Kameraobjektiv

Verschiedene Arten von Kameraobjektiven, einschließlich Weitwinkel, Tele -Tele und Spezialität

A Kameraobjektiv (auch bekannt als Fotobinse oder fotografisches Ziel) ist optisch Linse oder Montage von Linsen, die in Verbindung mit a verwendet werden Kamera Körper und Mechanismus zu Bilder machen von Objekten entweder auf fotografischen Film oder in anderen Medien, die in der Lage sind, ein Bild zu speichern chemisch oder elektronisch.

Es gibt keinen wesentlichen Grundsatz zwischen einem für a verwendeten Objektiv noch Kamera, a Videokamera, a Teleskop, a Mikroskopoder andere Geräte, aber die Details von Design und Konstruktion sind unterschiedlich. Ein Objektiv kann dauerhaft an einer Kamera fixiert werden oder es kann mit Objektiven verschiedener austauschbar austauschbar sein Brennweiten, Aperturesund andere Eigenschaften.

Während im Prinzip a Einfaches konvexes Objektiv wird ausreichen, in der Praxis ist eine zusammengesetzte Linse aus mehreren optischen Linsenelementen erforderlich, um (so weit wie möglich) die vielen zu korrigieren optische Aberrationen das entsteht. Einige Aberrationen werden in jedem Objektivsystem vorhanden sein. Es ist die Aufgabe des Objektivdesigers, diese auszugleichen und ein Design zu produzieren, das für den fotografischen Gebrauch und möglicherweise für die Massenproduktion geeignet ist.

Theorie der Arbeitsweise

Typisch geradlinige Objektive kann als "verbessert" betrachtet werden Pinhole "Objektive". Wie gezeigt, ist ein Loch "Objektiv" einfach eine kleine Blende, die die meisten Lichtstrahlen blockiert und idealerweise einen Strahl für jeden Punkt auf dem Bildsensor zum Objekt auswählt. Pinhole -Objektive haben einige schwere Einschränkungen:

• Eine Lochkamera mit einer großen Öffnung ist verschwommen, weil jedes Pixel im Wesentlichen der Schatten des Blendenstopps ist, sodass seine Größe nicht kleiner als die Größe der Apertur (drittes Bild) ist. Hier ist ein Pixel der Bereich des Detektors, der von einem Punkt auf dem Objekt Licht ausgesetzt ist.
• Wenn das Loch kleiner wird, verbessert es die Auflösung (bis zu einer Grenze), verringert jedoch die Menge an gefangenem Licht.
• An einem bestimmten Punkt verbessert das Schrumpfen des Lochs die Auflösung nicht aufgrund der Beugungsgrenze. Über diese Grenze hinaus macht es das Bild kleiner und dunkler.

Praktische Objektive können als Antwort auf die Frage betrachtet werden: "Wie kann ein Lochobjektiv geändert werden, um mehr Licht zuzugeben und eine kleinere Punktgröße zu geben?". Ein erster Schritt besteht darin, ein einfaches konvexes Objektiv auf das Loch mit einer Brennweite der Filmebene zu setzen (vorausgesetzt, die Kamera macht Fotos von entfernten Objekten^[1]). Dadurch kann das Lochloch erheblich geöffnet werden (viertes Bild), da eine dünne konvexe Linse Lichtstrahlen im Verhältnis zu ihrem Abstand zur Achse der Linse biegt, wobei Strahlen die Mitte der Linse direkt durchlaufen. Die Geometrie ist fast die gleiche wie bei einem einfachen Lochobjektiv, sondern anstatt durch einzelne Lichtstrahlen beleuchtet zu werden "Bleistift" von Lichtstrahlen.

