A fotózás fizikai és kémiai alapelvei

A mostani fényképezőgépek már "mindent megcsinálnak a fényképész helyett" a fotóanyagok is rengeteget fejlődtek, egészen szélsőséges körülmények között is egyszerűen lehet egész jó képeket lehetne csinálni, ha még valaki használna "analóg" fényképezőgépet. Ma (2007. 04. 23.) pedig, azt hiszem nyugodtan kijelenthetjük az "elektronikus fotózás kiütéses győzelmét". Ezt ma (2011.02.20) egyértelműen megerősíthetem, a napokban ugyanis a KODAK beszüntette a legándás Kodachrome filmjeinek gyártását.
A fotózás fizikai és - egyes ritka "analóg rajongók" esetén - a kémiai elve is ugyanaz, mint a kezdet kezdetén.

Nézzük végig a fotózással kapcsolatos fizikai és kémiai folyamatokat, a kezdetektől a legkorszerűbb eszközökig.

(A fejlődés gyorsaságát jelzi, hogy ezt a néhány éve készült címszavamat már többször át kellett írni itt-ott /legutóbb 2017.06.13-án/. Az alapelvek ugyan nem változnak, de a példák, a "súlypontok" annál inkább. Amikor ezt készítettem még a "hagyományos fényképezés" híve voltam. Jó néhány éve áttértem én is a "villanyosra" és már nem térnék vissza.
A gyors fejlődés miatt ma (2018.11.16.) újabb módosítások szükségesek az összeállításban. Ezúttal a digitális gépek újabb típusainak előretörése miatt. Olyan újabb fényképezőgép típusokkal kapcsolatos elnevezések /rövídítések/ jelentek meg, mint a MILC, ILC, DSLM. Ezeknek és továbbiaknak a jelentése elérhető a MILC fényképezőgép címszóban.)
Az "egyszerű" kisméretű digitális gépek hamarosan teljesen eltűnnek, mert ezt a funkciót gyakorlatilag átveszik a mobiltelefonok.

A fotózás fizikai alapelvei

A fizikai alapot a "lyukkamera" (camera obscura) adja.
Bárki könnyen kipróbálhatja, ha egy megközelítően kocka alakú doboz egyik oldalának közepére egy pici lukat szúr, a szemben lévő oldalára meg a teljes felülen egy pauszpapírt ragaszt és letakarja magát egy fekete lepellel, mint régen a fényképészek. Ekkor jó külső fényviszonyok esetén a tárgyak képe fordított helyzetben megjelenik a pauszra kivetítve.

Elvileg készen is lennénk a fényképezésre csak egy fényérzékeny valami kell a pausz helyére.
Ezzel a módszerrel (röpke órák alatt) képet lehet készíteni. Gyors események esetén nem igazán célravezető.
Ha a luk helyére egyetlen lencsét teszünk, mint az egyszerűbb mobiltelefonos fényképezőgépekben, akkor kicsit jobb a helyzet, de azért egy lencsével nem lehet igazán jó képet készíteni.

Az ujjamon egy mobiltelefon komplett fényképezőgépe látható.
(A képre nézve elcsodálkozhatunk, hogy ez egyáltalán képet készít.)

Objektív

A jó képhez kell egy "rendes", sok lencséből és bonyolult bevonatokból álló, fényerős objektív a luk helyére.
Az utóbbi időben a filmezésből átvett varioobjektivek (zoom) egyre inkább átkerültek a fényképezőgépekre is. Főleg kényelmi okokból (ne kelljen sokat mászkálni vagy csereberélni).

A képen egy 35-70 mm-es varioobjektív látható, ami a nagylátószögűtől egy "portré" objektívig terjedő gyújtótávolság tartományt öleli fel.
Ez egy "kétszeres" zoom.
Ennél sokkal nagyobb "szorzószámú" zoomokat is használnak egész olcsó gépeken is. A mostani elektronikus fényképezőgépeken már 60-szoros (!) is előfordul.

