Objektiv – oko fotoaparátu – díl první

27.8.2012

V dnešní části našeho fotoseriálu se trochu blíže podíváme na objektivy a jejich vlastnosti. V druhém díle, který zde najdete přesně za týden, probereme příslušenství objektivů a dojde i na slíbený návod na test domácí fototechniky.

– Reklama dtpko.cz –

Pro fotoaparáty s výměnnými objektivy je většinou dodávána celá řada objektivů, ať přímo vyráběnými výrobcem dané značky fotoaparátu nebo firmami, které se zabývají právě jen výrobou objektivů a dodávají své výrobky s uchycením pro jednotlivé značky fotoaparátů.

Objektivy lze rozdělit do dvou základních skupin, a to na objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností a objektivy s proměnlivou ohniskovou vzdáleností, takzvané zoomy. Tyto se dále dělí podle ohniskové vzdálenosti na širokoúhlé, normální a teleobjektivy.

Z čeho se objektiv skládá a jak funguje?
Objektiv se skládá z tubusu, ve kterém jsou umístěny členy optické soustavy, clonový kroužek ostřící mechanismus a další mechanické prvky ovládání objektivu. Kvalita použitých materiálů a výrobního zpracování jednotlivých částí objektivu ovlivňuje jeho optické vlastnosti a také cenu.

– Reklama dtpko.cz –

Jednou z nejdůležitějších částí objektivu je clonový kroužek. Ten se skládá z různého počtu různě tvarovaných lamel. Ty se pohybem prstence otvírají a zavírají a tím se zvětšuje a zmenšuje otvor, kterým proniká světlo přes objektiv do těla fotoaparátu. Tvar clonového otvoru má vliv na způsob zobrazení objektů fotografované scény, které leží mimo hranici hloubky ostrosti, tedy nezaostřených objektů (takzvaný bokeh). Za ideální tvar je považován co nejdokonalejší kruhový tvar clonového kroužku, protože dává jemné a rovnoměrné podání těchto nezaostřených partií snímané scény.

Princip funkčnosti clonového kroužku

Hodnota přivření clonového kroužku je vyjádřena clonovým číslem. Clonové číslo je poměr ohniskové vzdálenosti a průměru vstupní čočky objektivu. Clonová čísla jsou řazena do clonové řady, ve které platí, že poměr množství světla procházejícího přes objektiv k záznamovému médiu je mezi sousedícími clonovými čísly dvojnásobný, respektive poloviční v závislosti na tom, jestli clonu otvíráme nebo přivíráme. Tato vlastnost odpovídá jednomu expozičnímu stupni 1EV.

Přivření clonového kroužku má přímý vliv na hloubku ostrosti a kresebné vlastnosti objektivu. Hloubka ostrosti, tedy rozsah ostře zobrazeného pole snímané scény bývá v poměru 1/3 před a 2/3 za zaostřeným bodem fotografované scény. Čím více je clonový kroužek přivřený, tedy čím vyšší clonové číslo, tím je větší pole ostrosti snímané scény. Pro názornost, máme li při cloně 5,6 hloubku ostrosti 3 metry, bude pole ostrosti ležet 1 metr před a 2 metry za zaostřeným objektem. Při cloně 11 bude pole ostrosti 9 metrů a bude ležet 3 metry před a 6 metrů za zaostřeným objektem. Při použití stejného clonového čísla se nám hloubka ostrosti zvětšuje se vzdáleností zaostřeného objektu od fotoaparátu.

Při focení můžeme zkontrolovat rozsah pole ostrosti v hledáčku fotoaparátu tím, že aktivujeme clonu. Za předpokladu, že má fotoaparát kvalitní matnici, vidíme rozsah zaostření fotografované scény. Některé objektivy jsou vybaveny orientační stupnicí hloubky ostrosti umístěnou u stupnice vzdálenosti u ostřícího prstence.

Vyznaceni pole hloubky ostrosti na objektivu

Vyznačení pole hloubky ostrosti na objektivu

Druhým důležitým faktorem, který clonové číslo ovlivňuje, jsou kresebné vlastnosti. V praxi platí, že každý objektiv má ideální kresebné vlastnosti při určitém clonovém čísle nebo několika po sobě jdoucích číslech. Je to způsobeno tím, že paprsky procházející přes objektiv se nestejnoměrně lámou přes clonový kroužek. Budeme li postupně přivírat clonový kroužek, bude při určitém průměru lom paprsků na lamelách clony nejmenší. V tomto momentu bývá kresba objektivu nejlepší. V praxi to bývá většinou při přiclonění na druhé clonové číslo od základní světelnosti. Při světelnosti objektivu 2,5 bude ideální kresba někde mezi clonou 4,5 – 5,6. Při dalším přivírání clonového kroužku se bude kresba vlivem zvětšujícího se lomu paprsků do jisté míry zhoršovat.