Von der Vorderseite der Kamera würde das kleine Loch (die Blende) gesehen werden. Das virtuelles Bild der Blende, wie aus der Welt aus gesehen wird, ist als Linse bekannt Eingangspupille; Im Idealfall werden alle Lichtstrahlen einen Punkt auf dem Objekt hinterlassen, das in den Eingangspupille eintritt, auf denselben Punkt auf dem Bildsensor/Film (vorausgesetzt, der Objektpunkt befindet sich im Bereich der Sicht). Wenn man in der Kamera wäre, würde man sehen, wie das Objektiv als als wir agiert Beamer. Das virtuelle Bild der Blende aus der Kamera ist das Objektiv des Objektivs Pupille verlassen. In diesem einfachen Fall befinden sich die Blende, der Eingangspupille und die Ausgangspupille alle am selben Ort, da das einzige optische Element in der Ebene der Apertur liegt, aber im Allgemeinen werden diese drei an verschiedenen Stellen sein. Praktische fotografische Objektive umfassen mehr Objektivelemente. Die zusätzlichen Elemente ermöglichen es den Objektiven, verschiedene Aberrationen zu reduzieren, aber das Betriebsprinzip bleibt gleich: Bleistifte von Strahlen werden am Eingangspupille gesammelt und vom Ausgangspupille auf die Bildebene fokussiert.

Konstruktion

Das Zoomobjektiv Montage der Canon Elph

Ein Kameraobjektiv kann aus einer Reihe von Elementen hergestellt werden: von einem, wie in der Box Brownie's Meniskusobjektiv zu über 20 in den komplexeren Zooms. Diese Elemente können selbst eine Gruppe von Linsen umfassen, die zusammengezogen sind.

Das Frontelement ist für die Leistung der gesamten Baugruppe von entscheidender Bedeutung. In allen modernen Objektiven wird die Oberfläche beschichtet, um Abrieb zu verringern, Fackel, und Oberflächenreflexionsvermögenund um die Farbbalance anzupassen. Um die Aberration zu minimieren, wird die Krümmung normalerweise so eingestellt, dass die Inzidenzwinkel und die Brechungswinkel sind gleich. In einem erstklassigen Objektiv ist dies einfach, aber in einem Zoom gibt es immer einen Kompromiss.

Das Objektiv ist normalerweise fokussiert Durch Einstellen des Abstands von der Linsenbaugruppe auf die Bildebene oder durch Verschieben von Elementen der Linsenbaugruppe. Um die Leistung zu verbessern, verfügen einige Objektive über ein CAM -System, das den Abstand zwischen den Gruppen anpasst, wenn sich das Objektiv konzentriert. Hersteller nennen dies verschiedene Dinge: Nikon nennt es CRC (Nahbereich Korrektur); Kanon nennt es ein schwimmendes System; und Hasselblad und Mamiya Nennen Sie es Fle (schwimmendes Objektivelement).^[2]

Glas ist das häufigste Material, das zum Bau von Objektivelementen verwendet wird, da es gute optische Eigenschaften und Widerstand gegen Kratzer ist. Andere Materialien werden ebenfalls verwendet, wie z. Quarzglas, Fluorit,^[3][4][5][6] Kunststoffe wie Acryl- (Plexiglass) und sogar Germanium und Meteoritalglas. Kunststoffe ermöglichen die Herstellung von stark Asphären -Linsenelemente die schwierig oder unmöglich in Glas herzustellen und die Linsenherstellung und -leistung zu vereinfachen oder zu verbessern. Kunststoffe werden nicht für die äußersten Elemente aller als die billigsten Objektive verwendet, wenn sie leicht kratzen. Seit vielen Jahren werden geformte Plastiklinsen für die billigsten Einwegkameras verwendet und haben einen schlechten Ruf erworben: Hersteller von hochwertigen Optik neigen dazu, Euphemismen wie "optisches Harz" zu verwenden. Zu vielen modernen, leistungsstarken (und hohen) Objektiven von beliebten Herstellern gehören jedoch geformte oder hybride asphärische Elemente. Daher ist es nicht wahr, dass alle Objektive mit plastischen Elementen von geringer fotografischer Qualität sind.