Az objektívek fotográfiai jellemzői:

Gyújtótávolság:
A lencse és a fénysugarak metszéspontja közötti távolság.
Jelölése: f.
A gyújtótávolság a lencse anyagától és határoló felületeinek domborulatától függ.

Látószög:
Arra utal, hogy az objektív egy adott helyről a téma mekkora részét "látja", a tárgy mekkora részlete kerül a képmezőre.
Általában képátlóra vonatkoztatva adják meg:
- az 55°-nál nagyobb látószügű objektíveket - nagy látószögű objektívnek nevezik
- az általános célú objektíveket, amelyek gyújtótávolsága nagyjából megegyezik a képátló átmérőjével - normálobjektívnek nevezik
- a kis látószögű, nagy gyújtótávolságú objektíveket - teleobjektívnek nevezik

Fényerő:
Az objektív legnagyobb rekesznyílását nevezzük fényerőnek. Ez a gyújtótávolságtól és a lencserendszer teljes fényáteresztő felületének nagyságától függ.
Ha pl. egy objektív gyújtótávolsága 50 mm és a fényereje 2 az azt jelenti, hogy a lencse 2-es rekeszértékkel (vagyis 25 mm átmérőjű nyílással) még éles, torzításmentes képet rajzol.
Egy 1,4-es fényerejű objektív már nagyon jó fényerejűnek számít!

Öveges tanár úr szemléletesen foglakozik a különböző lencsékkel a Fizika blokk a Miért drága a jó üveglencse? című részében.

Rekesz (blende)

A fényképezéshez szükséges egy "szükítési lehetőség" (rekesz vagy blende) is, amivel a bejövő fény mennyiségét lehet szabályozni, mert elég nagy fényerő különbségek vannak mondjuk a téli szürkület és a nyári derült délidő között.
Az objektívekben a lencserendszer fősíkjának közelébe építik be. A rekeszszerkezettel az áthaladó fény mennyiségét - ezzel közvetve a kameraexpozíciót szabályozhatjuk.

A fotoobjektívekben alkalmazott íriszrekesz 5-20 félkör alakú vékony fém- vagy műanyag lemezkéből (lamellából) áll. A rekesz elvi felépítését és működését az animáció mutatja be. (A gépre kattitva bezáródik. Újra rákattintva visszaáll a nyitott helyzetbe)

A fényrekesz helyzeteinek megfelelő úgynevezett rekeszszámokat a rekeszállító gyűrűn vagy skálán feltüntetik. Ezek olyan sorozatot alkotnak, amelyben minden következő szám a megelőzőhöz képest a fénymennyiségnek felét engedi át.
A nagyobb rekeszszámok kisebb nyílást és kevesebb áthaladó fényt jelentenek, amely az expozíció csökkenésével jár együtt.
A rekeszértékek sorozatának alapja az F 1 fényerő, ez egy olyan objektív fényereje, amelynek hatásos nyílásátmérője a gyújtótávolsággal egyezik meg.
A sorozat elemei úgynevezett mértani sort alkotnak. Az egyes tagok: a; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; 45; 64.

Zárszerkezet
(központi zár, relatív expozíciós idő, redőnyzár)

A fényképezéshez szükséges valami olyan szerkezet is, ami lehetővé teszi, hogy a fény csak akkor érjen a pausz helyére kerülő fényérzékeny rétegre (filmre vagy képérzékelőre), amikor akarjuk. Ezt zárnak nevezik. A megvilágítás idejét szabályozza.

Központi zár

Az objektívbe épített zárszerkezet az úgynevezett központi zár. A központi zárak az objektíven áthaladó fényáramnak a lamellák nyitásakor adnak egyre nagyobb utat (keresztmetszetet), majd a záráskor fokozatosan zárják a keresztmetszetet. A központi zár elvi felépítését és működését az animáció mutatja be.

A képen egy "igazi" központi zár látható.

