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Wenn Sie die Physik des Lichts verstehen, haben Sie einen großen Vorteil, wenn Sie versuchen, großartige Fotos zu produzieren. Es ist wohl am wichtigsten, wie das Licht mit Ihren Objektiven interagiert. In diesem Artikel wird der physische Aufbau eines Objektivs beschrieben, mit dem Sie die Elemente verstehen können, die das Preisschild rechtfertigen.
Bei dem Versuch zu entscheiden, welche Objektive gekauft werden müssen, kann dies zu erheblichen Kopfschmerzen führen. Es gibt so viele Faktoren, die zu berücksichtigen sind, z. B. Qualität, Kosten, Blende und Bildstabilisierung, aber was unterscheidet eigentlich eine Linse von einer anderen?
Jede Linse besteht aus einer Anzahl einzelner Glaslinsen, die als Elemente bezeichnet werden. Die Verwendung vieler Elemente besteht darin, zu versuchen, Abweichungen zu reduzieren, so dass Bilder scharf und frei von Unvollkommenheiten sind.
Linsen unterschiedlicher Größe und Form werden zu Gruppen zusammengefasst, um unterschiedliche Lichtwellenlängen in unterschiedlichen Winkeln zu brechen, damit das Licht konvergieren kann und somit Aberrationen reduziert werden. Versuchen Sie, sich vorzustellen, wie Licht durch ein Prisma läuft, in einem Winkel eintritt, dann vom Glas gebrochen wird und somit in eine andere Richtung austritt.
Jedes anders geformte Glaselement bricht das Licht, das in die Linse kommt, auf andere Weise, so dass die Designer das Licht steuern können. Die Gruppierung der Elemente, wie ein Stapel unterschiedlich geformter Lupen, ermöglicht eine bessere Kontrolle des Lichts, um Verzerrungen zu begrenzen.
Die meisten Linsenelemente haben eine gekrümmte Oberfläche und werden als sphärisch bezeichnet, da sie in die Oberfläche einer Kugel passen würden. In der Vergangenheit waren diese relativ billig und durch Schleifen leicht herzustellen, aber die Konstruktion ermöglicht die Verzerrung von Lichtwellenlängen und führt daher zu Unvollkommenheiten im Bild.
Diese Verzerrungen werden bei Linsen mit höherer Qualität durch die Verwendung von asphärischen Linsen reduziert, was ich später erklären werde.
Apochromatische (APO) Elemente werden hauptsächlich in Teleobjektiven eingesetzt. Lange Linsen sind besonders anfällig für chromatische Aberrationen, wodurch der Kontrast und die Bildschärfe verringert werden. Das APO-Element fokussiert drei Wellenlängen von farbigem Licht (normalerweise grün, blau und rot) auf derselben Ebene, wodurch die Verzerrung reduziert wird.
High-End-Objektive verfügen auch über "schwebende" interne Elemente, die sich je nach Brennweite bewegen und so die Bildfeldwölbung reduzieren, wodurch die Bildränder an Schärfe verlieren.
Die physische Herstellung von Linsenelementen wirkt sich auch auf die Bildqualität aus, die sie erzeugen können. Es gibt drei Hauptherstellungsmethoden, die erste ist "asphärisch geschliffenes Glas". Das aus echtem Glas gefertigte Schleif- und Polierverfahren ist zeitaufwendig und teuer, weshalb diese nur bei professionellen Gläsern zu finden sind. Canon verwendet diese Elemente mit großem Durchmesser für die L-Objektivpalette, um eine überlegene Definition zu bieten, da sie den Fokus des Lichts aus allen Winkeln unterstützt.
Die nächste Ebene der Elemente ist "asphärisches Formglas" oder in der Nikon-Terminologie "Precision Glass Mould (PGM)". Das Glas wird so erhitzt, dass es in eine asphärische Form geformt und unter Verwendung einer Metallform oder -form gesetzt werden kann. Nikon behauptet, dass der Präzisionsaspekt dieser Objektive durch die Tatsache deutlich wird, dass sie jedes Element in Mikron oder 1/1000 Millimeter für Sie und mich messen. Dieser Objektivtyp ist in der Herstellung weniger teuer und wird daher in Objektiven gefunden, die sich an fortgeschrittene Amateure und Liebhaber richten.