Das 1951 TEST -Diagramm von USAF -Auflösung ist eine Möglichkeit, die Auflösungskraft eines Objektivs zu messen. Die Qualität des Materials, der Beschichtungen und des Aufbaus beeinflusst die Auflösung. Die Linsenauflösung ist letztendlich durch begrenzt durch Beugungund sehr wenige fotografische Linsen nähern sich dieser Lösung. Diejenigen, die als "Beugung begrenzt" bezeichnet werden, sind normalerweise extrem teuer.^[7]

Heute sind die meisten Objektive Multi-Coated Um zu minimieren Linsenflackern und andere unerwünschte Effekte. Einige Objektive haben eine UV -Beschichtung, um das fernzuhalten Ultraviolett Licht, das die Farbe verdichtet könnte. Die meisten modernen optischen Zemente zum Binden von Glaselementen blockieren auch UV -Licht und negieren die Notwendigkeit eines UV -Filters. UV -Fotografen müssen große Anstrengungen unternehmen, um Objektive ohne Zement oder Beschichtungen zu finden.

Ein Objektiv hat meistens einen Apertureinstellungsmechanismus, normalerweise ein Irisblende, um die Lichtmenge zu regulieren, die vergeht. In frühen Kameramodellen wurde eine rotierende Platte oder ein Schieber mit Löchern mit unterschiedlicher Größe verwendet. Diese Wasserhaus stoppt kann immer noch auf modernen, spezialisierten Objektiven gefunden werden. EIN Verschluss, um die Zeit zu regulieren, in der Licht passieren kann, kann in die Linsenbaugruppe (für bessere Qualitätsbilder), innerhalb der Kamera oder selten vor der Linse aufgenommen werden. Einige Kameras mit Blattläden in der Linse lassen die Blende weg, und der Verschluss ist doppelt.

Blende und Brennweite

Anders Apertures auf derselben Linse.

Wie sich die Brennweite auf die Fotozusammensetzung auswirkt: Das Einstellen des Abstands der Kamera vom Hauptmotiv gleichzeitig bei der Änderung der Brennweite kann das Hauptfach gleich groß bleiben, während das andere in unterschiedlicher Entfernung die Größe ändert.

Die beiden grundlegenden Parameter einer optischen Linse sind die Brennweite und das Maximum Öffnung. Die Brennweite der Linse bestimmt die Vergrößerung des auf die Bildebene projizierten Bildes und die Apertur die Lichtintensität dieses Bildes. Für ein bestimmtes fotografisches System bestimmt die Brennweite die Betrachtungswinkel, kurze Brennweiten, die ein breiteres Sichtfeld bieten als längere Brennweite. Eine breitere Blende, die durch eine kleinere Fnummer identifiziert wurde, ermöglicht eine schnellere Verschlusszeit für dieselbe Belichtung. Das Kameragleichungoder g#ist das Verhältnis der Glanz Erreichen des Kamerasensors an die Bestrahlung Auf der Brennebene des Kameraobjektivs.^[8]

Die maximal verwendbare Blende einer Linse wird als Fokusverhältnis angegeben oder Fnummer, definiert als das Objektiv Brennweite geteilt durch die wirksame Apertur (oder Eingangspupille), eine dimensionslose Zahl. Je niedriger die Fnummer, desto höherer Lichtintensität in der Brennebene. Größere Öffnungen (kleinere F-Zahlen) liefern viel flacher Tiefenschärfe als kleinere Öffnungen, andere Bedingungen sind gleich. Praktische Linsenansammlungen können auch Mechanismen enthalten, um mit der Messung von Licht, sekundären Öffnungen für die Reduzierung von Fackeln umzugehen.^[9] und Mechanismen, um die Blende bis zum Zeitpunkt der Exposition offen zu halten, um zuzulassen SLR Kameras, die sich mit einem helleren Bild mit flacherer Feldtiefe konzentrieren und theoretisch eine bessere Fokusgenauigkeit ermöglichen.

Fokuslängen werden normalerweise in Millimetern (mm) angegeben, ältere Objektive könnten jedoch in Zentimetern (cm) oder Zoll markiert werden. Für eine gegebene Film- oder Sensorgröße, die durch die Länge der Diagonale angegeben ist, kann ein Objektiv als a klassifiziert werden:

• Normales Objektiv: Sichtwinkel der diagonalen etwa 50 ° und einer Brennlänge ungefähr gleich der Bilddiagonale.
• Weitwinkelobjektiv: Sichtwinkel breiter als 60 ° und Brennlänge kürzer als normal.
• Langfokusobjektiv: Jedes Objektiv mit einer Brennweite länger als das diagonale Maß des Films oder des Sensors.^[10] Sichtwinkel ist schmaler. Die häufigste Art von Langfokusobjektiv ist die Teleobjektiv, ein Design, das spezielle optische Konfigurationen verwendet, um das Objektiv kürzer als seine Brennweite zu machen.