Központi záras fényképezőgépeknél, a tényleges expozíciós idő megváltozik a rekeszelés hatására. Ez a változás relatíve annál jelentősebb, minél rövidebb expozíciós időt használunk.
Szükségessé vált ezért a relatív expozíciós idő fogalmának bevezetése. A megállapodás szerint ezt az időt 50%-os nyitási helyzettől 50%-os zárási helyzetig számítják.

A köponti zár nagy előnye, hogy akármilyen rövid zársebességgel lehet vakuszinkronja. Hátránya, hogy nem lehet objektivet cserélni.

Redőnyzár

A gépvázba épített zárszerkezet az úgynevezett redőnyzár. Egy "függőleges lefutású" redőnyzár elvi felépítését és működését az animáció mutatja be.

A képen egy "igazi" "függőleges lefutású" redőnyzár látható.

A redőnyzárak közvetlenül a fényérzékeny emulzió (vagy képérzékelő) előtt helyezkednek el. Itt fut le a redőny, amelyen egy rés az expozíciós idő tartamára szabaddá teszi a film felé haladó képalkotó fénynyalábot. A rés véges sebességgel halad el a filmsík (vagy képérzékelő) előtt, így a filmsík (vagy képérzékelő) különböző pontjainak, helyesebben sávjainak megvilágítása egymás után és nem egyetlen időpontban történik meg.
A rés lefutásának ideje az acéllamellás vagy egyéb redőnyzáraknál 1/60-1/125 s. Az expozíciós időt a rés szélességével változtatni lehet. Ezzel tudják szabályozni a tulajdonképpeni expozíciós időt.

A rés lefutás ideje határozza meg a legrövidebb vakuszinkron időt, ami redőnyzáras gépek esetén általában az említett 1/60-1/125 s. A redőnyzár előnye a "menetközbeni" objektív csere lehetősége. (Vagyis filmmel töltött állapotban is levehető az objektív.)

Az eddig felsorolt az eszközökkel már kész is lenne egy "igazi" fényképezőgép, sokáig nem is tartalmaztak mást. Napjainkban azonban az elektronika már teljesen "eluralkodott" a fényképezőgépeken (is).
Ez jól látható egy jelenleg (2011.09.20) elterjedt elektronikus fényképezőgép belsejében. Nemrég apám szétszedett két "alsó középkategóriás" gépet, így most néhány fotóval bepillantást nyerhetünk a belső lelkivilágukba. (Alul mindig látszik egy mérőszalag milliméter beosztása a méretek érzékeltetéséhez.)

A központi nyákon található a komplett elektronika és a gép "lelke" a képérzékelő chip is. (A legnagyobb chip a vezérlő mikroprocesszor.)

A következő "réteg" a nyomógombok belső, kapcsoló része. A kis ezüstös dudorok a jobboldali részen a kapcsolók rugalmas fémfóliái. Nyomás hatására ezek összeérnek az alatta lévő vezető réteggel és létrejön az áramkör, ami egy impulzust ad a vezérlő elektronikának.

 

A gép "bemenete" az objektív, itt "hátulnézetből" látható. A lencsék mellett van benne egy kis motor, ami bekapcsoláskor "kitolja", fényképezésre alkamas helyzetbe állítja az objektívet.	Az élesre állítást ez az objektív utáni, de ahhoz tartozó egység végzi. A két felső lencsetagot mozgatja a kis villanymotor az elektronika utasításai szerint
Itt közelebbről látható a képérzékelő egy másik gépből. Azért ilyen fura a színe, mert egy színszűrő réteg van rajta, ami az alapszínek rögzítéséhez, a színes fényképezéshez szükséges.	És a "kimeneti" oldal a kijelző, amin a kép megjelenik. E nélkül csak "vakon" lehetne fotózni. Ez tulajdonképpen egy kis LCD, amit hátulról egy LED megvilágít.

