Kamera merceği - Camera lens

Bu bölüm optik sistem hakkındadır. Organizma için bkz Kamera merceği .
Geniş açı, telefoto ve özel dahil olmak üzere farklı türde kamera lensleri

Bir kamera objektifi (aynı zamanda çekim lens ya da çekim objektif ), optik bir mercek veya tertibatı ile birlikte kullanılan lenslerin makinesi için gövde ve mekanizma görüntüler hale üzerinde ya da nesnelerin fotoğrafik film ya da başka bir görüntü depolama kapasitesine sahip medya kimyasal ya da elektronik olarak .

Hareketsiz kamera , video kamera , teleskop , mikroskop veya diğer aparatlar için kullanılan bir lens arasında prensipte büyük bir fark yoktur , ancak tasarım ve yapım detayları farklıdır. Bir lens, bir kameraya kalıcı olarak sabitlenmiş olabilir veya farklı odak uzunluklarına , açıklıklara ve diğer özelliklere sahip lenslerle değiştirilebilir olabilir .

Prensipte basit bir dışbükey mercek yeterli olsa da, uygulamada ortaya çıkan birçok optik sapmayı düzeltmek için (mümkün olduğunca) bir dizi optik mercek elemanından oluşan bir bileşik mercek gereklidir . Herhangi bir lens sisteminde bazı sapmalar olacaktır. Bunları dengelemek ve fotoğrafik kullanıma ve muhtemelen seri üretime uygun bir tasarım üretmek lens tasarımcısının işidir.

Operasyon teorisi

Tipik doğrusal lensler "geliştirilmiş" iğne deliği "lensler" olarak düşünülebilir . Gösterildiği gibi, bir iğne deliği "mercek", çoğu ışık ışınını engelleyen, ideal olarak görüntü sensöründeki her nokta için nesneye bir ışın seçen küçük bir açıklıktır. İğne deliği lenslerinin birkaç ciddi sınırlaması vardır:

  • Geniş bir açıklığa sahip iğne deliği kamerası bulanıktır çünkü her piksel esasen açıklık durağının gölgesidir, dolayısıyla boyutu açıklığın boyutundan daha küçük değildir (üçüncü resim). Burada piksel, nesne üzerindeki bir noktadan ışığa maruz kalan dedektörün alanıdır.
  • İğne deliğini küçültmek çözünürlüğü artırır (bir sınıra kadar), ancak yakalanan ışık miktarını azaltır.
  • Belirli bir noktada, deliğin küçültülmesi, kırınım sınırı nedeniyle çözünürlüğü iyileştirmez . Bu sınırın ötesinde, deliği küçültmek görüntüyü daha bulanık ve aynı zamanda daha karanlık hale getirir.

Pratik lensler, "bir iğne deliği merceği daha fazla ışık alacak ve daha küçük bir spot boyutu verecek şekilde nasıl modifiye edilebilir?" sorusuna bir cevap olarak düşünülebilir. İlk adım, odak uzaklığı film düzlemine olan mesafeye eşit olan iğne deliğine basit bir dışbükey mercek yerleştirmektir (kameranın uzaktaki nesnelerin fotoğraflarını çekeceği varsayılarak). Bu, iğne deliğinin önemli ölçüde açılmasını sağlar (dördüncü resim) çünkü ince bir dışbükey mercek, ışık ışınlarını merceğin eksenine olan mesafeleriyle orantılı olarak büker, ışınlar merceğin merkezine çarparak doğrudan geçer. Geometri, basit bir iğne deliği merceğiyle neredeyse aynıdır, ancak tek ışık ışınlarıyla aydınlatılmak yerine, her görüntü noktası, ışık ışınlarından oluşan odaklanmış bir "kalem" ile aydınlatılır .

  • İğne deliği kamerasının prensibi. Bir nesneden gelen ışık ışınları, bir görüntü oluşturmak için küçük bir delikten geçer.

  • Büyük bir iğne deliği ile görüntü noktası büyüktür ve bulanık bir görüntüye neden olur.

  • Küçük bir iğne deliği ile ışık azalır, ancak kırınım görüntü noktasının keyfi olarak küçülmesini önler.

  • Basit bir lens ile keskin odak noktasına çok daha fazla ışık getirilebilir.