Ein Nebeneffekt der Verwendung von Objektiven unterschiedlicher Brennweiten ist die unterschiedlichen Entfernungen, aus denen ein Subjekt gerahmt werden kann, was zu einem anderen führt Perspektive. Fotografien können von einer Person aufgenommen werden, die eine Hand mit einem Widandle, einem normalen Objektiv und einem Tele -Telo ausstreckt, das genau die gleiche Bildgröße enthält, indem der Abstand zum Thema geändert wird. Aber die Perspektive wird anders sein. Mit dem WidANGle sind die Hände im Verhältnis zum Kopf übertrieben groß. Mit zunehmender Brennweite nimmt die Betonung der ausgestreckten Hand ab. Wenn jedoch Bilder aus der gleichen Entfernung aufgenommen und vergrößert und beschnitten werden, um dieselbe Ansicht zu enthalten, haben die Bilder eine identische Perspektive. Eine mittelschwere Long-Focus-Objektiv (Tele-Fokus) wird häufig für die Porträts empfohlen, da die Perspektive, die der längeren Schießdistanz entspricht, schmeichelhafter aussieht.

Es wird angenommen Carl Zeiss Planar 50 mm f/0,7,^[11] die speziell für die entworfen und hergestellt wurde NASA Apollo Mondprogramm zur Erfassung der anderen Seite des Mondes im Jahr 1966. Drei dieser Objektive wurden vom Filmemacher gekauft Stanley Kubrick Um Szenen in seinem Film zu filmen Barry LyndonMit Candlelight als alleinige Lichtquelle.^[12][13][14]

Anzahl der Elemente

Die Komplexität einer Linse - die Anzahl der Elemente und ihr Asphenitätsgrad - hängt unter anderem vom Sichtwinkel, der maximalen Apertur und dem beabsichtigten Preis ab. Eine extreme Wideangle-Linse mit einer großen Blende muss sehr komplex sein, um optische Aberrationen zu korrigieren, die am Rand des Feldes schlechter sind und wenn die Kante einer großen Linse zur Bildformung verwendet wird. Eine lange Fokusobjektiv mit kleiner Blende kann eine sehr einfache Konstruktion sein, um eine vergleichbare Bildqualität zu erreichen: Ein Doublet (zwei Elemente) reicht häufig aus. Einige ältere Kameras wurden mit ausgestattet Cabrio -Objektive (Deutsch: Satzobjektiv) der normalen Brennweite. Das vordere Element könnte abschrauben werden, wobei eine Linse von doppelt so hoch wie die Brennweite und halber Sichtwinkel und die Hälfte der Blende. Der einfachere Halbwaren war für den engen Sichtwinkel und die kleine relative Blende von ausreichender Qualität. Offensichtlich das Balg musste sich auf die doppelte normale Länge erstrecken.

Gute Qualitätslinsen mit maximaler Blende sind nicht größer als f/2,8 und fest, normale Brennweite benötigen mindestens drei (Triplett) oder vier Elemente (der Handelsname ".Tessar"stammt aus dem griechisch Tessera, was "vier" bedeutet). Die breitesten Zooms haben oft fünfzehn oder mehr. Die Reflexion von Licht an jedem der vielen Schnittstellen zwischen verschiedenen optischen Medien (Luft, Glas, Kunststoff) degradierte die Kontrast und Farbsättigung Von frühen Objektiven, insbesondere Zoomlinsen, insbesondere wenn das Objektiv direkt von einer Lichtquelle beleuchtet wurde. Die Einführung vor vielen Jahren von optischen Beschichtungen und Fortschritten in der Beschichtungstechnologie im Laufe der Jahre hat zu erheblichen Verbesserungen geführt, und moderne hochwertige Zoomlinsen bieten Bilder von recht akzeptablen Kontrast, obwohl Zoomlinsen mit vielen Elementen weniger Licht übertragen werden als Linsen Hergestellt aus weniger Elementen (alle anderen Faktoren wie Blende, Brennweite und Beschichtungen, die gleich sind).^[15]

