Ljusstyrka - det bakvända f-värdet

Vi pratar ofta om hur ljusstarka objektiv är, det syftar på hur mycket ljus som kan passera objektivet på väg till sensorn. Det styrs i hög grad av maxbländaren, eller den största möjliga bländaröppningen hos ett objektiv. Objektiv med stor maxbländare kallas ibland för ett snabba objektiv.

Alla objektiv har en bländare, en mekanism som fungerar som en strypventil för ljuset. Ju mindre bländaröppningen är, ju mindre ljus kan passera under en exponering. Att minska bländaröppningen har dessutom intressanta sidoeffekter. Den kanske tydligaste är att skärpedjupet ökar. En annan effekt är att du begränsar effekten från optiska fel. Kort sagt, en mindre bländare ger mindre ljus, större skärpedjup och mindre optiska fel.

Hur stor bländaren är anges med ett bländarvärde. Det värdet visar relationen mellan bländaröppningens diameter och brännvidden. Så ju längre ett objektiv är, ju större måste själva bländaröppningen vara för att ge samma bländarvärde. Det är det här som gör att ett ljusstarkt teleobjektiv behöver ha så stor diameter. 

Bländarvärden skrivs som ett bråktal, till exempel f/2,8 som innebär att brännvidden är 2,8 gånger större än bländaröppningens diameter. En poäng med det här sättet att ange bländaröppningar är att ett givet bländarvärde ger samma mängd insläppt ljus, oavsett hur långt objektivet är. I praktiken innebär samma bländarvärde att öppningen är fysiskt större i ett längre objektiv, men det behöver inte du fundera över: så länge du ställer in samma bländarvärde får du samma exponering.

Det här att bländarvärdet anges som ett bråktal innebär också att en större siffra faktiskt betecknar en mindre öppning, så f/4 är en mindre öppning än f/2. Dessutom syftar ju bländarvärdet på öppningens diameter, inte dess yta. Dubblar du diametern på en rund öppning så fyrdubblas ytan. Så vill du släppa in dubbelt så mycket ljus behöver du bara öka diametern 1,4 gånger, eller roten ur två för den matematiskt sinnade. Det är det här som ger de till synes underliga bländarstegen där f/2,8 ger dubbelt så mycket ljus som f/4, och f/2 ger dubbelt så mycket som f/2,8. 

Många tror att en bländare inte kan vara större än f/1, men någon sådan definitiv gräns finns inte. Det byggs objektiv med maxbländare runt f/0,7, men sådana blir enormt stora och extremt dyra för en förhållandevis liten vinst i ljus. Rent praktiskt är det sällsynt med objektiv som har större maxbländare än f/1,4.

Oskärpa får skärpan att synas. Oskärpa både framför och bakom skärpeplanet är ett tacksamt sätt att framhäva motivet och få det att sticka ut. Bilddata: Småbildskamera (fullformat) med Nikon AF-S 300 mm f/2,8 II + TC14 vid 420 mm, f/4, 1/500, ISO 800.

Optiska konstruktioner

I det här avsnittet skrapar vi verkligen bara på ytan. Det finns en hel vetenskap kring olika linselement, hur de kan kombineras och vad det har för effekter. Vi tar bara upp några av de mer intressanta sakerna.

Vi börjar med telekonvertrar. De flesta vet att man med en sådan kan förlänga ett objektiv. Men faktum är att alla moderna teleobjektiv redan har en inbyggd telekonverter. Det är det som gör att de kan byggas så pass kompakta som de är. Ta ett typiskt 300 mm teleobjektiv. Rent tekniskt är det uppbyggt som ett objektiv med kanske 200 mm brännvidd plus en telekonverter baktill som ökar brännvidden till 300 mm utan att förlänga yttermåtten speciellt mycket. 

De flesta vidvinklar är faktiskt också byggda enligt principen att kombinera ett grundobjektiv med en konverter, fast på ett lite mer bakvänt sätt. Har ni tänkt på att vidvinkelobjektiv till Leica M-kameror är fantastiskt små? En av orsakerna att de har kunnat byggas så små är att objektivet sitter så nära sensorn. I en spegelreflexkamera däremot blir det krångligare, där måste ett vidvinkelobjektiv skicka det insamlade ljuset hyfsat rakt bakåt genom utrymmet där spegeln sitter. Hur löser man det?

Jo, med en stark förenkling kan man säga att man bygger ett kort tele som skickar ljuset ganska rakt bakåt, och så sätter man på en vidvinkelkonverter framtill. Det är det här man kallar retrofokuskonstruktion eller ett inverterat tele och det är en av förklaringarna till att vidvinkelobjektiv för spegelreflexkameror blir så stora och fysiskt långa. 

Så med spegelfria kameror borde man alltså kunna bygga riktigt kompakta vidvinklar? Nja, problemet är att med en digitalsensor är det bättre ju rakare ljuset träffar sensorn. Ljus som kommer snett blir lätt borttappat. Med film spelade den saken mindre roll. Det här har drabbat just Leica som i sina nyare M-kameror tvingats specialanpassa sensorerna så de hanterar snett infallande ljus utåt kanterna bättre. 

Man säger att objektiv som skickar allt ljus rakt bakåt mot sensorn är telecentriska. Att man redan på filmtiden anpassade objektiv för spegelreflexkameror gjorde dem hyfsat telecentriska. Det blev sedan en oavsiktlig bonus när vi började med sensorer som fungerar bättre ju mer telecentriska objektiven är.

Om vi tittar på enskilda linselement så har även de ett antal grundformer, de är konvexa, konkava, dubbelkonvexa och så vidare. De flesta linselement är vad man kallar sfäriska, alltså att böjningen på en yta är som en liten del av ett stort klot, en sfär. Men ofta skryter tillverkare om att de har asfäriska linselement. Det innebär att formen är mer komplex. Länge var sådana linselement extremt svåra att tillverka och därmed dyra. Men med moderna tillverkningstekniker börjar man använda asfäriska linselement även i billiga objektiv. Deras stora fördel är att de i ett enda linselement kan ge egenskaper som det skulle krävas flera vanliga linselement för att åstadkomma.

Av Martin Agfors

Publicerad 2017-10-30.

Läs mer

Fotoskola

Lär dig Capture One Pro Del 2: Framkalla och bildbehandla

Tutorials & Fotoskola

Fotoskola: Tagga personer i bilder snabbt med Photo Mechanic

Fotoskola

Bildkritik - tema Vilda djur med proffskritik av Johan Lind + Fototips