Gyűjtőlencse, nyílásviszony
A fényerő fogalmával egyre gyakrabban találkozhatunk, hiszen már a mobiltelefonok kamerája esetében is marketingjelentőséggel bír. A cikkeket, fórumokat olvasva célszerűnek tartjuk tisztázni pontos jelentését.
A fényképezőgép objektívje alapvető viselkedését tekintve egy összetett gyűjtőlencse. A gyűjtőlencse a megörökítendő tárgy egy (elméleti) kicsiny felületéről, azaz a tárgypontból kiinduló fénysugarakat a lencse túloldalán lévő pontba, a képpontba gyűjti. A végtelen számú tárgyponthoz végtelen számú képpont tartozik, így jön létre a kép a lencse mögött elhelyezett ernyőn vagy képrögzítő eszközön, pl. érzékelőn.
Egy 50 mm-es fényképezőgép-objektív a példaként feltüntetett tárgypontokat az érzékelőre vetíti, tehát gyűjtőlencseként viselkedik
A tárgypontból több irányban (nagy térszögben) indulnak el fénysugarak, de az objektív ezeknek csak egy részét képes befogni, hiszen a felület, amelyen a fénysugarak belépnek, véges méretű. Minél nagyobb ez a felület, annál több fényt képes begyűjteni az objektív. Ennek a képességnek a jellemzésére vezették be a nyílásviszony fogalmát, amely a gyújtótávolság és a fényt beengedő legnagyobb nyílás, az ún. belépőpupilla maximális átmérőjének a hányadosa. A köznyelvben a fényerő fogalom terjedt el jobban a német Lichtstärke szóból fordítva, angol nyelvterületen leginkább "lens speed"-ként ismert.
Nem keverendő össze a fénytanban használatos fényerősség kifejezéssel, az ugyanis az egységnyi térszögbe sugárzott fényáramot jelenti és kandela (cd) a mértékegysége, a fényképészetben használt fényerő viszont egy dimenzió nélküli (geometriai) viszonyszám, nem pedig egy fénytani mennyiség. Ha fénytani szempontból keressük az összefüggést, akkor az objektív fényereje meghatározza, hogy adott fénysűrűségű (cd/m2) felületet a kamera látószögében tartva mekkora megvilágítás (lux) keletkezik az érzékelőn, filmen. Ez utóbbinak az idővel való szorzata pedig a fénytani expozíciót adja eredményül (lx * s). Sajnálatos módon, hogy még bonyolultabb legyen a helyzet magyar nyelven, a mindennapi életben a fényerő szó terjedt el a fényforrások, megjelenítők teljesítményének jellemzésére mondjuk fényesség vagy világosság (brightness) helyett. Szerencsére a műszaki nyelvben ezek jól elkülönülnek.
Hogy miért van benne az összefüggésben a gyújtótávolság? Azért, mert kétszeres gyújtótávolság (nagyjából) kétszeresére nagyítja a tárgy képét azonos távolságból, így az ugyanazon tárgyfelületről származó fényt mindkét dimenzióban kétszeres hosszban, négyszer akkora felületen teríti el. Tehát ezért nem elég csak a fényt beengedő nyílással jellemezni az objektívet. Ha a gyakorlatban az eszköz kiválasztásához vagy a helyes expozícióhoz gyorsan, rutinból használható paramétert szeretnénk kapni, akkor a gyújtótávolságot el kell osztani a pupillaátmérővel. Ez az ötlet a fényerő fogalma mögött. Távcsövek objektívjeinél, mivel azok fényképészeti jelentősége más, a jelölésnél nem végzik el az osztást, csak külön-külön megadják a két méretet, pl.: 120/1000, ahol első a lencse vagy tükör átmérője, a második a gyújtótávolság.
A fényképészeti gyakorlatban egy kis fényerejűnek számító lencse... (az FL mezőben a gyújtótávolságot, a dY mezőben a kurzorok által megmért lencseátmérőt láthatjuk)
...és egy jóval nagyobb fényerejű társa
A fenti ábrán egy kisebb és egy nagyobb fényerejű lencse látható. A nagyobb lencse fényereje 35 mm:100 mm, azaz kb. 1:2,86 (az ilyen értékeket 2,8-ra egyszerűsítik). A kisebb lencse fényereje 9 mm:50 mm, azaz 1:5,55 (itt pedig 5,6-ot tüntetnének fel), amelyet számtalan módon jelölnek a gyártók a gyújtótávolság (f) mellett, pl. 50 mm 1:5.6 vagy 5.6/50 mm vagy 50 mm f/5.6 vagy 50 mm f5.6.
Tehát minél kisebb a fényerő számértéke, annál több fényt gyűjt be az objektív, és minél nagyobb ez a szám, annál kevesebbet. Mivel a pupilla átmérője és a felülete között négyzetes az arányosság, kétszeres átmérő négyszeres felületet, és így négyszer annyi befogott fényt jelent. Kétszeres felülethez elég négyzetgyök kettőször, egyszerűbben 1,4-szer nagyobb átmérő. Így alakul ki a következő aránysor, amelyben egy lépés a felület kétszerezését vagy felezését jelenti (így fogunk vele találkozni, tizedespontot használva vessző helyett): 1:1.0; 1:1.4; 1:2.0; 1:2.8; 1:4.0; 1:5.6; 1:8.0.
Természetesen az objektívek fényereje nem csak ezeket az értékeket veheti fel, köztes értékek is gyakoriak. Fix gyújtótávolságú objektíveknél nagy fényerejűnek számítanak a 2,8-nál kisebb értékek, ma már elérhetőek sorozatgyártásban akár 1:0,95 fényerejű objektívek is. Zoomok esetében a 2,8-3,5 közötti értékek számítanak nagyobbnak, de a legtöbb zoomobjektív változó fényerejű, tehát a nagyobb gyújtótávolság felé haladva csökkenő fényerőt tapasztalhatunk, ezért kerül két számérték az objektívre, kötőjellel elválasztva. Sajnos egyre gyakoribb, hogy a kedvezőbb fényerő csak a legkisebb gyújtótávolságnál érvényes, és már egész apró zoom hatására drasztikusan esik az érték, mindezzel megtévesztve a vásárlókat. Inkább a professzionális kategóriában jellemző az állandó fényerejű zoom.
A fényerő emelése, amennyiben a képalkotási hibákat alacsony szinten szeretnénk tartani, objektív-tervezési és gyártási szempontból kihívás, jelentősen növelve az előállítási költségeket, de leginkább az árat. Hasonló a hatása a nagyobb képérzékelőnek is, hiszen így növelni kell az objektív által vetített kép méretét, és nagyobb gyújtótávolság szükséges azonos képszög (látószög) eléréséhez. Ezért középformátumban ritkán találkozhatunk 1:1.4 fényerejű objektívvel, míg kisfilmnél ez szinte mindennapos. Ugyanez fordítva is igaz, egy mobiltelefon kamerájának érzékelőjéhez tervezett objektívnél nem kiemelkedő az 1:2.0 fényerőnél kedvezőbb érték elérése, inkább a mai készülékek vékonysága miatt kihívás ezt jó minőségben létrehozni.
Szinte azonos gyújtótávolságú zoom objektívek eltérő fényerővel: 40-150 mm 1:2.8 nem változó fényerő vs. 45-150 mm 1:4.0-5.6 (tehát 150mm-en kétszeres pupillaátmérő, négyszer annyi fény és ötször annyi forint)
Az első lencsék között is jól felfedezhető a méretkülönbség
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
