We werken als fotograaf allemaal met objectieven, maar weten we daar wel voldoende van? In dit artikel lees je meer over de achtergronden van het objectief.
Een objectief
De meeste mensen noemen een objectief een lens. Daar is natuurlijk niets mis mee want we weten immers allemaal wat er mee bedoeld wordt. Toch is het feitelijk niet juist om een objectief een lens te noemen. In een objectief bevinden zich namelijk meestal meerdere lenzen.
Een enkele lens kan nogal wat afbeeldingsfouten bevatten zoals chromatische aberratie, vignettering en vertekening. Door meerdere lenzen achter elkaar te plaatsen wordt een belangrijk deel van deze afbeeldingsfouten gecorrigeerd. Vandaar dat veel objectieven bestaan uit meerdere, goed op elkaar afgestelde lenzen.
Waarom een objectief gebruiken?
Hoe vreemd het misschien ook klinkt: om te fotograferen is helemaal geen objectief nodig. Met een zogenaamde "pin hole camera" kunnen dan ook foto's gemaakt worden zonder dat van een objectief gebruikt wordt gemaakt. Maar wat de meeste fotografen willen, is een scene in sterk verkleinde vorm vastleggen zodat het op de film of sensor past. Net zoals de oogbol een lens bevat om je in staat te stellen veel van de omgeving op het netvleis te laten projecten. Om die reden moet het licht dat afkomstig is van die scene worden afgebogen. Daar wordt een objectief voor gebruikt.
Een objectief stelt je dus in staat om een scene verkleind en zo scherp mogelijk op de sensor (of op de film) te projecteren. Hoe beter het objectief, hoe beter (bijvoorbeeld scherper) het beeld op de sensor terecht kan komen.
Aan objectieven worden echter veel meer eisen gesteld dan dat zij alleen het beeld verkleind en goed scherp zouden kunnen projecteren. Objectieven mogen immers niet te zwaar worden, ze moeten tegen een stootje kunnen en zelfs tegen spatwater. Ook moeten ze te betalen zijn, eenvoudig te bedienen en meestal via elektronica snel kunnen worden bediend. Er zijn nog veel meer voorwaarden waar rekening mee gehouden wordt bij de productie van objectieven, maar het hier beschreven aantal zaken illustreert al in voldoende mate hoe de producent moet laveren tussen de kwaliteit van het beeld en allerlei andere criteria.
Objectieven zijn onderhevig aan natuurkunde wetten en technische mogelijkheden. We kunnen dan wel van alles willen, maar dat wil nog niet zeggen dat dit technisch ook mogelijk is of door de heersende natuurwetten wordt toegestaan. Om die reden bestaan er verschillende soorten objectieven die allemaal, met hun eigen karakteristieken, een eigen rol innemen.
brandpuntsafstand
Het brandpunt (de plek waar alle lichtstralen doorheen gaan) bevindt zich op een bepaalde plek gemeten vanaf de sensor. Hoe groter deze brandpuntsafstand is, hoe langer het objectief zal moeten zijn. Het is vooral deze brandpuntsafstand die objectieven onderling laten verschillen.
Bij zoomobjectieven kun je de brandpuntsafstand verleggen. Een zoomobjectief is heel praktisch, maar levert ook een nadeel op. De mogelijkheid van het zoomen laat je bijvoorbeeld wat op de kwaliteit (vooral de scherpte) van het objectief inboeten. Vandaar dat een prime objectief (een objectief dat niet kan zoomen) doorgaans een scherper beeld oplevert dan een zoomobjectief.
De brandpuntsafstand bepaalt, in combinatie met de grootte van de sensor, de beeldhoek van de opname. Onder de beeldhoek verstaan we dat deel van de scene (de wereld om ons heen) dat op de sensor terecht komt. De beeldhoek wordt uitgedrukt in graden, gemeten over het diagonaal van het beeld. Een beeldhoek van 180 graden betekent dat we de helft van het beeld (de helft van de wereld) op de sensor krijgen.