Ha nincs elég fény, akkor segít a vaku.
Ezek a gépek szinte mind tartalmaznak saját beépített vakut.
Használata előtt a szép nagy elektrolit kondi feltöltődik és ezt az energiát "ereszti rá" a villanócsőre kb 1/1000-ed másodperc, vagy még ennél is rövidebb idő alatt, ha az érzékelő jelzése alapján az elektronika elegendőnek találja a megvilágítást.
A zöldes színű NYÁK tartalmazza az elektronikát. Erről az oldalról csak passzív elemek (néhány kisebb kondi és ellenállás) látható. Az aktív elemek, a chipek a tulsó oldalán vannak.

A fotózás kémiai alapelvei

A kémiai alap az ezüst-halogenidek fény hatására történő bomlása.
A fekete-fehér filmek, illetve fotópapírok általában valamilyen szerves anyagba, (pl. zselatinba) ágyazott ezüst-bromid kristályokat alkalmaznak.

A fekete-fehér film egyszerüsített felépítése

Fény hatására ebből az ezüst-halogenid vegyületből kolloid ezüst válik ki, ami fekete színű. Az ezüst kiválás mértéke arányos a fénymennyiséggel.

Az alkalmazott - általában nagyon rövid - expozíciós idők alatt csak nagyon kevés ezüst válik ki, úgynevezett képcsíra keletkezik.
Ezért szükséges valamilyen kémiai eljárás, ami a képcsírából látható képet hoz létre.
Ez a folyamat az úgynevezett "előhívás".

Előhívás (fekete-fehér)

A "hagyományos" fényképezés "kémiai" része, az előhívás során az ezüst-bromidból fény hatására keletkezett kevés ezüst kiválásból, az előbb említett "képcsírából" negatív kép keletkezik.
Ennek során valamilyen redukáló szer (hidrokinon, pirogallol) oldatába (hívóba) helyezik a filmet egy meghatározott időre - ez az úgynevezett "előhívás".

Film az előhívótank orsóján.

Ekkor az ezüst kiválás ott lesz a legnagyobb mértékű, ahol a fény hatására már elkezdődött. (Ha tovább maradna a hívóban a film, akkor mindenütt elfeketedne.)

Ezt követően a maradék ezüst-halogenidet el kell távolítani a filmről, hogy a további fényérzékenységet, feketedést megakadályozzuk. Ezt nátrium-tioszulfát oldatban végzik - ez a rögzítési folyamat ("fixálás"). Ezután már csak a kolloid ezüst marad a filmen és egy tartós negatív keletkezik.
A negatívról egy nagyítógéppel kivetíthető a negatív kép egy fotópapírra, amely ugyanolyan (csak kevésbé érzékeny) ezüst-halogenides emulzióval bevont, mint a film.

Pozitív hívás

A pozitív készítési folyamat is ugyanaz, csak hosszabb ideig tart a megvilágítás.
A hívás és a rögzítés (és persze mosás, szárítás) után kész a fekete-fehér pozitív kép.

A baloldali animáció a fekete-fehér kidolgozási folyamat (negatív és papírkép készítés) elvét mutatja be. A jobb felső részen az adott folyamat eredménye látható. A gombokkal lépkedhet az egyes lépések között.

Színes film

A színes fotózás kissé bonyolultabb, de itt is az ezüst-halogenidek adják a "fényérzékeny alapot" a három alapszínnek megfelelő szűrőzött rétegben elhelyezve. A hívás során ezek képezik az alapszín rétegek negatív képcsíráit és a hívás során ezek mentén alakulnak ki a megfelelő színű szerves vegyületekből álló negatív alapszín rétegek.
A színes film három réteg emulziót tartalmaz, amelyek mindegyike alapvetően ugyanolyan, mint a fekete-fehér film esetén, de csak a saját színére (kék, zöld, vörös) érzékeny.
Fotózás során egy három rétegű fekete-fehér látens negatív kép jön létre, amely mindhárom rétegben előhívódik és oxidációval illetve a megfelelő színképző vegyületek reakcióival kialakulnak az alapszínek a negatív egyes rétegeiben.
A következő hívási lépésben kioldják a kolloid ezüstöt és kialakul a kész színes negatív.
Ezt átvilágítva a fotópapírra, kialakul a látens pozitív kép, melyet az előbbiekhez hasonló módon előhívnak és a kolloid ezüst kioldása után kialakul a kész színes, pozitív papírkép.

