Budowa obiektywów zmiennoogniskowych

Długość ogniskowej obiektywu jest sumaryczną odległością ogniskowych poszczególnych członów obiektywu. W zwiazku z tym, że współczesne obiektywy konstruowane są z grup soczewek (członów) zmiana długości ogniskowej danego członu zmienia ogniskową całego obiektywu. Jednak zmiana ogniskowej jednego członu zmienia co prawda ogniskową obiektywu lecz pociąga za sobą także zmianę położenia płaszczyzny obrazowej obiektywu, w celu zapobieżenia temu jednocześnie ze zmianą położenia jednej grup soczewek inna grupa ulega przesunięciu korygując zmianę płaszczyzny obrazowej obiektywu.

Rysunek przedstawia przykładowy obiektyw zmiennoogniskowy w dwóch ustawieniach 35 mm i 80 mm. Zmianę ogniskowej realizuje grupa soczewek oznaczona na rysunku jako A, natomiast skompresowanie płaszczyzny obrazowej soczewka B.

Rozwiazań optycznych obiektywów zmiennoogniskowych jest wiele, najprostsze są to układy dwuczłonowe, ten na rysunku jest układem czteroczłonowym, może byc więcej, zawsze jednak jest człon wykonujący zumowanie i soczewka lub grupa soczewek kompresujących płaszczyznę obrazową obiektywu.

W obiektyawch zmiennoogniskowych występują dwa miejsca umieszczenia przysłony, może być tak jak na rysunku (niebieskie linie) umieszczona w grupie soczewek przemieszczających się, wtedy przysłona zmienia swoje położenie względem płaszczyzny obrazowania i niestety wraz z oddalaniem się od niej zwiększa się rzeczywista minimalna przysłona obiektywu. Drugim miejscem umieszczenia mechanizmu przysłony jest ostatni nieruchomy człon (zielone linie) przysłona nie przemieszcza się w czasie zumowania i przy wszystkich długościach ogniskowej zachowuje stałą minimalną wielkość. Rozpoznamy to łatwo po opisie na obiektywie, jeśli napisane tam jest 28 - 80 / 3,8 - 5,6 to ogniskowa obiektywu zmienia się w granicach 28 mm - 80 mm a minimalna przysłona od 3,8 do 5,6, przy czym 3,8 jest dla 28 mm a 5,6 dla 80 mm. Jeśli widzimy napis 28 - 70 / 2,8 to w tym przypadku przy prawie identycznym zakresie ogniskowych minimalna przysłona jest stała i wynosi 2,8. Oczywiście duzo łatwiej rozpoznamy je po cenie, pierwszy z nich (nowy i markowy) będzie kosztował niecałe 1000 zł, natomiast drugi nawet powyżej 7000 zł.

Zasada działania autofokusa

Autofocus to angielska nazwa systemu automatyki nastawiania ostrości w aparatach fotograficznych (i nie tylko). Pierwszym aparatem wyposażonym w autofocus była Konika C 35-AF, która ukazała się na rynku w roku 1975. Początkowo producenci sprzętu poszukując najlepszego rozwiązania stosowali różne systemy automatyki, w roku 1980 Canon opracował system, nazwany później aktywnym, polegający na wysłaniu wiązki podczerwieni w kierunku obiektu i pomiaru kąta pomiędzy sygnałem wysłanym a powracającym. Dziś system ten stosowany jest przez wszystkich producentów aparatów kompaktowych.
Wymienna optyka aparatów lustrzanych uniemożliwiał stosowanie aktywnego systemu autofokus, producenci musieli wymyśleć coś innego. W roku 1981 ukazał się Pentax ME-F, pierwsza seryjnie produkowana lustrzanka z autofokusem, system stosowany w niej polegał na metodzie detekcji fazowej i nazwany został pasywnym. W tym samym roku na rynku pokazały się Canon AL-1, Olympus OM30 i Nikon F3-AF, w których do pomiaru ostrości stosowano ten sam system detekcji fazowej. Pierwsze aparaty były przeróbką aparatów manualnych, do których wykonano przeważnie po jednym obiektywie wyposażonym w silnik (i baterie) do automatycznego ustawiania ostrości, oprócz niego można było stosować obiektywy manualne, autofokus działał na zasadzie informowania w która stronę należy obracać pierścieniem ustawienia ostrości na obiektywie w celu uzyskania właściwego ustawienia. Aparaty te miały wiele wad, zamontowanie w obiektywie silnika wraz z bateriami spowodowało wzrost ich rozmiarów i wagi, a przy pracy ze zwykłymi obiektywami manualnymi autofocus nie miał praktycznie sensu.
Dopiero następna generacja lustrzanek i opracowanych specjalnie do nich obiektywów autofocus umożliwiła pełne wykorzystanie systemu automatycznego ustawiania ostrości. Pierwszym aparatem nowej generacji była wyprodukowana w 1985 roku Minolta 7000. Po niej prawie natychmiast ukazała się profesjonalna Minolta 9000 i amatorska Minolta 5000 oraz cała gama obiektywów. Silnik do ustawiania ostrości umieszczono w korpusie a napęd do obiektywu przekazywany był przez specjalne sprzęgło, zmusiło to konstruktorów do zmiany mocowania obiektywów i w praktyce rozdzielenia całego produkowanego sprzętu na autofocus i nieautofocus. W roku 1986 ukazał się Nikon F-501, oraz Olympus 707, w 1987 Yashica 230AF i Pentax SFX. Wszystkie z nich miały silnik umieszczony w korpusie i sprzęgło do przekazywania napędu do obiektywu. Jako ostatni w wyścigu o lustrzankę autofocus dołączył Canon wypuszczając dwa modele 650 i 620, w nich jednak zastosowano inną koncepcję niż u konkurentów, silnik umieszczono w obudowie obiektywu, pozbywając się w ten sposób najbardziej zawodnego elementu czyli sprzęgła.