Objektivmontage

Viele Einzellinsen-Reflexkameras und einige Entfernungsfinderkameras abnehmbare Objektive haben. Ein paar andere Typen tun auch, insbesondere die Mamiya TLR -Kameras und SLR, Mittelformatkameras (RZ67, RB67, 645-1000) Andere Unternehmen, die mittelformatige Geräte wie Bronica, Hasselblad und Fuji produzieren Spiegellose austauschbare Objektivkameras. Die Objektive mit a an die Kamera befestigen Objektivfassung, die mechanische Verknüpfungen und häufig auch elektrische Kontakte zwischen Objektiv und Kamerakörper enthält.

Das Objektivmontagedesign ist ein wichtiges Thema für die Kompatibilität zwischen Kameras und Objektiven. Es gibt keinen universellen Standard für Objektivhalterungen, und jeder Hauptkamerashersteller verwendet normalerweise ein eigenes proprietäres Design, das mit anderen Herstellern unvereinbar ist.^[16] Ein paar ältere manuelle Fokusobjektivmontage -Designs wie die Leica M39 Objektivmontage für Entfernungsfinder, M42 Objektivmontage für frühe STRS und die Pentax K Mount werden in mehreren Marken gefunden, aber dies ist heute nicht üblich. Ein paar Mount -Designs wie die Olymp/Kodak Vier Drittelsysteme Mount für DSLRs, wurden auch an andere Hersteller lizenziert.^[17] Die meisten großformatischen Kameras nehmen auch austauschbare Objektive an, die normalerweise in einem Linsenbrett oder auf dem vorderen Standard montiert sind.

Zu den häufigsten austauschbaren Linsenhalterungen auf dem heutigen Markt gehört der Kanon EF, EF-S und EF-M Autofokusobjektivmontage. Andere sind der Nikon F Handbuch und Autofokus -Reittiere, Olympus/Kodak Vier Drittel und Olympus/Panasonic Micro vier Drittel Digital-Reittiere nur digital, die, die Pentax K Mount und Autofokusvarianten, der Sony Alpha montieren (abgeleitet von der Minolta Reittier) und der Sony E Digitales Reittier.

Arten von Objektiven

"Nahaufnahme" oder Makro

Ein Makroobjektiv verwendet in Makro oder "Nahaufnahme" -Fotografie (nicht zu verwechseln mit dem kompositorischen Begriff Nahansicht) ist jedes Objektiv, das ein Bild auf der Fokusebene (d. H. Film oder einen digitalen Sensor) erzeugt, das ein Viertel der Lebensgröße (1: 4) bis zur gleichen Größe (1: 1) wie das abgebildete Thema ist. Es gibt keinen offiziellen Standard, um ein Makroobjektiv zu definieren, normalerweise a Prime Objektiv, aber ein 1: 1 -Verhältnis wird typischerweise als "echtes" Makro angesehen. Die Vergrößerung von Lebensgröße bis größer wird als "Mikro" -Fotografie bezeichnet (2: 1, 3: 1 usw.). Diese Konfiguration wird im Allgemeinen zum Bild verwendet Nahansicht Sehr kleine Themen. Ein Makroobjektiv kann jede Brennweite haben, wobei die tatsächliche Fokuslänge durch seine praktische Verwendung, die Vergrößerung, das erforderliche Verhältnis, den Zugang zum Subjekt und die Beleuchtungsüberlegungen bestimmt wird. Es kann ein spezielles Objektiv für die Naharbeiten optisch sein oder jedes Objektiv modifiziert sein (mit Adaptern oder Abstandshaltern, die auch als "Verlängerungsröhrchen" bezeichnet werden), um die Brennebene "vorwärts" für eine sehr enge Fotografie zu bringen. Abhängig von der Kamera zu Objektabstand und Blende kann die Tiefe des Feldes sehr schmal sein und die lineare Tiefe des Bereichs, der sich im Fokus befindet, begrenzt. Die Objektive werden normalerweise gestoppt, um eine größere Tiefe des Feldes zu geben.