Die dritte der häufigsten Techniken zur Herstellung von Elementen ist ein Hybrid, der aus einer Glaslinse mit einer asphärischen Kunststoffoberfläche besteht, um die Form zu bilden. Diese Objektive sind anfällig für Umwelteinflüsse wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur und eignen sich daher nicht für Profis, sondern richten sich an den Verbrauchermarkt.
Sie sind sich dessen möglicherweise nicht bewusst, aber normalerweise verlieren Linsen durch Oberflächenreflexion viel Licht. In einigen Fällen kann jedes Element in der Linse um etwa 5% an Licht verlieren, und als Folge würde die Lichtmenge, die in eine Linse mit 10 Elementen gelangt, um fast 50% reduziert werden..
Die Linsenbeschichtungen wurden entwickelt, um die Lichtreflexion einzuschränken und das Licht durch die Linse dringen zu lassen, so wie die Beschichtung Ihrer Sonnenbrille bestimmte Lichtwellenlängen reflektiert, während andere Personen hindurchtreten, um Ihr Auge zu erreichen.
Materialien wie Magnesiumfluorid und Siliziummonoxid werden als Beschichtungen verwendet, wobei extrem dünne Schichten über die Oberfläche aufgebracht werden, wobei jede Linse häufig mehrere Schichten erfordert, um Reflexionen aus dem Spektrum unterschiedlicher Lichtwellenlängen auszuschalten.
Die High-End-Objektive von Canon zeichnen sich beispielsweise durch über 10 Schichten aus Beschichtungen aus, die eine Lichtdurchlässigkeit von 99,9% bieten und im Bereich von ultraviolettem bis nahen Infrarot liegen.
In einer idealen Welt würde eine Linse jede gerade Linie als perfekt gerade erfassen. In der Realität können Linsen mit gekrümmter Oberfläche jedoch nicht parallele Lichtstrahlen an einem einzigen Punkt konvergieren. Daher sind sie verzerrt und krümmen sich. Diese Krümmung ist ein Merkmal jeder Linse, die mit sphärischen Elementen konstruiert ist, variiert jedoch stark in Abhängigkeit von der Linse und der verwendeten Brennweite.
Diese Verzerrung ist am deutlichsten, wenn Sie mit parallelen Linien und Objekten an den Bildrändern arbeiten, wo der Effekt maximiert wird. Bei den meisten Zoomobjektiven tritt am breiteren Ende eine "Tonnen" -Verzerrung auf, bei der in der Bildmitte eine Wölbung zu erscheinen scheint.
Am längeren Ende, an dem die entgegengesetzten Phänomene auftreten, kann es zu einer "Kissen" -Verformung kommen, wobei der Mittelpunkt des Bildes scheinbar etwas eingezogen zu sein scheint. Normalerweise gibt es in einem Zoomobjektiv jedoch einen Mittelpunkt, an dem gerade Linien gerade erscheinen, was sich sicherlich lohnt!
Verzerrung hängt nicht einfach von der Linse ab. Dies hängt von Ihrer Nähe zum Motiv ab. Für Landschafts- und Architekturfotografen ist die Linsenverzerrung ein Hauptproblem, da sie möchten, dass ihre Bilder gerade und in korrektem Verhältnis erscheinen, wohingegen Portraitfotografen nicht oft mit Linien arbeiten und daher Verzerrungen nicht so wichtig sind.
Die meisten großen Linsenhersteller bauen Linsen jetzt mit asphärischen Linsenelementen, um Aberrationen und Verzerrungen einzuschränken. Im Gegensatz zur sphärischen Linse weist die asphärische Linse eine gekrümmte Oberfläche auf, die Aberrationen korrigieren kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Licht durch das Element fällt und sich an einem einzigen Punkt trifft, wodurch eine einzelne Lichtlinie auf den Sensor fällt und somit die Verzerrungen reduziert werden, die durch mehrere Strahlen verursacht werden, die durch die Elemente laufen.
Das Bild unten kontrastiert zwei Bilder, die ich kürzlich bei einer Hochzeit aufgenommen habe, wobei das Bild links offensichtlich mit Linseneffekt und Lichtverzerrung zu kämpfen hat, während das Bild rechts ein warmes Glühen erzeugt.