System aktywny

Polega na tym, że aparat wysyła wiązkę światła która po odbiciu od napotkanej przeszkody trafia na umieszczony na aparacie czujnik. Elementy, wysyłający wiązkę światła i odbierający, znajdują się na dwóch przeciwnych krańcach aparatu, procesor analizuje kąt pomiędzy wiązką wysłaną i odbitą i na tej podstawie ustala odległość aparatu od obiektu od którego światło się odbiło. Jako światło pomiarowe używa się fal podczerwieni, dają one największy zasięg pomiarowy przy najmniejszych stratach energii.

System ten ma kilka zalet, ma też i wady.

Zalety:

• możliwość ustawienia ostrości w całkowitej ciemności,

• prosta budowa,

• szybkie działanie.

Wady:

• mały zasięg pomiaru (kilka metrów),

• niemożliwość fotografowania przez szybę,

• możliwość współpracy tylko z jednym, wbudowanym obiektywem.

System pasywny

Cechą podstawową aparatów lustrzanych jest możliwość swobodnej wymiany obiektywów, w konsekwencji tej cechy, zastosowanie do automatycznego ustawiania ostrości w lustrzankach systemu aktywnego było niemożliwe. Naukowcy wykorzystali fakt, że promienie światła odbite od fotografowanego obiektu skupiają się dokładnie w płaszczyźnie obrazowej aparatu. Nieostrość powoduje skupienie się promieni przed lub za płaszczyzną obrazową. W aparacie znajduje się płytka analizująca, złożona z pewnej liczby par fotoelementów. Przeważnie płytka umieszczona jest w dolnej części aparatu, dokładnie w tej samej odległości od obiektywu co płaszczyzna filmu. Główne lustro w swojej środkowej części jest półprzezroczyste a promienie światła przechodzące przez nie kierowane są za pomocą dodatkowego lustra w kierunku płytki pomiarowej. Jeśli skrajne promienie przechodzące przez obiektyw skupiają się w płaszczyźnie obrazowania to sygnały elektryczne wysyłane przez odpowiednie pary fotoelektod są zgodne w fazie, jeśli nie to sygnały są przesunięte w fazie. Sygnały elektryczne wykorzystywane są do sterowania silnikiem nastawczym obiektywu. W skrócie: system ten polega na pomiarze ostrości odwzorowania obiektu.

Zalety:

• możliwość stosowania różnych obiektywów (jednego standardu),

• możliwość regulacji wielkości przestrzeni pomiarowej (szerokości wiązki autofocusa),

• duży zasięg działania,

• możliwość pomiaru przez szybę (np. samochodową, samolotu).

Wady:

• niemożliwość fotografowania w ciemności lub przy słabym oświetleniu,

• stosowanie sprzętu (obiektywów i korpusów) wyłącznie określonego standardu.

W dzisiejszych czasach system aktywny wykorzystywany jest w aparatach kompaktowych, natomiast system pasywny w lustrzankach. Niektóre kompakty, przeważnie droższe, wyposażone są w oba systemy ustawiania ostrości . Jako szybszy w działaniu do kilku metrów ostrość ustawia system aktywny, natomiast przy większych odległościach, system pasywny.