Zoomen

Einige Objektive, genannt Zoomlinsen, haben eine Brennweite, die variiert, wenn interne Elemente bewegt werden, typischerweise durch Drehen des Laufs oder Drücken einer Taste, die eine aktiviert Elektromotor. In der Regel kann das Objektiv durch normales bis mäßiges Tele-Telewinkel aus mäßigem Weitwinkel vergrößern. oder vom normalen bis zum extremen Tele. Der Zoombereich ist durch Herstellungsbeschränkungen begrenzt. Das Ideal einer Linse einer großen maximalen Blende, die vom extremen Widandle bis zum extremen Tele -Tele zoomt wird, ist nicht erreichbar. Zoomobjektive werden häufig für kleine Formatkameras aller Arten verwendet: Still- und Cine-Kameras mit festen oder austauschbaren Objektiven. Massen- und Preis begrenzen ihre Verwendung für größere Filmgrößen. Motorisierte Zoomlinsen können auch den Fokus, die Iris und andere Funktionen motorisiert haben.

Spezialzweck

Eine Neigung/Schaltlinse, die relativ zum Kamerakörper auf ihren maximalen Neigungsgrad eingestellt ist.

• Apochromat (APO) Objekte haben Korrektur für die Korrektur für chromatische Abweichung.
• Prozessobjektive haben eine extreme Korrektur für Aberrationen der Geometrie (Nadelkissenverzerrung, Fassverzerrung) und sind im Allgemeinen für die Verwendung in bestimmten Entfernungen und in einer kleinen Blende bestimmt.
• Vergrößerungslinsen werden mit verwendet Fotografische Vergrößerungen (Spezialprojektoren) und nicht Kameras.
• Objektive für Luftfotografie.
• Schichtlinse Lassen Sie das Objektiv in Bezug auf den Film der Sensorebene erhöht oder abgesenkt werden, um die Perspektivverzerrung zu korrigieren oder zu übertreiben.
• Fisheye -Objektive: Extreme Weitwinkelobjektive mit einem Blickwinkel von bis zu 180 Grad oder mehr, mit sehr merklichen (und beabsichtigten) Verzerrung.
• Stereoskopische Linsen, um Paare von Fotografien zu produzieren, die einen dreidimensionalen Effekt erzielen, wenn er mit einem geeigneten Betrachter betrachtet wird.
• Weicher Fokus Objektive, die einen weichen, aber nicht außerhalb des Fokus, Bildes und einen unvollständigen Effekt haben, der bei Porträt- und Modefotografen beliebt ist.
• Infrarotlinsen
• Ultraviolette Objektive
• Drehobjektive Drehen Sie, während Sie an einem Kamerafodium befestigt sind, um einzigartige Perspektiven und Kamerahinkel zu bieten.
• Schichtlinsen und Neigung/Schichtlinsen (gemeinsam Perspektive Kontrolllinsen) Ermöglichen Sie eine besondere Kontrolle von Perspektive an SLR Kameras durch Nachahmung Kamerabewegungen anzeigen.

Geschichte und technische Entwicklung

Objektivdesigns

Zusammenklappbar Leica Entfernungsobjektiv

Einige bemerkenswerte fotografische optische Objektivdesigns sind:

• Angenieux Retrofocus
• Cooke Triplet
• Doppelgaus
• Goerz Dagor
• Leitz Elmar
• Schnellgerecht
• Zeiss Sonnar
• Zeiss Planar
• Zeiss Tessar

Siehe auch

• Anti-Foggen Behandlung von optischen Oberflächen
• Großformatobjektiv
• Linse (Optik)
• Gegenlichtblende
• Objektivabdeckung
• Objektive für SLR- und DSLR -Kameras
• Telekonverter
• Teleside -Konverter
• William Taylor (Erfinder)
• Optical train

Verweise

Quellen

• Kingslake, Rudolf (1989). Eine Geschichte des fotografischen Objektivs. Boston: Akademische Presse. ISBN 978-0-12-408640-1.
• Guy, N. K. (2012). Das Objektiv: Ein praktischer Leitfaden für den kreativen Fotografen. Rocky Nook. ISBN 978-1-933952-97-0.

Externe Links

• Photo.net Objektiv Tutorial
• Optisches Glas