Eine der Hauptmerkmale, die Fotografen in einem Objektiv suchen, ist die maximale Blende, da dies das Potenzial für die Schärfentiefe und die Fähigkeit, bei schwachem Licht zu arbeiten, bestimmt. Die in f / stop gemessene Blende einer Linse wird durch die Größe der Pupille (Blendenöffnung) der Linse festgelegt, die proportional zum Quadrat der Brennweite der Linse ist.
Eine 50-mm-Linse kann beispielsweise einen Blendenwert von f / 1,2 erreichen, aber für eine Linse mit einer Brennweite von 100 mm, die f / 1,2 erreicht, würde eine Pupille benötigt, die 4-mal so groß ist wie die 50-mm-Linse. Ein Blendenwert wird also nicht durch einen eingestellten Pupillendurchmesser vorgegeben, sondern relativ zur Brennweite.
Sie müssen auch berücksichtigen, dass das 50-mm-Objektiv ein breiteres Sichtfeld hat und daher möglicherweise mehr Licht hereinlassen kann. Große Teleobjektive kompensieren dies durch sehr große Frontelemente, dies ermöglicht jedoch auch sphärischere Aberrationen, was mehr Gruppen von Elementen erfordert, die überwunden werden müssen, um die schärfsten Bilder zu gewährleisten, und mehr Glas bedeutet mehr Aufwand.
In fotografischer Hinsicht macht Bokeh die Art und Weise, wie die Linse Lichtpunkte unscharf macht. Am sichtbarsten ist es in den kleinen Hintergrundlichtern, die häufig als Lichtkreise erscheinen. Jede Linse bietet je nach Design ein anderes Bokeh. Bokeh wird häufig als Begriff verwendet, um flache Schärfentiefe zu beschreiben, wenn ein Motiv scharfgestellt ist und der Hintergrund unscharf ist. Bokeh beschreibt tatsächlich, wie unscharf Bereiche aussehen.
Die Fähigkeit der Linse, die sphärische Aberration zu korrigieren, trägt zum Bokeh bei, da die Höhe der Lichter zunimmt, wenn sie bei einer gleichmäßigen Lichtverteilung über die Scheibe weiter unscharf werden. Professionelle Standardlinsen haben durch ihre Kombination aus gruppierten Elementen eine größere Kapazität, Lichtverzerrungen zu überwinden.
Es ist jedoch die technische Konstruktion der Blendenpupille, die das Bokeh der Linse am meisten beeinflusst. Der größte Faktor ist die Anzahl der Blendenlamellen, da dies eine glattere, rundere Blende ermöglicht, wodurch Bokeh für das Auge attraktiver wird.
Professionelle Standardobjektive haben normalerweise mehr Klingen und erzeugen daher ein besseres Bokeh, wie in der Abbildung unten dargestellt. Sie zeigt das Bokeh, das links von einem Canon EF 50mm-Objektiv erzeugt wird, mit dem weitaus glatteren Bokeh eines Canon L 24-105mm-Objektivs Recht.
Es gibt eine Reihe von Objektiven, die von der Zeiss-Optikfirma um die Jahrhundertwende stammen und das Objektivdesign seit vielen Jahren geprägt haben. Diese Objektive werden heute noch verwendet, die ursprünglichen Designs wurden modernisiert, der optische Aufbau gruppierter Elemente bleibt jedoch weitgehend unverändert.
Das Planar-Objektiv wurde 1896 von Paul Rudolph entworfen, als er bei Carl Zeiss arbeitete. Sein symmetrisches Sechs-Element-Design hatte eine ursprüngliche Blende von f / 4,5 und erzeugte extrem scharfe Bilder, obwohl es aufgrund von vielen Luft-zu-Glas-Effekten an Reflexen litt Oberflächen, ein Problem, dem Linsenbeschichtungen jetzt entgegenwirken. Das bekannteste Planar-Objektiv ist wahrscheinlich das f / 2.0 110mm-Modell. Es war eine beliebte Wahl für Besitzer der Kameras der Mittelformate Hasselblad 2000 und 200.