Kameranın önünden küçük delik (açıklık) görülecektir. Sanal görüntü objektifin olarak bilinen dünyadan görüldüğü gibi açıklığın giriş pupilinin ; ideal olarak, giriş göz bebeğine giren nesne üzerinde bir nokta bırakan tüm ışık ışınları, görüntü sensörü/filmi üzerinde aynı noktaya odaklanacaktır (nesne noktasının görüş alanında olması şartıyla). Biri kameranın içinde olsaydı, merceğin bir projektör gibi davrandığını görürdü . Açıklığın kameranın içindeki sanal görüntüsü, merceğin çıkış gözbebeğidir . Bu basit durumda, açıklık, giriş gözbebeği ve çıkış gözbebeğinin tümü aynı yerdedir çünkü tek optik eleman açıklığın düzlemindedir, ancak genel olarak bu üçü farklı yerlerde olacaktır. Pratik fotoğraf lensleri daha fazla lens elemanı içerir. Ek öğeler, lens tasarımcılarının çeşitli sapmaları azaltmasına izin verir, ancak çalışma prensibi aynı kalır: ışın kalemleri giriş göz bebeğinde toplanır ve çıkış göz bebeğinden görüntü düzlemine odaklanır.

Yapı

Ana maddeler: Fotoğrafik mercek tasarımı ve Fotoğrafik mercek tasarımının Tarihçesi
Zum objektifi montajı Canon ELPH

Bir kamera merceği bir dizi unsurdan yapılabilir: Box Brownie'nin menisküs merceğinde olduğu gibi birinden daha karmaşık zumlarda 20'nin üzerine. Bu elemanların kendileri, birbirine yapıştırılmış bir lens grubu içerebilir.

Ön eleman, tüm montajın performansı için kritik öneme sahiptir. Tüm modern lenslerde yüzey, aşınmayı, parlamayı ve yüzey yansımasını azaltmak ve renk dengesini ayarlamak için kaplanmıştır . Sapmaları en aza indirmek için, eğrilik genellikle o kadar ayarlanır geliş açısı ve kırılma açısı eşittir. Prime lenste bu kolaydır, ancak zoom'da her zaman bir uzlaşma vardır.

Mercek genellikle mercek düzeneğinden görüntü düzlemine olan mesafeyi ayarlayarak veya mercek düzeneğinin elemanlarını hareket ettirerek odaklanır . Performansı artırmak için bazı lenslerde, lens odaklanırken gruplar arasındaki mesafeyi ayarlayan bir kam sistemi bulunur. Üreticiler buna farklı şeyler diyor : Nikon buna CRC (yakın mesafe düzeltmesi) diyor; Canon buna yüzer sistem diyor; ve Hasselblad ve Mamiya buna FLE (kayan lens elemanı) diyor.

Cam, iyi optik özellikleri ve çizilmeye karşı direnci nedeniyle lens elemanlarının yapımında kullanılan en yaygın malzemedir. Kuvars camı , florit , akrilik gibi plastikler (Plexiglass) ve hatta germanyum ve meteoritik cam gibi diğer malzemeler de kullanılır . Plastikler , camda üretilmesi zor veya imkansız olan ve cam üretimini ve performansını basitleştiren veya iyileştiren , güçlü asferik mercek elemanlarının imalatına izin verir . Plastikler, kolay çizildikleri için en ucuz lensler dışında en dıştaki elemanlar için kullanılmaz. Kalıplanmış plastik lensler uzun yıllardır en ucuz tek kullanımlık kameralar için kullanılmış ve kötü bir üne kavuşmuştur: kaliteli optik üreticileri "optik reçine" gibi örtmeceler kullanma eğilimindedir. Bununla birlikte, popüler üreticilerin birçok modern, yüksek performanslı (ve yüksek fiyatlı) lensi, kalıplanmış veya hibrit asferik elemanlar içerir, bu nedenle plastik elemanlı tüm lenslerin düşük fotoğraf kalitesine sahip olduğu doğru değildir.

1951 ABD Hava Kuvvetleri çözünürlük test tablosu bir lensin çözme gücü ölçmek için bir yöntemdir. Malzemenin, kaplamaların ve yapının kalitesi çözünürlüğü etkiler. Lens çözünürlüğü nihayetinde kırınım ile sınırlıdır ve çok az sayıda fotoğraf lensi bu çözünürlüğe yaklaşır. Bunu yapanlara "kırınım sınırlı" denir ve genellikle son derece pahalıdır.

Bugün, mercek parlamasını ve diğer istenmeyen etkileri en aza indirmek için çoğu mercek çoklu kaplamalıdır . Bazı lensler, rengi bozabilecek ultraviyole ışığını dışarıda tutmak için bir UV kaplamaya sahiptir . Cam elemanları yapıştırmak için kullanılan çoğu modern optik çimento, UV ışığını da bloke ederek UV filtresi ihtiyacını ortadan kaldırır. UV fotoğrafçıları, çimento veya kaplama içermeyen lensler bulmak için çok çaba sarf etmelidir.

