Objektiv

Ett objektiv är en optisk lins eller sammansättning av linser som används i en kamera för att skapa bilder av objekt, antingen på fotografisk film eller på andra medier som kan lagra en bild kemiskt eller elektroniskt. Ljusmängden som når det ljuskänsliga mediet bestäms genom en kombination av exponeringstid och bländaröppning. Hur mycket ljus som erfordras för att avbilda objektet bestäms av mediets känslighet och ljusförhållandet vid objektet.

Det är ingen avgörande skillnad i principen för ett objektiv som används i en stillbildskamera, en videokamera, ett teleskop, mikroskop, eller annan utrustning, men detaljutformningen och konstruktionen är olika. Ett objektiv kan vara fast monterat på en kamera, eller det kan vara utbytbart med andra objektiv av olika brännvidder, ljusstyrkor och andra egenskaper. Några av de vanliga typerna av kameralinser inkluderar ultravidvinkelobjektiv, vidvinkelobjektiv, objektiv med en fast brännvidd ("prime lens"), objektiv med manuell eller automatisk fokusering etc. ^[1]

Allmänt

Ett objektiv kan vara fast vid kamerahuset eller utbytbart (som i en systemkamera). Vanligtvis finns en fokuseringsmekanism samt en mekanism för att välja bländarvärde som reglerar hur mycket ljus som ska släppas in genom objektivet. Beroende på kameratyp kan det också finnas en integrerad slutare.

De allra flesta objektiv idag är försedda med antireflexbehandling till exempel av typ multicoating. Det är i princip ett mycket tunt metalloxidskikt som ångas på objektivets yta. Tjockleken skall vara en kvarts ljusvåglängd och ljusreflexen släcks ut genom interferens. Första lagret gör bäst verkan, men fabrikanterna har tävlat med varandra och lagt på upp till sju lager. Ett äldre objektiv med endast ett lager antireflexbehandling bör inte automatiskt dömas ut, andra egenskaper är viktigare.^{[förtydliga]}

Ett annat problem som den som har en systemkamera råkar ut för är att objektiven har en viss filterverkan. De stora tillverkarna försöker hålla samma färggång i sina objektivserier men den som använder piratobjektiv^[2] brukar märka en viss skillnad. Objektivets färgningstendens justeras med olika glaskombinationer och antireflexskikt på linsytorna. Ett objektivs upplösning är optimerat för negativ/sensorformatet^{[förtydliga]} – det betyder att tillverkaren försöker att få så bra data som möjligt inom respektive format. En tumregel är emellertid att bildens kvalitet ökar med negativ/sensorstorleken. Objektivets slipning och polering är en viktig faktor, men glasämnets kvalitet är utslagsgivande för ett objektivs kvalité.

Glasämnet som skall användas för optiska ändamål bör svalna långsamt vid tillverkningsprocessen. Då kan mikroskopiska luftbubblor ta sig ut ur glasmassan medan den ännu är het och mjuk. Speciellt tysk kvalitetsoptik var fordom känd för en bra glassammansättning.

Skärpa / kontrast

Det som normalt uppfattas som skärpa i ett objektiv består i själva verket av en kombination av upplösning och kontrast, det vill säga gradienten och skillnaden i ljusstyrka mellan det mörkaste och det ljusaste i motivet.

Ett objektivs upplösning mäts i linjepar per millimeter och brukar ligga kring 80 som bäst men ligger närmare 60 för de bästa kommersiella DSLR-objektiven. Moderna bildsensorer med en upplösning över 36 MP (megapixel) har pixelstorlekar under 5 microns. Detta kan jämföras med en upplösning av 100 linjepar per millimeter. Den snabba utvecklingen av bildsensorer driver därför fram en ny generation av kameraobjektiv med högre upplösning och med image stabilizer eller bildstabilisering, också kallat vibration reduction eller vibrationsreduktion, inbyggd i objektivet. Ett objektiv med inbyggd bildstabilisering är av speciell vikt för handhållen fotografering och för fotografering med objektiv av långa fokallängder och kort skärpedjup (= stora bländare) där även den minsta rörelse eller vibration av kameran resulterar i synlig oskärpa i den slutliga bilden.

