Már a 2010-es évek közepén olvashattunk ívelt szenzorokról, nem csak a mobiltelefonok, de kis méretű, ultrakompakt fényképezőgépek körében is.
Már akkor azt hangoztatták a mérnökök, hogy ez lehet a jövő, hiszen komoly feladatot vehet le az objektív tervezők válláról.
De miért is jó ez?
Cikkünkben ennek járunk utána.
A síkfilm és a hagyományos szenzorok
Azt hiszem senkinek nem mondok újat – legalábbis remélem -, ha azt mondom: már a fényképezés kezdetén is sík fényérzékeny felületet használtak, amely napjainkig is megmaradt.
A dagerrotípiákat sík üveglapra készítették, majd George Eastman jött a papírszalagos filmjével, amelyet feltekercselve hoztak forgalomba, de az objektív előtt kifeszített állapotban volt, a kisfilm pedig Oscar Barnack által fejlesztett, a Leitz által gyártott fényképezőgéphez és a hozzá készített, celluloid alapú negatívtekercshez fűződik.
Érdekes látni, hogy a történelem során szinte sosem változott a leképezés formája, hiszen az maradt síkban. Pedig sok optikai hiba oka az, hogy a fénynyalábokat nem sikerül pontosan egy síkba fókuszálni – erre a legjellemzőbb hiba az asztigmatizmus, amelynek korrekciója újabb hibákat hoz be, amiket szintén korrigálni kell (ráadásul asztigmatizmus elleni korrekció is elsősorban egy bizonyos tárgytávolságnál lehetséges, azaz közelpont és végtelen esetében más-más lesz a végeredmény).
A témával nagyon mélyrehatóan foglalkozott Petzval József, aki után a fókuszban lévő pontok halmazánál jelentkező íves felületet is Petzval-felületnek nevezték el. A más néven mezőelhajlás a síkra való leképezésre optimalizált objektívek miatt történik. A gond az, hogy hiába korrigáljuk a képérzékelő szempontjából a leképezést síkra, ez sajnos a másik oldalon is jelentkezik, azaz a tárgy felől szűnik meg síknak lenni a fókuszálható pontok halmaza. Kicsit érthetőbben fogalmazva: ha a tárgy nagy kiterjedésű sík, amelyet élesen akarunk leképezni, akkor vagy a képérzékelő felől kapunk enyhe gömbfelületet az éles pontok halmazából, vagy ha az optikai rendszert korrigáljuk és igyekszünk a képsarkoknál is jó leképezést adni, akkor a tárgy élesen leképezhető pontjai alkotnak domború felületet. Ha ez a gömbfelület kis sugarú, akkor erősebben jelentkezik és a képsarkokban a géphez jóval közelebbi témák lesznek élesek, mint a képközépen (vagy sík téma esetében a képsarkok életlenné válnak a leképezést követően).
Bár a digitális fényképezőgépek forradalma nem egyik pillanatról a másikra ment végbe, gyakorlatilag a CCD feltalálásától kezdve már csak idő kérdése volt, hogy mikor jelennek meg a CCD-vel ellátott fényképezőgépek a kereskedelmi forgalomban. Igaz, ezek a gépek még eleinte kis felbontásúak voltak, így profi munkára nem voltak alkalmasak, de a pár évtizedes történetéből jól tudjuk, hogy a felbontás volt az, ami a leginkább gyorsan fejlődött.
Noha jöttek új megoldások és ötletek (SuperCCD a Fujifilmtől, amely négyzetes, mátrixban elhelyezett képpontok helyett hatszög formát és ennek megfelelő elrendezést adott, vagy éppen a három rétegű Foveon szenzor, amely nem igényelt Bayer alapszínszűrőt), a szenzorok minden esetben sík felületen maradtak.
Mindez persze már egy bevett gyakorlatot követett: az objektívek fejlesztésekor síkra képezték le a tárgy képét. Adta magát, hogy minek is kellene változtatni ezen…
Az ultravékony okostelefonok
Az okostelefonok már a 2000-es évek végén kínáltak kisebb-nagyobb felbontású kamerákat, igaz, ezek minősége bőven az elvárható alatt volt (valójában egy 10×13 cm-es papírképen is jól látszott, hogy a részletgazdagság nem elegendő).
A mobilok fejlődése azonban elképesztő tempóval zajlott, ma már persze nem lepődünk meg rajta, hogy 40-80 Mpixeles szenzorok kerülnek a telefonokba, ezekből pedig akár kettő-három is, különböző objektívekkel a nagylátószögű, vagy portré fotózáshoz.
Az okostelefonok egy dologban nem változtak: a vastagságuk sosem akart több lenni 1 cm-nél, sőt, az a trend, hogy ez alatt maradnak.
Márpedig a kis fizikai méret igen erősen korlátozza az objektívfejlesztés lehetőségeit, na és persze a szenzor méretének növelését is, hiszen nagy szenzorhoz nagyobb objektív szükséges.
Megérkeztek az ívelt szenzorok?
Meg, de ez nem mostani történet.
Az ívelt szenzorokról már 2012 környékén olvashattunk pletyka szinten, amelyet követően 2014-ben a Sony be is mutatta a saját ívelt szenzorát, sőt, egy már kereskedelmi forgalomba került aprócska fényképezőgépben is titokban felbukkant már az ilyen szenzor (lásd Sony DSC-KW1).