De standaardbrandpuntsafstand
Wanneer fotografen spreken over de standaardbrandpuntsafstand, dan bedoelen ze daar een brandpuntsafstand mee die een beeldhoek oplevert van ongeveer 53 graden. Een dergelijke beeldhoek komt overeen met wat het menselijk oog ziet.
Helemaal overeenkomen met de beeldhoek van het oog is een beetje overdreven. Het oog ziet verticaal namelijk beduidend minder dan horizontaal, in het centrum beter dan aan de randen en ogen werken samen waarbij het beeld in de hersenen wordt geïnterpreteerd en bijgesteld. Daardoor zien we niet zo maar wat er is, maar vooral wat we ‘moeten’ zien.
De standaardbrandpuntsafstand is om natuurkundige redenen net zo groot als het diagonaal van de sensor. Omdat het formaat van een kleinbeeldcamera 24 x 36 mm was (de zogenaamde 35 mm films gingen daar in), en de full frame sensor precies zo groot is gemaakt, kunnen we de standaardbrandpuntsafstand eenvoudig uitrekenen door de diagonaal uit te rekenen met de Stelling van Pythagoras: a2 + b2 = c2 en dus 242 + 352 = 1872. De wortel uit 1872 = 43 mm.
Een objectief met een brandpuntsafstand van 43 mm levert derhalve een beeldhoek op van 53 graden. Toch zul je merken dat een objectief dat als standaard objectief wordt verkocht vaak een brandpuntsafstand van 50 tot 55 mm heeft. Dat levert een iets kleinere beeldhoek op, namelijk van van 47 graden. Dit wordt gedaan omdat rekening moet worden gehouden met het beeld dat in de zoeker terecht komt. Daarom zie je in de zoeker iets meer beeld (een beeldhoek van 53 graden) terwijl de uiteindelijke foto iets kleiner wordt (een beeldhoek van 47 graden).
Wanneer je een foto maakt met een objectief dat de standaardbrandpuntsafstand heeft, dan geeft dat een beeld dat overeenkomt met wat het menselijke oog ziet. Kortom: een objectief met een standaardbrandpuntsafstand geeft nagenoeg hetzelfde perspectief als wat wij normaal zien. Vandaar dat een dergelijk objectief ook wel een “standaard objectief” wordt genoemd.
Hoe verder de brandpuntsafstand van een objectief afwijkt van de standaardbrandpuntsafstand, hoe sterker het perspectief begint af te wijken van wat wij zien. Hierdoor lijkt bij objectieven met een veel kleinere brandpuntsafstand zoals bij een groothoekobjectief alsof de afstand tussen objecten verder uit elkaar ligt. Bij objectieven met een veel grotere brandpuntsafstand zoals een teleobjectief vindt het tegenovergestelde plaats: de objecten lijken onderling dichter bij elkaar te staan. We zeggen in deze gevallen dat de perspectivische vertekening van deze objectieven anders is, maar we bedoelen dan vooral dat ze anders zijn als die van onze ogen.
Andere sensoren
Omdat een full frame sensor dezelfde maat heeft als de 35 mm film, zal de beeldhoek van het filmrolletje en de full frame sensor beide hetzelfde zijn bij een objectief met dezelfde brandpuntsafstand. Maar niet alle sensoren zijn gelijk. De veel gebruikte APS-C sensor is bijvoorbeeld een stuk kleiner dan de full frame sensor. Hierdoor zal een deel van het beeld niet op de sensor terecht kunnen komen wanneer met hetzelfde objectief zou worden gefotografeerd.
Om dezelfde beeldhoek te kunnen krijgen moet daarom gebruik gemaakt worden van een objectief met een andere brandpuntsafstand. Maar men heeft bedacht dat dit wel voor heel veel verwarring zou kunnen zorgen. Een 85 mm objectief in combinatie met een full frame sensor komt in beeldhoek namelijk overeen met een 56 mm objectief in combinatie met een APS-C sensor. Maar begrijpt de gemiddelde consument dit nog wel?
Om die reden hebben fabrikanten besloten om alle brandpuntsafstanden van objectieven uit te drukken in equivalenten van full frame objectieven. Op een 56 mm objectief voor gebruik met een APS-C sensor staat daarom 85 mm geschreven. De brandpuntsafstand wordt namelijk vermenigvuldigd met de crop factor die vaak ook op het objectief wordt vermeld.