Den vetenskapliga metoden att mäta ett objektivs kontrast är i kontrastöverföringen, varför fotohandeln tillhandahåller särskilda testkartor som fotografen kan använda sig av för att få en uppfattning om kvaliteten på ett objektiv.^{[källa behövs]}

Objektiv med fasta fokallängder mellan 50 och 100 mm uppnår normalt högre upplösning och kontrast än mer extrema objektiv som teleobjektiv eller vidvinkelobjektiv. Objektiv med fasta fokallängder producerar också som regel märkbart högre upplösning och kontrast än mer komplicerade zoom-objektiv.

Vissa linser i ett objektiv kan vara arrangerade som en grupp och agerar då som ett integrerat optiskt element genom att de individuella linserna i gruppen är limmade till varandra utan mellanrum och utan luft mellan linserna. En grupp linser sätts på detta sätt samman med ett kitt eller lim. Man brukade använda kanadabalsam, som har samma brytningsindex som objektivglas, men på grund av dess bristande motståndskraft mot temperaturförändringar och nedbrytning används numera framför allt UV-bestrålade epoxilim för att sammanfoga linser till grupper.

För att lättare kunna relatera upplösningsförmågan av ett objektiv till den av en kameras bildsensor så har testföretaget DxO Labs infört begreppet P-MP vilket står för Perceptual Mega Pixel. P-MP representerar en översättning från det endimensionella begreppet linjepar per millimeter till en tvådimensionell betraktelse liknande MP eller megapixel för en bildsensor.

Ett objektivs upplösningsförmåga uttryckt i P-MP är då direkt jämförbart med en bildsensors upplösning uttryckt i MP. Genom att veta objektivets P-MP och bildsensorns MP kan man då lätt avgöra vad som kommer att begränsa en kameras bildkvalitet och till vilken grad. Inom optik gäller att den "svagaste länken" avgör den slutliga bildkvaliteten. Med dagens högupplösta bildsensorer är det som regel objektivet som utgör denna begränsning. Har man ett objektiv vars P-MP påtagligt underskrider bildsensorns MP så blir den slutliga bildens upplösning i stort sett samma som objektivets, och når alltså aldrig bildsensorn potentiella upplösning. Har man å andra sidan ett objektiv vars upplösning uttryckt i P-MP matchar bildsensorns upplösning uttryckt i MP så kan man i korthet säga att objektivets upplösning och skärpa matchar och ger full utdelning av bildsensorns förmåga till upplösning och detaljrikedom.

Objektivets ljusstyrka

Den största bländaröppningen för ett objektiv kallas dess bländartal (F-tal). Ju lägre tal desto mer ljus släpps in genom objektivet – desto mer ljusstarkt är det. På objektiv för SLR-kameror finns det vanligtvis en automatiskt mekanism som håller bländaren vidöppen under fokusering, men sluter till det inställda värdet då bilden tas. Denna mekanism är mycket användbar på ljusstarka objektiv, medan långa teleobjektiv som har låg ljusstyrka, är nästan lika praktiska när de är helt manuella.

Ursprunget till måttet är helt enkelt förhållandet mellan objektivets brännvidd och bländarens fysiska diameter. Detta innebär att ett 50 mm objektiv med en maximal bländaröppning av 6,25 mm har ett bländartal som är 50/6.25 = 8.

Eftersom bländartalet är ett rent geometriskt tal så påverkas det inte av ett objektivs ljustransmission vilket uttrycks som ett T-tal. Skall man noggrant jämföra två olika objektivs ljusstyrka så ger F-talet eller bländartalet endast en approximativ jämförelse medan transmissionstalet, eller T-talet är kompenserat för verklig ljustransmission och ger en noggrannare jämförelse. Den huvudsakliga orsaken till skillnader i T-tal mellan objektiv med samma F-tal är antalet linser i objektivet, glaskvaliteten i linserna och kvaliteten av antireflexbeläggningar på objektivets individuella linser.

Brännvidd

Den viktigaste egenskapen förutom bländartalet är brännvidden, som vanligtvis anges i millimeter (centimeter fram till omkring 1960), och som placerar objektivet i någon av följande kategorier:

Zoomobjektiv

Beroende på om objektivet har en variabel eller fast brännvidd, kategoriseras det som antingen ett zoomobjektiv eller ett objektiv med fast brännvidd. Zoomobjektiv kan delas upp i:

vidvinkelzoom
normalzoom
telezoom

Superzoom kallas ibland ett objektiv som spänner över flera zoner av ovanstående.

