Zoom o stałe jasności

Zoom to obiektyw o zmiennej ogniskowej.

Przysłona f w aparacie fotograficznym zdefiniowana jest jako

stosunek długości ogniskowej F do średnicy otworu czynnego D.

Z tej definicji wynika jasno, że zwiększanie długości ogniskowej prowadzi do zwiększenia wartości f, czyli do zmniejszania jasności obiektywu.

Pamiętajmy: im większa wartość ogniskowej F, przy stałej średnicy otworu czynnego, tym mniejsza jasność obiektywu.

Ogromna większość obiektywów typu zoom zmniejsza swoją jasność (zwiększa wartość f) przy wydłużaniu ogniskowej. Dla obiektywów typu zoom podawane są dane techniczne w formie, np.

a oznacza to, że dla ogniskowej 70 mm jasność obiektywu wynosi f/4 a po ustawieniu ogniskowej 300mm, jasność spadnie do f/5.6

Taka zależność jasności od długości ogniskowej jest oczywista w świetle definicji wartości przysłony f - stosunek długości ogniskowej do średnich otworu czynnego F/D.

Coraz częściej jednak pojawiają się na rynku obiektywy zoom o stałej jasności, w których jasność nie zależy od ustawionej długości ogniskowej.

Jak to jest możliwe i jak realizowane?
Jest tylko jedna możliwość. Wraz z wydłużaniem ogniskowej zwiększa się otwór czynny.

W jaki sposób zwiększać otwór czynny? W tym celu wyjaśnimy dokładniej czym jest ten otwór czynny, zwany też źrenicą wejściową obiektywu.

Otwór czynny (źrenica wejściowa) to otwór, który widzimy patrząc na obiektyw od przodu. A widzimy ten otwór przez soczewki znajdujące się przed mechaniczną przysłona. Za tą przysłoną są również soczewki, tyle, że inne niż przed przysłoną. Mamy sytuację jak na rysunku poniżej.

Schemat obiektywu zoom

S1 i S2 soczewki przed przysłoną mechaniczną, czyli na przodzie obiektywu
D' - średnica przysłony mechanicznej
D - średnica przysłony, jaką widać patrząc od przodu obiektywu, czyli źrenica wejściowa.
S3 i S4 soczewki za przysłoną mechaniczną, czyli z tyłu obiektywu
d12 i d34 odległości między soczewkami, które są zmieniane dla ustawienia ostrości i dla zmiany ogniskowej wypadkowej całego obiektywu.
Wzór pod rysunkiem pozwala na obliczanie ogniskowej wypadkowej dwóch soczewek o ogniskowych F1 i F2 znajdujących się w odległości d od siebie.
Zmieniając odległości d12 i d34 zmieniamy też odległości między soczewkami z przedniej części obiektywu a tymi z tylnej części.
Zbliżając do siebie soczewki S1 i S2 zmniejszamy człon d z pokazanego wzoru.
To daje zwiększenie wyrażenia F1+F2-d (mniej odejmujemy od sumy ogniskowych), czyli zwiększenie mianownika.
Zwiększenie mianownika to zmniejszenie wartości ułamka, czyli skrócenie ogniskowej wypadkowej F układu soczewek przed przysłoną mechaniczną.
Krótsza ogniskowa daje większe powiększenie.
Większe powiększenie oznacza większą średnicę źrenicy wejściowej, tej pokazaną na rysunku przerywaną linią zieloną.
A więc wiemy jak zwiększyć średnicę źrenicy wejściowej, która wchodzi do wzoru F/D na jasność obiektywu.

Sprawę komplikuje fakt, że skrócenie ogniskowej układu soczewek S1 i S2 skraca też ogniskową całego obiektywu a w zoomie chcemy wydłużać ogniskową.
Współzależność wszystkich wymienionych poniżej elementów:

wzajemnego położenia soczewek d
Ogniskowych pojedynczych soczewek F
Ogniskowej wypadkowej całego obiektywu Fwyp
Średnicy źrenicy wejściowej D
Jasności obiektywu f=Fwyp/D

powoduje, że zaprojektowanie obiektywu typu zoom, w którym zmiana ogniskowej nie wpływa na zmianę jasności, wymaga dziesiątek godzin pracy komputerów o dużej mocy obliczeniowej a wykonanie zaprojektowanego obiektywu jest bardzo trudne.

Jeżeli dodamy do tego, że nowoczesny obiektyw składa się z minimum 10 soczewek, to pokazuje to stopień trudności przy budowie obiektywu typu zoom o stałej jasności.

Jakie są zalet i wady zoomów o stałej jasności?

Zaletą jest to, że zmieniając ogniskową mamy cały czas taki sam czas otwarcia migawki, podczas gdy w typowym zoomie w miarę wydłużania ogniskowej zmniejsz się jasność a tym samym wydłuża czas ekspozycji.
Zoomu ze stałą jasnością ma dwie podstawowe wady:
- Trudniej go zaprojektować i wykonać, więc jest droższy
- Daje więcej zniekształceń obrazu

Tak więc zoom ze stałą jasnością nie jest tak bardzo pożądany przez fotografów gdyż sytuacji, w których ma on wyraźną przewagę nad zoomem standardowym, nie ma zbyt dużo.

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