Zoom optyczny - zasada działania

Zoom optyczny to popularna nazwa obiektywu fotograficznego o zmiennej ogniskowej, który

utrzymuje stałe położenie płaszczyzny ostrości, niezależnie od ustawionej długości ogniskowej.

To bardzo ważne podkreślenie, gdyż istnieją obiektywy o zmiennej ogniskowej które

po każdej zmianie długości ogniskowej wymagają nowego ustawiania ostrości.

Obiektywy takie są już bardzo rzadko używane ale dobrze wiedzieć, że są i nie nazywają się zoomem.

Jak działa taki obiektyw typu zoom? Rozpatrzmy fotografowanie bardzo odległych obiektów, czyli ostry obraz powstaje w odległości równej długości ogniskowej. Ale odległości od czego? W przypadku pojedynczej, cienkiej, soczewki, Rys., jest to odległość od środka soczewki.

Rys.1. Obraz przedmiotów bardzo odległych, wytworzony przez pojedynczą cienką soczewkę, jest ostry w płaszczyźnie prostopadłej do osi optycznej, przechodzącej przez ognisko soczewki.

Obiektyw to układ kilku do kilkunastu soczewek, w kilku grupach ale zawsze można wyliczyć położenie i ogniskową soczewki, która dała by taki sam obraz (pomijając zniekształcenia wnoszone przez pojedynczą soczewkę), gdyby umieścić ją w odpowiednik miejscu. Schematycznie przedstawia to Rys.2.

Rys.2. Układ 6 soczewek w 3 grupach, czyli prosty obiektyw, można zastąpić jedną soczewką S_Z o odpowiednio dobranej ogniskowej F_Z i umieszczoną we właściwym miejscu.

Podstawę teoretyczną do znalezienia położenie i ogniskowej jednej soczewki zastępującej układ soczewek jest wzór, który napiszemy tu dla dwóch soczewek. Jeżeli mamy 2 soczewki o ogniskowych F₁ i F₂, położone na wspólnej osi optycznej i oddalone od sobie o d, to ogniskową takiego układu możemy wyliczyć ze wzoru

1 / F_Z = 1 / F₁ + 1 / F₂ - d / (F₁ * F₂) ,

pamiętając, że ogniskowa soczewki rozpraszającej ma znak minus.

Darujemy sobie drobiazgowe obliczenia, wystarczy zauważyć, że zmieniając odległość między soczewkami możemy zmieniać długość ogniskowej układu soczewek. Wzór nie określa położenia soczewki zastępczej ale i to można wyliczyć przy pomocy odpowiednich wzorów.

Popatrzmy znowu na Rys.2. Układ soczewek 1 do 6, w grupach I, II i III, to schemat typowego obiektywy typu zoom. Grupa I i III soczewek jest nieruchoma, natomiast odpowiedni mechanizm pozwala przesuwać soczewki w grupie II.
Wzajemne oddalanie lub zbliżanie soczewek 3 i 4 daje w efekcie zmianę ogniskowej całego obiektywu, jak i zmianę położenie hipotetycznej soczewki zastępczej F_Z, co jest równoznaczne odsuwaniu lub zbliżaniu tej soczewki do matrycy. Łatwo wydedukować, że odpowiednio obliczone położenia soczewek 3 i 4 pozwalają na zmianę ogniskowej, przy zachowaniu tego samego położenia płaszczyzny ostrości. Innymi słowy

regulując położenie soczewek 3 i 4 zmieniamy ogniskową ale utrzymujemy ciągle raz ustawioną ostrość.

I to jest właśnie zasada działanie zoomu. Obliczenia ogniskowych poszczególnych soczewek, ich położenia i kolejnych pozycji soczewek 3 i 4 dla uzyskania zmiany ogniskowej przy zachowaniu ostrości, to bardzo skomplikowana procedura, jednak opanowana już przez producentów do perfekcji.

Obiektyw zoom, aby być obiektywem dobrej jakości musi mieć skorygowane wady takie jak aberracja chromatyczna, sferyczna, wada zniekształcenia obrazu itd. Obliczenie kształtów soczewek ich położenia w obiektywie to bardzo skomplikowana procedura a wykonanie obiektywy wg takiego projektu jest jeszcze trudniejsze. Dlatego na świecie Jest zaledwie kilku producentów obiektywów a pozostali producenci aparatów cyfrowych kupują u nich gotowe obiektywy.

Używasz Facebooku'a? Kliknij "lubię to", będziesz dostawał informacje o nowościach na naszym serwisie.