Zoomfaktor 1x

I specifikationerna för systemkameror (det vill säga kameror med utbytbart objektiv) anges ofta den optiska zoomfaktorn till 1 gång (1×). Detta beror på att kameran (kamerahuset) i sig inte avgör zoomomfånget utan denna beror i stället på vilket objektiv som används. För objektiv med fast brännvidd är zoomfaktorn 1×.

Specialoptik och specialfotografering

Makro

Ett makroobjektiv är ett objektiv som är avsett för extrema närbilder. Makroområdet brukar räknas från en avbildningsskala på sensorn/negativet från 1:1 (naturlig storlek) till förstoring 10:1. Större avbildningsskala brukar räknas som mikrofotografering.

Som alternativ till ett makroobjektiv kan man använda en förlängningslins (extender) som fästs mellan objektivet och kamerahuset eller närbildslins (försättslins) som skruvas i objektivets filtergänga. Båda förlänger objektivets brännvidd. Ett annat alternativ är mellanringar – enkla rör utan linser, med eller utan elektrisk koppling för objektivets automatik – som monteras på samma sätt som en förlängningslins. Mellanringarna säljs oftast i set om tre, med olika bredd, som kan användas i olika kombinationer. Mellanringarna minskar objektivets närgräns med större avbildningsskala som följd. Objektivet går då inte längre att fokusera på oändligt avstånd.

Brännvidden på ett makroobjektiv brukar motsvara ett normalobjektiv, ibland längre. Fördelen med längre brännvidd är att man kan fotografera på längre avstånd från objektet, till exempel skygga insekter. Med längre brännvidd blir också skärpezonen kortare och motivet framhävs.

Med mellanringar blir det ett - beroende på mellanringens bredd - kraftigt ljusbortfall. Detta motverkas med blixt. Vid större avbildningsskala är en ringblixt att föredra, eftersom kombinationen objektiv och mellanringar kan komma att skugga blixtljuset. Med försättslins blir det inget ljusbortfall, å andra sidan ökar oskärpan i kanterna.

Perspektivkorrektion

S h i f t

(a) Om kameran hålls upprätt, fås inte husets övre del med.

(b) Lutas kameran uppåt (eller nedåt), störtar vertikala linjer mot varandra.

(c) Om objektivet förskjuts uppåt, tecknas vertikala linjer parallellt.

Dessa objektiv måste teckna en bild som är avsevärt större än sensor- eller filmformatet, dels för att undvika kraftig vinjettering och andra avbildningsfel, dels för att bilden inte ska helt försvinna mot kanten. Vanligt är att man måste blända ner objektivet ett par steg, samt om möjligt undvika de yttersta lägena för förskjutning/vinkling – då ligger man nämligen nära gränsen för det område där objektivet tecknar skarpt.

Tilt- och shiftdelen av objektivet går att rotera kring den optiska axeln, så man kan få den önskade effekten oavsett hur kameran är positionerad i förhållande till motivet.

Shift

Shift är att förskjuta objektivet i höjd- och/eller sidled utan att vinkla det i förhållande till kamerahuset.

Vanligt användningsområde är fotografering av arkitektur. Om man tar bild på en hög byggnad rakt framifrån, kan man ofta inte backa tillräckligt långt tillbaka, utan måste luta kameran uppåt för att få med hela motivet. Då faller perspektivet drastiskt och byggnaden synes smalna av kraftigt uppåt. Detta motverkas genom att man ställer kameran horisontellt och höjer objektivet parallellt uppåt. Det gör vertikala linjer raka även på bilden.

Motsvarande gäller naturligtvis om man vill ha med hela framsidan och inte står mitt framför huset.

Tilt

Tilt kallas det när objektivet vinklas i förhållande till kamerahuset (fokalplanet). Detta förändrar hur skärpeplanet ligger över motivet (enligt Scheimpflugs princip).

Den omedelbara effekten är att man kan till exempel fotografera nära marken mitt på en fotbollsplan och få skärpa i gräset hela vägen till målet. Observera att skärpeplanet då ligger i stort sett längs marken, och eventuella spelare i förgrunden tappar i skärpa upp mot huvudet.

Tilt-and-Shift

[1]

[2]