Často si všímám, že fotografové, třeba v krajině v domnění, že získají větší hloubku ostrosti zbytečně přecloňují. Scenérii, která by stačila fotit třeba na clonu 8, cloní na 22. Jediné čeho tímto dosáhnou, je to, že se dostanou dále od ideálního clonového čísla a zhorší si kresbu objektivu.

Tyto vlastnosti objektivů bývají v technických listech graficky vyjádřeny takzvanou MTF křivkou (Modulation Transfer Function chart, MTF Chart). Tato je vytvořena na základě laboratorních testů, kdy je snímán testovací obrazec a na základě získaných údajů je stanovena rozlišovací schopnost objektivu. Ta je udávána v počtu čar na milimetr (pojmem čára se chápe útvar složený z černého a bílého proužku). Těmito testy se zjišťují i další optické vlastnosti objektivů, včetně již popsaných vad. Pokud budeme chtít použít MTF křivku jako vodítko při nákupu objektivu, tak je nutné si uvědomit, že se jedná o laboratorní testy, kdy je testovací obrazec snímán v ideálním nasvícení a celkové prostředí testu je postaveno na tom, že je snaha o změření maximálního výkonu objektivu. V praxi jsou podmínky pro fotografování poněkud odlišné, a tak se mohou výsledky laboratorních testů poněkud lišit od skutečného chování objektivu.

Základní údaje které najdete na objektivu
Na těle objektivu najdeme několik údajů. Jedná se o hodnotu světelnosti objektivu, což je nejmenší clonové číslo, které lze při určité ohniskové vzdálenosti nastavit. Ohnisková vzdálenost objektivu, u zoomů rozsah ohniskové vzdálenosti. Tyto jsou navíc opatřeny prstencem pro měnění ohniskové vzdálenosti, na kterém jsou vyznačena jednotlivá ohniska. Zaostřovací prstenec obsahuje orientační údaje o vzdálenosti, na kterou je objektiv zaostřen. U objektivů s pevnou ohniskovou vzdáleností bývá doplněn o vyznačení pole hloubky ostrosti při použití jednotlivých clonových čísel.

Na objektivech některých výrobců najdeme ještě prstenec pro manuální nastavení clony, na kterém jsou napsána jednotlivá clonová čísla. Na objímce uchycení předního optického členu bývá údaj o průměru závitu pro uchycení filtrů. Na objektivu většinou ještě najdeme další doplňkové informace o tom, jestli objektiv podporuje automatické zaostřování, jestli je konstruován pro digitální fotoaparáty, jestli jsou optické členy opatřeny antireflexivními vrstvami a další informace ve formě různých zkratek, které se mohou u jednotlivých výrobců lišit.

Co je Ohnisková vzdálenost objektivu?
Ohnisková vzdálenost objektivu je vzdálenost středu optické soustavy od roviny ( záznamové médium ), na které dokáže optická soustava ostře vykreslit snímanou scénu. Poměr velikosti záznamového média a ohniskové vzdálenosti určuje zorný úhel záběru. U digitálních fotoaparátů, které používají různé velikosti čipu, bývají pro snadnější orientaci tyto hodnoty přepočteny na velikost kinofilmového políčka. Pro přepočet se používá koeficient stanovený výrobcem fotoaparátu. Čím je ohnisková vzdálenost kratší, tím větší je úhel záběru. Proto bereme objektivy s ohniskovou vzdáleností do 35 mm jako širokoúhlé, s ohniskovou vzdáleností okolo 50 mm jako normální, protože se nejvíce blíží zornému úhlu lidského oka a objektivy s ohniskovou vzdáleností nad 125 mm označujeme jako teleobjektivy. Zoom objektivy díky své konstrukci umí sloučit několik ohniskových vzdáleností. Ohnisková vzdálenost nám určuje ještě jednu důležitou vlastnost a to je hloubka ostrosti. Při nastavení stejného clonového čísla je pro objektivy s malou ohniskovou vzdáleností velká a zmenšuje se úměrně k prodloužení ohniskové vzdálenosti.