Az ívelt szenzorok előnye a hagyományos, sík szenzorokkal szemben, hogy könnyebb rá olyan objektívet fejleszteni egy bizonyos gyújtótávolsággal, amelynél nem jelentkezik asztigmatizmus, így aszférikus tagok nélkül is könnyebb saroktól sarokig éles képet létrehozni egy kicsi és könnyű objektívvel. Nem mellesleg a kevesebb lencsetag alacsonyabb gyártási költséget is eredményez, de akár az objektív hossza is csökkenthető úgy, ha az aszférikus tag szükségtelensége miatt több nagy törési mutatójú lencsét használnak.
Ilyen objektívet már a Sony is tervezett, méghozzá egy tükör nélküli, full-frame szenzoros fényképezőgépbe szánt 35mm f/1,8-at, amely ennyire egyszerű lenne:
Érdekességképpen nézzük meg, hogyan is épül fel egy sík szenzorfelületre tervezett 35mm f/1,8, méghozzá a Nikon Z rendszerhez:
Az okostelefonok esetében is a fent említettek lennének az előnyök, hiszen ott is általában egyféle gyújtótávolságot érhetünk el (legalábbis egyelőre), a kisebb (rövidebb) objektív miatt pedig akár a szenzorméret is növelhető lehet, amely nyilvánvalóan jó hatással lenne a képminőségre is.
Érdemes arról is beszélni, hogy az ívelt szenzorok esetében a tárgy felől sem jelentkezik mezőelhajlás, azaz ideálisabb megoldás a sík témák fotózásához (akár épületfotó, akár repró).
Akkor jönnek az ívelt szenzoros MILC-ek?
Komoly érdeklődést váltott ki a múlt héten megjelent hír, miszerint egy francia start-up cég készen áll az ívelt szenzorok nagy mennyiségű sorozatgyártására.
Sokan már azt vizionálják, hogy végre jöhetnek az igazán kis méretű és könnyű objektívek és a MILC rendszerek is megreformálhatók, hogy végre tényleg könnyű felszereléseket használhassunk.
Ezt azonban felejtsük el!
Egyrészt ha meg is jelenne cserélhető objektíves gép (akár MILC, akár DSLR), az biztos, hogy a már létező (sík szenzorhoz optimalizált) objektíveket nem használhatnánk úgy, hogy azok helyes leképezést adjanak (kvázi pont olyan rosszak lennének, mint egy korrekció nélküli objektív sík képérzékelővel), másrészt pedig van egy apró bökkenő: más-más gyújtótávolságnál, vagy akár eltérő fényerőnél és az ebből következő eltérő optikai kialakításnál más és más lesz a mezőelhajlás mértéke, azaz más ívű szenzorra van szükség.
Ergo olyan, hogy ívelt szenzoros cserélhető objektíves gép addig nem igen lesz, amíg nem sikerül megoldani, hogy a szenzor íveltsége változtatható legyen. Persze elképzelhető olyan gép, amely egy enyhén ívelt szenzort kap, ami a legsűrűbben használt gyújtótávolságnál (legyen az mondjuk nagylátószög) lehetővé teszi azt, hogy ne kelljen asztigmatizmust korrigálni, más, ettől eltérő esetben pedig ugyanúgy korrigálnak majd, csak nem síkra, hanem erre az ívre. Persze ilyenkor semmi további előny nem származik majd abból, hogy a szenzor ívelt.
További gond, hogy a zoomobjektívek esetében a zoomoláskor a mezőelhajlás mértéke is változik, azaz zoomobjektívnél eleve felejtős a fix mértékben ívelt szenzor – azaz nem ad kvázi semmi előnyt.
De akkor mire ez a nagy felhajtás? Nem is jók az ívelt szenzorok?
Dehogy nem jók, csak tudni kell, hogy mikor érdemes ezeket használni.
Ahogy írtuk, fix gyújtótávolság esetében (és nem cserélhető objektívnél) lehetőséget ad az egyszerűbb optikai rendszerek kialakítására, ahol nincs szükség az asztigmatizmus korrekciójára. De ezeket egymáshoz kell fejleszteni. Ilyen lehet egy nem zoomos objektívvel ellátott okostelefon, de akár az űrben keringő speciális távcsövek is fejleszthetők úgy, hogy kevesebb lencsét tartalmazzon, ami ugye a pályára állítás során a kisebb tömeg révén kevesebb üzemanyagot és alacsonyabb költségeket is jelent.
Az első ívelt szenzorok tehát elsősorban a speciális felhasználások során jelennek majd meg, de tény, hogy űrtávcsőből nem kell évente kétezer darabot készíteni… A kereskedelmi forgalomba kerülő termékeknél az okostelefonok lehetnek azok, ahol találkozhatunk majd ilyennel – a távoli jövőben.
A francia Curve-one – akik készen állnak az ívelt szenzorok sorozatgyártására – egyelőre megrendelőket vár, de hogy kik lesznek ezek, az még kérdéses.
Nagyjából ott tartunk tehát, mintha lenne egy gyártó, aki azt mondaná: készen áll a hidrogén üzemanyagcellák nagy mennyiségű kereskedelmi forgalomba hozatalára, de nincs autógyártó, aki ilyen megoldásban gondolkozna.