Das Tessar ist ein weiteres Objektiv, das Paul Rudolph während seiner Zeit bei Zeiss-Optik entworfen hat. Der Tessar wurde erstmals 1902 enthüllt und erhielt seinen Namen von der griechischen "Téssera", was vier bedeutet, dank seines Designs mit vier Elementen. Mit einer ursprünglichen Blende von f / 6,3 war das Tessar ein kompaktes Objektiv, das eine hohe optische Leistung auf erschwinglichem Niveau lieferte. Viele 50-mm-Objektive basieren auf dem Tessar-Design.
Der Sonnar kam etwas später, 1929 von Zeiss Ikon patentiert und ursprünglich von Dr. Ludwig Bertele entworfen. Das erste Sonnar war ein 50-mm-Objektiv mit fünf Elementen, das für den Zeiss Contax I Entfernungsmesser entworfen wurde. Sein Name wurde vom deutschen Wort "Sonne" abgeleitet, was dank seiner großen Blende von f / 1,5 "Sonne" bedeutet.
Der Sonnar konnte den Konstruktionsfehlern der vorherigen Objektive entgegentreten. Er zeichnete sich durch einen deutlich besseren Kontrast und weniger Streulicht als das Planar und eine viel schnellere Blende und geringere chormatische Aberrationen als das Tessar aus.
Wenn es um die Qualität der Bilder geht, die ein Objektiv liefern kann, spielen das Bildstabilisierungssystem (IS) oder das Vibrationsreduzierungssystem (VR) eine äußerst wichtige Rolle. Sie können scharfe Fotos mit bis zu vier Verschlusszeiten aufnehmen, die langsamer sind als bei einem Standardhandheld Schießgeschwindigkeit.
Sowohl die Canon- als auch die Nikon-Objektive verwenden eine äußerst clevere Technologie, die Bewegungssensoren verwendet, um unerwünschte Bewegungen zu erkennen, die zu Unschärfen im Bild führen können. Dieses Signal wird dann an einen Mikrocomputer gesendet, der die Informationen an einen Motor weiterleitet, der die IS- oder VR-Linsengruppe entsprechend anpasst. All dies geschieht in Sekundenbruchteilen.
Es gibt Linsen, die ein Frontelement haben, das sich dreht. Dies ist jedoch kein Problem, wenn Sie bestimmte Filter wie einen Zirkularpolarisator verwenden. Das Problem hierbei ist, dass sobald Sie den Filter auf die gewünschte Position eingestellt haben, sobald Sie den Fokus ändern, die Polarisatoreinstellung verschoben wird, was sehr frustrierend werden kann. Es gibt Lösungen, beispielsweise den Kauf einer quadratischen Filterhalterung. Dies ist jedoch beim Kauf von Objektiven eine Überlegung wert, wenn Sie ein Filterbenutzer sind.
Ich habe auch festgestellt, dass bestimmte Objektive, selbst im Canon-Bereich "L", dazu neigen, beim Zoomen zu verrutschen, wenn sie nach unten gerichtet gehalten werden. Es ist nur die Schwerkraft, die ihren Weg hat, aber beim Schießen kann es nervig sein. Wenn Sie die Kamera an Ihrer Seite ausruhen und dann zu Ihrem Auge führen, müssen Sie feststellen, dass das Objektiv vollständig vergrößert ist.
Einige Objektive verfügen über ein integriertes Schloss, das die Bewegung des Zooms einschränkt und auf die gewünschte Brennweite hält, wodurch das Problem gelöst wird. Es kann jedoch auch hinderlich sein, wenn Sie schnell arbeiten und Ihren Zoom ändern müssen, ohne zu müssen, dass Sie etwas ausrichten müssen jedes Mal ein Schalter.
Es ist sicherlich wahr, dass das Objektiv den größten Unterschied in Bezug auf die Bildqualität ausmacht. Für diejenigen, die ein Objektiv kaufen möchten, sind Aspekte wie Kosten, maximale Blende und Verarbeitungsqualität die wichtigsten Faktoren. Es ist jedoch wichtig, die physische Konstruktion einer Linse und die darin enthaltenen Materialien zu verstehen, um zu verstehen, wofür Sie tatsächlich bezahlen.
Wenn Sie Ihre Kamera das nächste Mal verwenden, können Sie sich eine Minute Zeit nehmen, um die Physik des Lichts und die unglaublichen technischen Errungenschaften zu erkennen, mit denen Sie die aufgenommenen Fotos aufnehmen können.
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