Bir lens, genellikle geçen ışık miktarını düzenlemek için bir diyafram ayar mekanizmasına, genellikle bir iris diyaframına sahip olacaktır . İlk kamera modellerinde, farklı boyutlarda deliklere sahip dönen bir plaka veya kaydırıcı kullanıldı. Bu Waterhouse durakları hala modern, özel lenslerde bulunabilir. Işığın geçebileceği süreyi düzenlemek için mercek düzeneğine (daha kaliteli görüntü için), kamera içine ve hatta nadiren merceğin önüne bir deklanşör eklenebilir. Objektifinde yaprak panjurlu bazı kameralar açıklığı atlar ve obtüratör çift görev yapar.

Diyafram ve odak uzaklığı

Aynı lens üzerinde farklı diyafram açıklıkları .
Odak uzaklığı fotoğraf kompozisyonunu nasıl etkiler: odak uzaklığını değiştirirken kameranın ana konuya olan mesafesini ayarlayarak, ana konu aynı boyutta kalabilirken, farklı bir mesafedeki diğerinin boyutu değişir.

Bir optik merceğin iki temel parametresi odak uzaklığı ve maksimum diyaframdır . Objektifin odak uzaklığı, görüntü düzlemine yansıtılan görüntünün büyütmesini ve açıklık bu görüntünün ışık yoğunluğunu belirler. Belirli bir fotoğraf sistemi için odak uzaklığı görüş açısını belirler , kısa odak uzunlukları daha uzun odak uzunluklu lenslerden daha geniş bir görüş alanı sağlar. Daha küçük bir f sayısı ile tanımlanan daha geniş bir diyafram, aynı pozlama için daha hızlı bir deklanşör hızının kullanılmasına olanak tanır. Kamera denklemi veya G #, oranıdır ışıltısını kamera sensörünü ulaşan ışınımı kamera lensinin odak uçakta.

Bir merceğin maksimum kullanılabilir diyaframı , objektifin odak uzunluğunun , boyutsuz bir sayı olan etkin diyaframa (veya giriş gözbebeğine ) bölünmesi olarak tanımlanan odak oranı veya f-sayısı olarak belirtilir . F değeri ne kadar düşükse, odak düzlemindeki ışık yoğunluğu o kadar yüksek olur. Daha büyük diyaframlar (daha küçük f değerleri) , diğer koşullar eşit olmak üzere, daha küçük diyaframlardan çok daha sığ bir alan derinliği sağlar . Pratik lens düzenekleri ayrıca ışığı ölçmek için mekanizmalar, parlama azaltma için ikincil açıklıklar ve SLR kameraların daha sığ alan derinliğine sahip daha parlak bir görüntü ile odaklanmasına izin vermek için açıklığı pozlama anına kadar açık tutan mekanizmalar içerebilir ve teorik olarak daha iyi izin verir. odak doğruluğu.

Odak uzunlukları genellikle milimetre (mm) olarak belirtilir, ancak daha eski lensler santimetre (cm) veya inç olarak işaretlenebilir. Diyagonalin uzunluğu ile belirtilen belirli bir film veya sensör boyutu için bir lens şu şekilde sınıflandırılabilir:

  • Normal mercek : köşegenin yaklaşık 50° görüş açısı ve yaklaşık olarak görüntünün köşegenine eşit bir odak uzaklığı.
  • Geniş açılı lens : 60°'den daha geniş görüş açısı ve normalden daha kısa odak uzaklığı.
  • Uzun odaklı mercek : Odak uzaklığı filmin veya sensörün çapraz ölçüsünden daha uzun olan herhangi bir mercek. Görüş açısı daha dardır. En yaygın uzun odaklı lens türü , lensi odak uzunluğundan daha kısa yapmak için özel optik konfigürasyonlar kullanan bir tasarım olan telefoto lenstir .

Farklı odak uzunluklarına sahip lensler kullanmanın bir yan etkisi, bir öznenin çerçevelenebileceği farklı mesafelerdir ve bu da farklı bir perspektif sağlar . Geniş açı, normal lens ve özneden uzaklık değiştirilerek tamamen aynı görüntü boyutunu içeren bir telefoto ile elini uzatan bir kişinin fotoğrafları çekilebilir. Ama bakış açısı farklı olacak. Geniş açı ile eller başa göre abartılı bir şekilde büyük olacaktır. Odak uzaklığı arttıkça, uzanmış ele yapılan vurgu azalır. Ancak, resimler aynı mesafeden çekilirse ve aynı görünümü içerecek şekilde büyütülüp kırpılırsa, resimler aynı perspektife sahip olacaktır. Daha uzun çekim mesafesine karşılık gelen perspektifin daha güzel göründüğü düşünüldüğünden, portre için genellikle orta derecede uzun odaklı (telefoto) bir lens önerilir.