A fotózás fizikai és kémiai alapelvei roppant egyszerűek.
Minden fényképezőgép és maga a fotózás "alapjaiban" így működik.
Ez viszont még kevés lenne jó fényképek készítéséhez.

Elektronikus képrögzítés

A jelenleg szinte egyeduralkodóvá vált elektronikus fényképezés "rögzítés" része a fentiektől eltérően működik.
A film helyett már egészen más módon, a videokamerákban használt fényérzékeny mikrocsipek segítségével, elektronikus jel formájában tárolják egy félvezető memóriában (korábban esetleg egy mágnes- vagy optikai lemezen) a képet, ami aztán a számítógép képernyőjén megjeleníthető, vagy kinyomtatható.
Az "eleje", a fizikai elv azonban ugyanaz.

A balodali képen egy képérzékelő (CCD) látható, a jobboldali ábra pedig a digitális képrögzítés elvét mutatja be.

Egy kis fotózás történet

- 1727-ben Schulze német orvos felfedezte az ezüst-haloidok fényérzékenységét.
- 1822-ben Joseph Niépce (1765-1833) elsőnek készített fényképet fényérzékeny aszfalton.
- 1839-ben Daguerre ezüst-jodiddal bevont ezüstlemezre fényképezett higanygőzös előhívással.
- Ugyanebben az évben Fox Talbot ezüst-haloiddal bevont papírral dolgozott folyadékos előhívással.

Várakozó halászfeleségek St. Andrews-ban - David Octavius Hill and Robert Adamson kalotípiája.

- 1851-ben Scott Archer az ezüst-haloidot üveglemezre öntött kollódiumban oszlatta el, ez az úgynevezett "nedves" eljárás.
- 1840-ben készítette el Petzval József az első fényerős fényképészeti objektívet, amely lehetővé tette, hogy az addigi percekig tartó exponálás másodpercekre rövidüljön.
- 1870-ben vezette be Maddox a ma is használatos "száraz" zselatin emulziót.
- Ezt követte 1882-ben az üveglemez helyett a celluloid film (Goodwin), majd 1888-ban az amatőr rollfilm (Eastman, Kodak).
- A csak ultraibolya tartományra és kék színekre érzékeny ezüsthaloidok érzékenységét Vogel terjesztette ki 1873-ban a többi színekre.
A fényképezőgépben megvilágított fotoanyag ezüst-bromid kristályain a fény 4-40 ezüstatomból álló előhívási gócokat hoz létre. Az előhívás során a megvilágított ezüst-bromid fémezüstté alakul át (redukálódik).

- Az elektronikus képrögzítés történetének kezdete 1951-re tehető, amikor az első képmagnó elkészült.
Persze akkor szó sem volt még az "elektronikus állóképrögzítésről". (A TV-kép egyetlen kockája meglehetősen ványadt minőségű fényképre "áttéve".)

Kodak180 digitális fényképezőgép prototípus 1975-ből - nem éppen "pocket size"

- A következő lépésnek tekinthető, amikor az 1960-as években a NASA az analóg képjeleket digitálissá alakította, hogy biztosítsa a megfelelő továbbíthatóságot a Földre.
- A Texas Instruments 1972-ben elsőként szabadalmaztatott egy filmnélküli elektronikus kamerát.
- 1981. agusztusában a Sony megvalósította a Sony Mavica elektronikus fényképezőgépet, ami az eleső kereskedelmi forgalomba került eszköz volt.
- 1986-ban a Kodak tudósai kifejlesztették az első megapixeles érzékelőt, amely 1,4 millió pixelt volt képes rögzíteni. Ez egy 12,5 * 17,5 cm-es méretű fénykép minőségű digitális fotót tesz lehetővé.
- 1987-ben a Kodak hét terméket valósít meg az elektronikus állóképek rögzítésére, tárolására, átvitelére és kinyomtatására.
- 1990-ben a Kodak kifejleszt egy foto CD rendszert, az első "világszabványt" a színek definiálásához számítógépes, digitális környezetben.
- 1991-ben a Kodak létrehozza az első professzionális digitális fényképezőgép rendszert (digital camera system - DCS), sajtófotósok számára. Ez egy Nikon F-3 fényképezőgép volt, egy 1.3 megapixeles érzékelővel.
- Az első kereskedelmi digitális fényképezőgép, amely soros kábelen keresztül a személyi számítógépre (PC) tölthette képeit az Apple QuickTake 100 volt (1994. február).

