Úvodní část optiky, věnovaná fotoaparátům, seznámí návštěvníky s hlavními částmi fotografických přístrojů a na zhruba 80 exponátů a příslušenství představí historický vývoj v této oblasti. Cílem expozice fotoaparátů je prezentovat jejich rozmanitost ve 20. století včetně technických parametrů. Nejstarší fotoaparáty spadají do zhruba poloviny 19. století. Nejzajímavějším exponátem je sklopný fotografický přístroj na skleněné fotodesky 50 x 60 cm, vyrobený firmou Fabrik Photographisher Apparate Langer & Comp.
Druhá část expozice, věnovaná kinematografii, nás seznámí s principem filmového záznamu, s historickým vývojem filmové techniky - snímacích kamer a filmových projektorů, s jejich hlavními částmi, a to s využitím schémat a interaktivních exponátů. Expozici optiky uzavírá historický vývoj mikroskopů, z nichž nejstarší se datuje do 18. století. Na originálních předmětech je vysvětlený princip a funkce mikroskopu světelného a elektronového. Závěr celé expozice tak odkazuje na výzkum a výrobu elektronových mikroskopů, které byly díky Ústavu přístrojové techniky ČSAV a národnímu podniku TESLA BRNO soustředěny právě do Brna.
Nejjednoduším uspořádáním fotoaparátu je camera obscura, krabice, v níž není žádný otvor, kterým by mohlo dovnitř dopadnout světlo, kromě malé kruhové clony (viz obr. 10.15). Fotografický film je umístěn na stěně, která leží proti cloně. Paprsky vycházejí z jednotlivých bodů předmětu (scény) ve všech směrech, jen jejich malá část prochází clonou a dopadá na film. Díky malým rozměrům clony je z geometrie zřejmé, že do určitého bodu obrazu dopadají paprsky vycházející přibližně z jediného bodu předmětu.
Každému bodu scény tak odpovídá kroužek v rovině filmu. Velikost tohoto kroužku je dána rozměrem clony: pro příliš velký poloměr clony se jednotlivé kroužky překrývají, obraz se jeví rozmazaný, pro velmi malou clonku se začíná projevovat difrakce a obraz je opět nejasný. Uvedený typ přístroje má velkou výhodu v tom, že neužívá žádného zobrazovacího prvku (čočka, zrcadlo), proto se nemusí ostřit - všechny body jsou ostré, není proto omezena hloubka ostrosti, o níž budeme mluvit dále v tomto odstavci. Obr. To je hlavní důvod, proč fotografický přístroj má objektiv, tvořený spojnou zobrazovací soustavou, v nejjednodušším případě spojnou čočkou. Fotoaparáty používané v současné době ovšem používají složitější kvalitní objektivy.
Mezi čočkami objektivu bývá také umístěna apertura, kterou se mění množství světla dopadající na film. Kde O je osvětlení filmu a t doba expozice. Množství světla, které projde aperturou je úměrné druhé mocnině jejího průměru. Chceme-li nyní postupně půlit expozici při konstantní době osvitu, musíme postupně zmenšovat průměr apertury faktorem F. Podobně se rychlosti závěrky ve zlomcích sekundy liší obvykle postupně faktorem 2, tj. 1/500, 1/250, 1/125, 1/60, ...
Rozlišení ve fotoaparátu je zpravidla omezeno zrnitostí emulse. Rozlišení se ve fotografickém kontextu udává v počtu rozlišitelných čar na milimetr, tedy v tomto případě činí přibližně 100 čar/mm. Nejběžnější filmy mají rozlišení 50 - 100 čar/mm, pro záznam hologramů se užívají fotografické desky s rozlišením až 2000 - 3000 čar/mm. V nyní rychle se rozvíjejících digitálních fotoaparátech je obraz zaznamenáván maticí křemíkových detektorů. Každý z detektorů zaznamenává část obrazu, která se nazývá prvek obrazu, neboli pixel (z anglického picture element).
Pokud je fotografický aparát zaostřen na určitou vzdálenost s0, vytvoří se obraz v rovině filmu ve vzdálenosti s0`. Bližší, resp. vzdálenější předměty se zobrazí před, resp. za rovinou filmu. To ovšem znamená, že obraz bodů těchto předmětů se na film zobrazí rozostřeně, jako kroužek místo bodu. Pokud je ovšem průměr kroužku menší než rozlišení filmu, rozostření nehraje roli. Rozdíl vzdáleností mezi nejvzdálenějšími a nejbližšími předměty, pro něž je při určitém zaostření zobrazení přijatelné, se nazývá hloubkou ostrosti. Je-li přijatelné takové rozostření, při němž je v rovině filmu průměr kroužku d, znamená to, že obraz odpovídající hranicím hloubky ostrosti může být posunut o +/- x.