Fotoğraf tarihindeki en geniş diyafram açıklığına sahip lensin, 1966'da NASA Apollo ay programı için özel olarak tasarlanmış ve üretilmiş olan Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7 olduğuna inanılıyor . Bu lenslerden üç tanesi satın alındı. Film yapımcısı Stanley Kubrick tarafından , tek ışık kaynağı olarak mum ışığını kullanarak Barry Lyndon filmindeki sahneleri çekmek için .

Lens seçiminin görüş açısını nasıl etkilediğine bir örnek. Fotoğraflar , nesneden sabit bir mesafede 35 mm'lik bir kamera ile çekildi .

  • 28 mm mercek

  • 50 mm mercek

  • 70 mm mercek

  • 210 mm mercek

Eleman sayısı

Ana madde: Fotoğrafik lens tasarımı

Bir merceğin karmaşıklığı - elemanların sayısı ve asferiklik derecesi - diğer değişkenlerin yanı sıra görüş açısına, maksimum diyaframa ve amaçlanan fiyat noktasına bağlıdır. Geniş diyafram açıklığına sahip aşırı geniş açılı bir lens, alanın kenarında ve görüntü oluşturmak için büyük bir lensin kenarı kullanıldığında daha kötü olan optik sapmaları düzeltmek için çok karmaşık bir yapıya sahip olmalıdır. Küçük diyafram açıklığına sahip uzun odaklı bir lens, karşılaştırılabilir görüntü kalitesi elde etmek için çok basit bir yapıya sahip olabilir: bir ikili (iki eleman) genellikle yeterli olacaktır. Bazı eski kameralar , normal odak uzaklığına sahip dönüştürülebilir lenslerle (Almanca: Satzobjektiv ) donatılmıştı . Ön eleman, odak uzunluğunun iki katı ve görüş açısının yarısı ve açıklığın yarısı kadar bir lens bırakarak döndürülebilir. Daha basit olan yarım mercek, dar görüş açısı ve küçük göreli diyafram açıklığı için yeterli kalitedeydi. Açıkçası, körüklerin normal uzunluğun iki katına kadar uzaması gerekiyordu.

Maksimum diyaframı f/2.8'den büyük olmayan ve sabit, normal, odak uzaklığına sahip iyi kaliteli lensler için en az üç (üçlü) veya dört öğe gerekir (" Tessar " ticari adı , "dört" anlamına gelen Yunanca tessera'dan türetilmiştir ). En geniş aralıklı yakınlaştırmalar genellikle on beş veya daha fazlasına sahiptir. Farklı optik ortamlar (hava, cam, plastik) arasındaki birçok arabirimin her birinde ışığın yansıması , özellikle merceğin doğrudan bir ışık kaynağı tarafından aydınlatıldığı erken merceklerin, özellikle yakınlaştırma merceklerinin kontrastını ve renk doygunluğunu ciddi şekilde bozdu . Optik kaplamaların yıllar önce tanıtılması ve yıllar içinde kaplama teknolojisindeki ilerlemeler, büyük gelişmelerle sonuçlandı ve modern yüksek kaliteli zoom lensleri, birçok öğeye sahip zoom lensleri lenslerden daha az ışık iletmesine rağmen, oldukça kabul edilebilir kontrastlı görüntüler veriyor. daha az elemanla yapılmıştır (açıklık, odak uzaklığı ve kaplamaların eşit olması gibi diğer tüm faktörler).

Lens yuvaları

Ana madde: Lens yuvası

Birçok tek lensli refleks kamera ve bazı telemetre kameralarında çıkarılabilir lensler bulunur. Bronica, Hasselblad ve Fuji gibi orta format ekipman üreten diğer şirketler , özellikle Mamiya TLR kameralar ve SLR, orta format kameralar (RZ67, RB67, 645-1000s) gibi diğer birkaç tür de yapar. lensler ve aynasız değiştirilebilir lensli kameralar . Lensler , mekanik bağlantılar ve genellikle lens ile kamera gövdesi arasındaki elektrik temaslarını içeren bir lens yuvası kullanılarak kameraya bağlanır .

