 5mm f/,8@,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,, EF 85mm f/,2l@usm EF 85mm f/,8 USM EF mm f/2 USM EF 35mm f/2l USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,, EF 35mm f/2,8 (miękko rysujący) EF 2mm f/2,8l@usm EF 3mm f/2,8l IS USM EF 3mm f/4l IS USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,, EF 4mm f/2,8l IS USM EF 4mm f/4 DO IS USM EF 4mm f/5,6l USM EF 5mm f/4l IS USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,,

20 EF 35mm f/2l USM EF 35mm f/2l USM EF 6mm f/4l IS USM,9,8,7,6,5,4,3,2, Wartości MTF (Funkcja przenoszenia modulacji) EF 5mm f/2,5 Compact Macro EF mm f/2,8 Macro USM EF 8mm f/3,5l Macro USM,9,9,9,8,8,8,7,7,7,6,6,6,5,5,5,4,4,4,3,3,3,2,2,2,,, MP-E 65mm f/2,8-5x Macro Photo TS-E 24mm f/3,5l TS-E 45mm f/2,8 TS-E 9mm f/2,8,9,8,7,6,5,4,3,2, EF-S 6mm f/2,8 Macro USM,9,8,7,6,5,4,3,2, 5 3,9,8,7,6,5,4,3,2, 5 5 2,9,8,7,6,5,4,3,2, 5 5 2,9,8,7,6,5,4,3,2, Obiektywy zmiennoogniskowe EF 6-35mm f/2,8l USM EF 6-35mm f/2,8l USM EF 7-4mm f/4l USM EF 7-4mm f/4l USM,9,8,9,8,9,8,9,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,4,3,2,,5,4,3,2,,5,4,3,2,,5,4,3,2, EF 2-35mm f/3,5-4,5 USM EF 2-35mm f/3,5-4,5 USM,9,9,8,8,7,7,6,6,5,5,4,4,3,3,2,2,, EF 24-7mm f/2,8l USM EF 24-7mm f/2,8l USM,9,8,9,8,7,7,6,6,5,4,3,2,,5,4,3,2, EF 24-85mm f/3,5-4,5 USM EF 24-85mm f/3,5-4,5 USM EF 24-5mm f/4l IS USM EF 24-5mm f/4l IS USM,9,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,3,3,3,3,2,2,2,2,,,,