Zavedli jsme označení A pro tzv. Aperturu a úvahy o tom, jak světlo vstupuje do systému. Vždycky je jeho základem světlotěsná skříň, do níž vstupují skrz objektiv světelné paprsky. Usměrněné světelné paprsky pak po určitý čas “kreslí” obraz na film; tento čas odměřuje zařízení zvané závěrka tím, že se na onen čas otevře a film je osvětlen, tedy exponován. Proč tedy existují přístroje levné a přístroje až neuvěřitelně drahé, když všechny mají tentýž základ?
Nejjednodušší objektiv je tvořen jednou spojnou čočkou, která usměrňuje rovnoběžné světelné paprsky do jednoho bodu (v ideálním případě; právě toto je základ odlišné kvality různých objektivů). Jedna čočka však má mnoho vad zobrazení, proto se “lepší” objektivy vyrábějí z většího počtu různých čoček; základním pravidlem ale zůstává, že celá soustava musí fungovat jako spojná čočka. Objektiv je vybaven i clonou, což je zařízení, které omezuje množství procházejícího světla podle aktuálních světelných podmínek. Závěrka bývá nastavena na různé časy, jejichž prostřednictvím se (v kombinaci s clonou) odměřuje určitá “dávka” světla pro osvětlení filmu a vytvoření obrazu.
Existují v zásadě dva typy závěrek - centrální a štěrbinová. Centrální závěrkou bývají vybaveny přístroje s nevýměnnými objektivy, tedy zejména přístroje jednodušší; centrální závěrka je zabudována přímo do objektivu mezi jeho čočky a tvoří ji několik překrývajících se lamel, které se na určený čas otevřou a umožní tím osvětlení filmu. Štěrbinová závěrka bývá standardním vybavením zejména zrcadlovek. Tvoří ji buď dvě plátěné rolety, nebo několik kovových lamel (v současnosti nejrozšířenější typ); při stisknutí spouště se mezi lamelami resp. mezi němi utváří otvor, který reguluje dobu expozice.
Fotografické přístroje lze dělit do jednotlivých kategorií podle nejrůznějších hledisek, která se zpravidla kombinují, aby bylo možno se v nepřeberném množství alespoň rámcově orientovat. Nejrozšířenějším hlediskem pro kategorizaci fotoaparátů je rozdělení podle druhu filmu a obrazového formátu. Přístroje na film šířky 35 mm a 60 mm (středoformátové aparáty) představují klasické možnosti, často doplněné typem hledáčku. Hledáček může být dvojí - průhledový a matnicový; první zahrnuje varianty od jednoduchého rámečku až po sofistikované optické systémy, druhý je založen na tom, že hledíme přes objektiv, což zvyšuje přesnost zaostření a zaclonění.
Existuje opět množství variant - od tzv. klasických optických přístrojů po digitální moderní přístroje. Z klasických optických přístrojů nepozbyl na významu fotografický přístroj. Dále budou vysvětleny základní vlastnosti klasického fotografického přístroje (tj. fotoaparátu na film). Ačkoliv v současné době řada lidí vlastní fotoaparáty digitální, profesionální fotografové nadále upřednostňují fotoaparáty na film.
Fotoaparát je v podstatě neprodyšná skříňka s objektivem vpředu a svitkem filmu vzadu. Většina z nich umožňuje regulaci zaostření, doby expozice a clony tak, aby bylo dosaženo maximální ostrosti a věrnosti zobrazení. Např. 1. kompaktní - jsou jednodušší, mají méně pohyblivých součástí, protože mají pouze dvě čočky. Hlavní čočka vytváří obraz, menší čočka je hledáček, obvykle na straně fotoaparátu, který ukazuje to, co aparát zobrazí. Nevýhodou tohoto uspořádání je jistá neshoda mezi tím, co v hledáčku vidíme, a tím, co čočka zobrazí - tzv. chyba paralaxy. Při fotografování předmětů v malé vzdálenosti od fotoaparátu (např. 2. jednooké zrcadlovky - SLR) je mechanismus složitější, ale zato všestrannější, protože mají jednooký optický systém a zrcadlo.
Jednooké zrcadlovky (SLR - Single-Lens Reflex camera) - mechanicky složitější, ale zato všestrannější přístroje. Mají totiž jedinou čočku, kterou je obraz pozorován i snímán, a chyba paralaxy nevzniká. V současné době se používají zejména digitální jednooké zrcadlovky (DSLR - Digital Single-Lens Reflex camera), u kterých je princip chodu paprsků přístrojem stejný, jako u klasických fotoaparátů. Dvouoké zrcadlovky mají dva objektivy. Světlo prošlé jedním z nich se obráží na zrcadle a dopadá do hledáčku fotoaparátu. Takto vytvořený obraz je stranově převrácený - v cestě světla chybí další korekční členy, které by obraz převrátily (např. optické hranoly). Světlo z druhého objektivu pak dopadá přímo na film. U tohoto přístroje tedy také vzniká chyba paralaxy.
tags: #fotograficky #pristroj #optika