Een teleobjectief
Hoe groter de brandpuntsafstand, hoe kleiner de beeldhoek. Hoe kleiner de beeldhoek, hoe groter het beeld wordt geprojecteerd. Heb je een objectief dat een beeldhoek van minder dan 30 graden oplevert, dan spreek je over een teleobjectief. Bij een full frame camera krijg je bij een brandpuntsafstand van 85 mm een beeldhoek van een kleine 29 graden. Vandaar dat teleobjectieven voor full frame camera’s starten met een brandpuntsafstand van rond de 85 mm.
Met een APS-C camera, die aanzienlijk kleinere sensor bevat dan een full frame camera, levert een 85 mm een beeldhoek op van 19 graden. Een objectief met een brandpuntsafstand van rond de 56 mm levert al een beeldhoek op van 30 graden bij deze sensor. Daarom noemen we objectieven met een brandpuntsafstand vanaf 56 mm al teleobjectieven voor een APS-C sensor.
Zoals eerder uitgelegd zal men, om verwarring te voorkomen, op een 56 mm objectief voor een APS-C sensor gewoon 85 mm schrijven. De maten voor dit soort objectieven worden immers als equivalent van de full frame beschreven en niet met hun echte brandpuntsafstand.
Een groothoekobjectief
Wanneer de beeldhoek groter wordt dan 60 graden, spreken we van een groothoekobjectief. Ook voor deze objectieven geldt natuurlijk dat de genoemde brandpuntsafstand als equivalent wordt genoemd van de full frame versie wanneer het een objectief betreft die voor een andere sensor ontwikkeld is.
Een veelvoorkomende brandpuntsafstand voor een groothoekobjectief is die van 24 mm. Dit levert bij een full frame sensor een beeldhoek op van ongeveer 85 graden.
Wat gebruik je wanneer?
Wanneer een standaardobjectief gebruikt wordt voor een portretfoto, dan zal de foto een dusdanig sterke perspectivische vertekening vertonen dat de persoon in kwestie er niet gelukkig van zal worden. De neus zal hierdoor namelijk veel groter lijken te zijn dan dat hij in werkelijkheid is.
Maar hoe kan dit nu wanneer we schieten met een objectief dat een beeldhoek oplevert gelijkwaardig aan dat van het menselijke oog? Dit beeld ontstaat omdat de afstand waar de foto vandaan genomen wordt veel te dichtbij is. Het standaardobjectief laat immers inderdaad een beeld zien van wat het menselijk oog ziet op zo'n kleine twee meter afstand. Dat is dan ook de afstand waarop de foto genomen zou moeten worden willen we hetzelfde beeld zien. Maar maak je een portretfoto van anderhalve meter afstand, dan krijg je niet alleen het hoofd op de foto, maar zowat ook het gehele bovenlichaam. Je moet dus wel dichterbij fotograferen.
Wil je dichterbij fotograferen, dan zul je een ander objectief moeten gebruiken. Je gebruikt dan een objectief met een brandpuntsafstand dat een dusdanige perspectivische vertekening kent dat het puntje van de neus hierdoor dichter bij de ogen lijkt te komen liggen. Onze ogen “zoomen” de lens in de oogbol ook wanneer we iets van dichtbij bekijken. Dat zullen we dan met het objectief ook moeten doen. Vandaar daar portretfotografen vrijwel altijd met een 100 mm lens hun portretten fotograferen.
Een groothoekobjectief zal niet snel gebruikt worden voor een portretfoto. Deze zal immers, door zijn kleine brandpuntsafstand, de afstand tussen het puntje van de neus en de ogen nog veel groter doen overkomen. Dit leidt daardoor eerder tot een karikatuur dan tot een goede portretfoto. De geportretteerde zal in een dergelijke foto een enorme neus hebben en heel kleine oogjes.
De keuze van het objectief is dus niet alleen die van de beeldhoek (datgane wat op de foto komt te staan) maar ook een van de perspectivische werking van het objectief. Je kiest het objectief door beide zaken in gedachten te houden en het meest optimale objectief daarbij te zoeken.