Lens yuvası tasarımı, kameralar ve lensler arasındaki uyumluluk için önemli bir konudur. Lens yuvaları için evrensel bir standart yoktur ve her büyük kamera üreticisi tipik olarak diğer üreticilerle uyumlu olmayan kendi tescilli tasarımını kullanır. Telemetreler için Leica M39 lens yuvası , erken SLR'ler için M42 lens yuvası ve Pentax K yuvası gibi birkaç eski manuel odaklı lens yuvası tasarımı birçok markada bulunur, ancak bu günümüzde yaygın değildir. DSLR'ler için Olympus / Kodak Four Thirds Sistemi montajı gibi birkaç montaj tasarımı da diğer üreticilere lisanslanmıştır. Geniş formatlı kameraların çoğu, genellikle bir lens panosuna veya ön standarda monte edilen değiştirilebilir lensler de alır.

Bugün piyasadaki en yaygın değiştirilebilir lens yuvaları arasında Canon EF , EF-S ve EF-M otomatik odak lens yuvaları, Nikon F manuel ve otomatik odak yuvaları, Olympus/Kodak Four Thirds ve Olympus/Panasonic Micro Four Thirds yalnızca dijital yer alıyor yuvalar, Pentax K yuvası ve otomatik odaklama çeşitleri, Sony Alpha yuvası ( Minolta yuvasından türetilmiştir ) ve yalnızca Sony E dijital yuva.

Lens türleri

"Yakın çekim" veya makro

Makro veya "yakın çekim" fotoğrafçılıkta kullanılan bir makro lens (kompozisyon terimi yakın çekim ile karıştırılmamalıdır ), odak düzleminde (yani film veya dijital sensör) dörtte biri kadar bir görüntü üreten herhangi bir lenstir. yaşam boyutu (1:4), görüntülenen özneyle aynı boyuta (1:1). Bir makro lensi, genellikle bir prime lensi tanımlamak için resmi bir standart yoktur , ancak 1:1 oranı tipik olarak "gerçek" makro olarak kabul edilir. Gerçek boyuttan büyüğe büyütmeye "Mikro" fotoğrafçılık denir (2:1, 3:1 vb.). Bu konfigürasyon genellikle çok küçük nesneleri yakın çekimde görüntülemek için kullanılır . Bir makro lens herhangi bir odak uzaklığında olabilir, gerçek odak uzunluğu, büyütme, gerekli oran, özneye erişim ve aydınlatma hususları dikkate alınarak pratik kullanımıyla belirlenir. Yakın çekim için optik olarak düzeltilmiş özel bir lens olabilir veya çok yakın fotoğrafçılık için odak düzlemini "ileriye" getirmek için modifiye edilmiş herhangi bir lens ("uzatma tüpleri" olarak da bilinen adaptörler veya aralayıcılar ile) olabilir. Fotoğraf makinesinin özne mesafesine ve diyaframa bağlı olarak, alan derinliği çok dar olabilir ve netleme yapılacak alanın doğrusal derinliğini sınırlayabilir. Lensler genellikle daha fazla alan derinliği sağlamak için durdurulur.

yakınlaştır

Ana madde: Yakınlaştırma lensi

Yakınlaştırma lensleri olarak adlandırılan bazı lenslerin, tipik olarak silindiri döndürerek veya bir elektrik motorunu harekete geçiren bir düğmeye basarak, dahili öğeler hareket ettikçe değişen bir odak uzaklığı vardır . Genellikle, lens orta geniş açıdan normalden orta telefotoya kadar yakınlaştırabilir; veya normalden aşırı telefotoya. Yakınlaştırma aralığı, üretim kısıtlamaları ile sınırlıdır; aşırı geniş açıdan aşırı telefotoya zum yapacak geniş maksimum diyafram açıklığına sahip bir lens ideali elde edilemez. Yakınlaştırma lensleri, her türden küçük formatlı kameralar için yaygın olarak kullanılmaktadır: sabit veya değiştirilebilir lensli hareketsiz ve sinema kameraları. Toplu ve fiyat, daha büyük film boyutları için kullanımlarını sınırlar. Motorlu zum lenslerinde ayrıca odak, iris ve diğer işlevler motorlu olabilir.

Özel amaç

Kamera gövdesine göre maksimum eğim derecesine ayarlanmış bir eğme/kaydırma lensi.

Fotoğrafik kamera lenslerinin tarihçesi ve teknik gelişimi

Daha fazla bilgi: fotoğrafik lens tasarımının Tarihçesi

Lens tasarımları

Ana madde: Fotoğrafik lens tasarımı

Bazı dikkate değer fotoğrafik optik lens tasarımları şunlardır:

Katlanabilir Leica telemetre lensi

Ayrıca bakınız

Referanslar

Kaynaklar

Dış bağlantılar