Spis treści
Słówko o ogniskowej obiektywu.....................................................................................2
Ogniskowa a odległość od soczewki..................................................................................................3
Powiększenie obrazu, rozmiar kadru a kąt widzenia.........................................................................5
Ogniskowa "standardowa"................................................................................................................7
Ekwiwalent ogniskowej.....................................................................................................................8
Przysłona....................................................................................................................... 9
A jaśniej, się nie da?.......................................................................................................................11
Czy jasne obiektywy muszą być duże?.............................................................................................12
Makro..............................................................................................................................................12
Matryce...........................................................................................................................................14
Głębia ostrości............................................................................................................ 15
Jak duże kółko przestaniemy odróżniać od punktu?........................................................................16
Przysłona........................................................................................................................................ 17
Inny problem związany z mniejszymi matrycami.............................................................................18
Soczewki niedoskonałe................................................................................................21
Co można z tym zrobić?..................................................................................................................22
O kryteriach rozdzielczości.............................................................................................................24
Sfery i asfery................................................................................................................ 25
Jak sobie z tym radzić?...................................................................................................................26
Co się zmieniło, czyli jak to się robi?..............................................................................................27
Po co to się robi?............................................................................................................................28
Astygmatyzm...................................................................................................................................30
Koma............................................................................................................................................... 32
Aberracja chromatyczna.............................................................................................. 33
Co z tym zrobić?..............................................................................................................................34
Achromaty, apochromaty, czyli zanim wymyślono komputery.........................................................34
Co zostaje........................................................................................................................................35
Jak już wymyślono komputery.........................................................................................................36
W cyfrówkach..................................................................................................................................37
strona 1 / 38
Z notatnika optyka
Słówko o ogniskowej obiektywu
Pojęcie ogniskowej pojawiło się w życiu większości osób w podstawówce albo w gimnazjum,
jako miara zdolności skupiającej soczewki idealnej: super-cienkiej i bez aberracji. Znaczyło
mniej więcej tyle: jeżeli na soczewkę padną promienie światła równoległe do jej osi, to
soczewka skupi je w jednym punkcie. A ogniskowa będzie odległością tego punku od
soczewki. Jak soczewka mocniej skupia, to ma krótszą ogniskową. Wydaje się, że ma to sens.
Dobra. Biorę mój obiektyw szerokokątny i, mówiąc delikatnie, całe powyższe bierze w łeb.
Na obudowie wyraźnie wygrawerowane 28mm f/2.8, a odległość od pierwszej do ostatniej
soczewki wynosi ponad 3 centymetry. W takim razie od której soczewki mam mierzyć
ogniskową? Ponadto jest to obiektyw do lustrzanki "pełnoklatkowej" (czyli małego obrazka) i
nawet jeśli zmierzę dystans powierzchni filmu (czy matrycy) do najbliższej soczewki, to
wychodzi prawie 40mm. A gdyby było mniej, to by się lustro nie zmieściło. Czyżby
Japończyk, który wyprodukował moje szkło kłamał? Nie. On po prostu na optyce zna się
nieco lepiej od mojej nauczycielki fizyki z podstawówki.
Wyobraźmy sobie, że mamy obiektyw, o
którego konstrukcji optycznej wiemy
tyle ile wie przeciętny posiadacz
obiektywu, czyli: gdzie się zaczyna
pierwsza soczewka, a gdzie kończy się
ostatnia. Wyobraźmy sobie też, że w
obiektyw ten padają promienie światła
równoległe do jego osi optycznej. Po
przejściu przez obiektyw promienie
skupiają się wszystkie w jednym punkcie (w tym miejscu jest powierzchnia matrycy lub
filmu, jeżeli obiektyw ma ostrość ustawioną na nieskończoność).
Nie zajmując się tym, co się z promieniami dzieje wewnątrz obiektywu, możemy sobie w
myślach przedłużyć promienie wchodzące i wychodzące. Te przedłużenia się gdzieś przetną.
Słówko o ogniskowej obiektywu strona 2 / 38
Z notatnika optyka
Miejsce, w którym się przecinają jest ważne. Gdyby ktoś szukał analogii do soczewki idealnej
opisywanej przez panią od fizyki (optycy mówią o niej "cienka soczewka"), to aby działała
ona tak, jak obiektyw, musiałaby być umieszczona właśnie w miejscu przecięcia się promieni
i mieć taką ogniskową jak odległość tego miejsca od powierzchni matrycy. Ta odległość jest
właśnie ogniskową obiektywu. Natomiast mądrą nazwą dla płaszczyzny wyznaczonej przez
przecięcia promieni wchodzących w obiektyw i wychodzących z niego jest "obrazowa
płaszczyzna główna".