Licht
Omdat diafragmaopeningen worden weergegeven in verhouding tot de brandpuntsafstand, zijn diafragma waarden van verschillende objectieven onderling vergelijkbaar. Een diafragma van f/5,6 op een groothoekobjectief laat dus even veel licht door als f/5,6 op een standaardobjectief of f/5,6 op een teleobjectief. Vandaar dat het diafragma (de openingsdiameter) genoteerd wordt als deling van de brandpuntsafstand (f). Wil je hier meer over weten, lees dan dit artikel.
Als een objectief lang is, zoals je dat bij teleobjectieven tegenkomt, dan is het moeilijk om het licht dat door het objectief wordt opgevangen niet in sterk verminderde mate door het objectief te leiden. Sommige objectieven houden meer licht over aan het einde van de reis dan andere objectieven. Dit heeft onder andere te maken met de kwaliteit van de gebruikte lenzen. Zeer lichtsterke teleobjectieven zijn daardoor een stuk duurder dan minder lichtsterke objectieven.
De lichtsterkte verminderd dus door het passeren van het licht door het objectief. Is een objectief relatief kort, dan kan het licht er in principe gemakkelijker doorheen en verliest het minder van haar sterkte. Daardoor is een groothoekobjectief lichtsterker dan een teleobjectief.
Dat een groothoekobjectief lichtsterker is zie je ook terug in de instelmogelijkheden. Op groothoekobjectieven zie je vaak dat het grootste diafragma zich ergens tussen de f/2 en f/3,5 bevindt, maar er bestaan ook zeker betaalbare modellen die al beginnen bij f/1,8. Bij teleobjectieven ligt de start van de instelmogelijkheden doorgaans hoger: ergens tussen de f/3,5 en f/5,6. Maar ook hier zie je dat een f/2,8 als startwaarde voorkomt bij betaalbare modellen.
Sweet spot
Objectieven hebben hun optimale werking bij een bepaald diafragma. Bij dat diafragma leveren ze namelijk het scherpste beeld op en vindt het minste aantal optische afwijkingen plaats. Om die reden wordt dit diafragma ook wel eens aangeduid met de ‘sweet spot’ van het objectief.
Wordt het diafragma kleiner dan de sweet spot, dan vindt meer diffractie plaats en hierdoor neemt de scherpte van de opname af. Het is dus niet zo, wat wel eens onterecht wordt aangenomen, dat bij het toenemen van het diafragma de scherpte toeneemt. Wat wel toeneemt is de scherptediepte. Wordt het diafragma groter dan de sweet spot instelling, dan treden optische afwijkingen zoals chromatische aberratie sterker op.
Voor veel objectieven geldt dat de meest optimale werking van het objectief optreedt bij een diafragma twee stops hoger dan het grootst mogelijke diafragma en kom je daardoor vaak uit rond de f/8 tot f/11. Dit is echter slechts een vuistregel. Van veel objectieven is op internet gelukkig terug te vinden wat hun sweet spot is.
Hoe beter een objectief is, hoe minder nadeel je ondervindt wanneer je van de sweet spot instelling afwijkt. Bij kwalitatief minder goede objectieven vindt verslechtering van de kwaliteit sneller plaats dan bij de betere objectieven. Soms merk je dat al binnen een enkele stop. Bij goede objectieven merk je de vermindering van de kwaliteit soms nauwelijks, zelfs niet wanneer je voor een van de uiterste instelmogelijkheden van het diafragma kiest.
De sweet spot wordt weleens verward met de instelling waarbij het grootste scherptedieptegebied verkregen zou worden. Dit is echter niet juist. De scherpte van een foto en het scherptedieptegebied mogen niet met elkaar worden verward. De grootte van het scherptestelgebied is weliswaar afhankelijk van het diafragma, maar wil men het grootste scherptestelgebied in een opname krijgen, dan moet men gebruikmaken van de zogenaamde hyperfocale afstand. Hierdoor wordt het scherptestelgebied binnen de opname namelijk pas echt optimaal benut.