Ohnisková vzdálenost a zorný úhel objektivu

Četl jsem mnoho vášnivých diskusí, kde se pisatelé dohadovali, která skupina objektivů je lepší. Myslím si, že zcela zbytečně. Každá z nich je určena pro jiný druh uživatelů. Objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností, které vykazují díky své konstrukci méně optických vad, používají spíše fotografové, kteří se zabývají fotografováním zátiší, portrétů a jiných statických scén, kde není požadována rychlost a pohotovost. Zoom objektivy najdeme spíše u fotografů sportu, fotoreportérů a všude tam, kde by fotografa měnění objektivů zdržovalo v práci.

Jak zvolit správný objektiv?
Například pro fotografa, který nemá vyšší ambice ve fotografické tvorbě nebo prostě nemůže investovat do drahého vybavení. Jak se správně zorientovat si popíšeme dále. Výrobci objektivů nabízí celou škálu zoomů, od levných, takzvaně setových, které jsou dodávány a prodávány jako sestava s tělem fotoaparátu až po drahé objektivy určené pro náročné a profesionální fotografy. Ve své podstatě by tyto objektivy měly pokrýt většinu fotografických činností.

Pokud fotograf zná dobře optické vlastnosti objektivů, které používá a umí těchto znalostí správně využít, tak je možné i s levnými objektivy dosáhnout technicky dobrých výsledků. Objektivy mají všeobecně několik optických vad se kterými musí fotograf počítat a musí vědět, do jaké míry se u objektivu projevují. Je logické, že u levných objektivů se tyto vady budou projevovat více, než u objektivů pro náročné fotografy. Je to dáno konstrukcí, použitými materiály a výrobním zpracováním.

Nejdůležitější vady, se kterými se u objektivů můžeme setkat

Optické zkreslení – projevuje se zejména u širokoúhlých objektivů a zoomů s velkým rozsahem ohniskové vzdálenosti, které jsou někdy označovány jako superzoomy. Jedná se o deformaci fotografovaného čtvercového obrazce. Podle tvaru rozeznáváme deformaci: Soudkovitou, Poduškovitou, Vlnovitou.

Ukázka zkreslení objektivu

O typu zkreslení rozhoduje konstrukce objektivu ( umístění clonového kroužku ). Zoom objektivy mívají většinou soudkovitou deformaci v místech nejkratší ohniskové vzdálenosti – širokoúhlý rozsah a poduškovitou deformaci v oblasti nejdelší ohniskové vzdálenosti – rozsah teleobjektivu. Tuto vadu nelze odstranit. Objektivy s touto vadou nemůžeme v krajních oblastech ohniskového rozsahu použít k fotografování scén, které obsahují rovné line, například architekturu.

Vinětace – jedná se o rovnoměrný úbytek světla směrem od středu obrazu ke krajům. Projevuje se při zcela odcloněném objektivu. S přivíráním clonového kroužku se do určité hodnoty clonového čísla tato vada snižuje.

Vinětace a centrování objektivu

Centrování – jedná se o sníženou ostrost obrazu v rozích snímku. Projevuje se při zcela odcloněném objektivu. S přivíráním clonového kroužku se do určité hodnoty clonového čísla tato vada snižuje.

Reflexy – jedná se o nežádoucí odlesky světla na jednotlivých členech optické soustavy, vnitřní části tubusu objektivu, clonovém kroužku a dalších součástech uvnitř objektivu. Důsledkem těchto odrazů jsou nejrůznější světelné skvrny a světelné závoje na fotografiích, které snímky znehodnocují. V praxi platí, že čím více optických členů, tím více je objektiv náchylný k této vadě. Proto jsou objektivy s pevným ohniskem k této vadě méně náchylné. U digitálních fotoaparátů se někdy může projevovat i odlesk snímače v posledním optickém členu objektivu. K eliminování této vady používají výrobci objektivů antireflexní vrstvy na optických členech a speciální povrchové zpracování jednotlivých konstrukčních prvků objektivu. Částečného omezení tohoto jevu pro případ šikmo dopadajících paprsků světla na přední optický člen docílíme používáním sluneční clony. Pokud používáme filtry nasazené před objektiv, je nutné, aby i tyto byly opatřeny kvalitními antireflexivními vrstvami.

Světelné šmouhy vzniklé odlesky světla uvnitř objektivu – zdroj: fotoporadna.cz

Chromatická vada – je důsledkem rozdílného indexu lomu jednotlivých barev ve světelném spektru. Tato vada se projevuje na ostrých a kontrastních hranách objektů na snímku, které se zobrazí jako kontura v barevném spektru a je mírně rozmazaná. Tuto vadu se výrobci snaží korigovat použitím různých materiálů k výrobě optických členů o různém indexu lomu.