Gdybyśmy obiektyw odwrócili, a więc wpuścili promienie równoległe od drugiej strony i
przeprowadzili powyższą procedurę jeszcze raz, dostalibyśmy płaszczyznę główną w innym
miejscu. To byłaby "płaszczyzna główna przedmiotowa". Ale ogniskowa wyznaczona w ten
sposób byłaby taka sama jak poprzednio pod warunkiem, że po obu stronach obiektywu
mielibyśmy ten sam ośrodek (jeśli koniec obiektywu wsadzimy do wody aby fotografować
rybki, to on będzie miał inną ogniskową od strony wody, a inną od strony matrycy). Ale to już
wyższa szkoła jazdy, zupełnie nam niepotrzebna.
Ogniskowa a odległość od soczewki
Teraz postaram się wytłumaczyć jak to możliwe, że lustro aparatu mieści się pomiędzy
powierzchnią matrycy, a obiektywem np. 28mm albo nawet rybim okiem 16mm. Trik polega
na tym, że płaszczyzny główne wcale nie muszą się znajdować wewnątrz obiektywu. Weźmy
na przykład taki bardzo prosty obiektyw zrobiony z dwóch soczewek: skupiającej od strony
czujnika i rozpraszającej od strony modelki. Promienie światła biegnące z nieskończoności
(czyli równoległe) padają na soczewkę rozpraszającą i są... rozpraszane. A potem padają na
soczewkę skupiającą i są skupiane na powierzchni CCD (zakładając, że ustawiliśmy ostrość
na nieskończoność). O tak:
Słówko o ogniskowej obiektywu strona 3 / 38
Z notatnika optyka
Ilustracja 1: Najprostszy układ typu retrofokus
Jaką taki układ ma ogniskową? Przeprowadzamy procedurę przedstawioną wcześniej i
dostajemy coś takiego:
Ilustracja 2: Płaszczyzna główna i ogniskowa układu typu retrofokus.
Jak widać ogniskowa jest dużo mniejsza, niż odległość od filmu do
najbliższej soczewki
Słówko o ogniskowej obiektywu strona 4 / 38
Z notatnika optyka
Okazuje się, że płaszczyzna główna wypada dużo bliżej powierzchni czujnika niż najbliższa
soczewka. Taki schemat jak powyżej to mocno uproszczona wersja układu o nazwie
retrofokus, odziedziczonej po obiektywie zaprojektowanym w 1950 roku przez monsieur
Pierre'a Angenieux, który "zaimportował" tego typu optykę do jednoobiektywowych
lustrzanek. Na tej zasadzie są projektowane dziś wszystkie szerokokątne obiektywy do
lustrzanek.
Podobny - tylko, że odwrotny układ (soczewki rozpraszające od strony filmu i skupiające od
strony fotografowanego świata) jest stosowany w teleobiektywach po to, aby były krótsze i
lżejsze.
Powiększenie obrazu, rozmiar kadru a kąt widzenia
A dlaczego fotografowie zajmują się w ogóle ogniskową obiektywu? Otóż ogniskowa
obiektywu wyznacza rozmiar obrazu na filmie/matrycy. Na przykład jeżeli użyjemy
obiektywu 100mm i ustawimy ostrość na obiekt w odległości 1 metra, to obraz na
filmie/matrycy będzie ZAWSZE 9 razy mniejszy od tego obiektu. Bez względu na to jakiego
aparatu użyjemy, obraz człowieka mającego 1,7m wzrostu będzie miał 19cm. Z tych 19cm
wycinamy kawałek wyznaczony przez rozmiary klatki. Jeżeli fotografujemy tego człowieka
"pełną klatką", czyli gdy kadr ma 24mm x 36mm, to z 1 metra sfotografujemy fragment
świata o rozmiarach 9 razy większych, czyli 21,6cm x 32,4cm. Jeśli fotografujemy formatem
mniejszym, to z tego samego obrazu wycinamy sobie odpowiednio mniejszy kawałek.
Można na to spojrzeć z nieco innej strony. Ogniskowa obiektywu do spółki z rozmiarem
kadru wyznacza kąt, jaki obejmuje pole widzenia aparatu. Kąt ten standardowo podaje się dla
przypadku, gdy ostrość jest ustawiona na nieskończoność. Skąd się ten kąt bierze?
Wracając na chwilę do przybliżenia "cienkiej soczewki", ustawienie ostrości na
nieskończoność oznacza ustawienie tej soczewki (a w przypadku prawdziwego obiektywu -
obrazowej płaszczyzny głównej) w odległości równej ogniskowej tej soczewki względem
Słówko o ogniskowej obiektywu strona 5 / 38