A többi már a "szemünk előtt" történt...

A fotózás folyamata a gyakorlatban

Legyen mondjuk egy "elég buta", teljesen manuális, de fénymérővel ellátott fényképezőgépünk - ezen ugyanis egyszerűbb elmagyarázni mi történik.
Kiválasztjuk a témát, ami egy bizonyos távolságra van. Mondjuk tükörreflexes fényképezőgépünk van, ezzel azt látjuk a keresőben, ami tényleg a filmre (vagy képérzékelőre) kerül majd.

A kép akkor lesz éles a filmen (vagy képérzékelőn), ha az objektív a tárgy és a film (vagy képérzékelő) között megfelelő távolságban helyezkedik el. Hacsak nem egy nagy látószögű, kis fényerejű, egyszerü objektívet tartalmaz a gép, szükség van az objektív mozgathatóságára (közelítésére-távolítására a filmtől)

A távolság állítását egy mérőék és egy mikroprizma rendszer segíti a kereső közepén. (Lásd lentebb az élességállítást megkönnyítő eszközöket.) A durva életlenség a teljes felületen látszik, a finomabb életlenség a mikroprizma felületen látszik a mérőék pedig "szétdonbja" a függőleges vonalakat, ha nincs élesre állítva. (Vannak persze teljesen automatikus élességállítási rendszerek is /lásd lentebb/ - ezek egyre jobban terjednek. Sőt az egyszerűbb gépeken újabban nincs is lehetőség kézi állításra)

Expozíciós beállítások

A következő lépés a megfelelő expozíció beállítása. Egy adott filmérzékenység (pl. 100 ISO /ASA/ = 21 DIN) esetén egy meghatározott fénymennyiség szükséges a helyes expozícióhoz.
(Ilyen érzékenység érték az elektronikus fényképezés esetén is beállítható, ebben az esetben ez az elektronikus rendszer erősítésének felel meg.)

A baloldali ábrán az azonos megvilágítást biztosító zársebesség-rekeszérték kombinációk és a hozzájuk tartozó mélységélességek láthatók.

A beépített fénymérő képes arra, hogy a beállított (film)érzékenységhez meghatározza, ha az adott zársebesség illetve rekeszérték beállítás esetén megfelelően, alul- vagy felülexponált lenne.
(Gyakorlatilag azt kell meghatározni, hogy az adott (film)érzékenységhez mekkora "luk-keresztmetszet x idő" érték szükséges.)

Az értékek úgy vannak "kitalálva", hogy azonos megvilágítás esetén eggyel kisebb rekeszértékhez eggyel nagyobb zársebességet kell választani.
Annak, hogy több zársebesség - rekesz kombináció lehetséges az adott körülmények és téma szempontjából van jelentősége.
Minél nagyobb az objektív belépő felülete (minél közelebb áll 1-hez a számértéke) annál nagyobb a fényereje, viszont annál kisebb a mélységélessége (az a távolság tartomány amin belül éles képet ad).
Minél kisebb a zársebesség (minél nagyobb a számérték) annál kisebb a valószínüsége, hogy "bemozdul" a kép.

Zársebesség beállítások

Tehát egy adott megvilágítás esetén ha pl. azt akarjuk, hogy egy gyors mozgást "megállítsunk" (mondjuk a szökőkút cseppjeit "kimerevítsük") akkor rövid zársebességet (pl. 1/1000) kell választani a hozzá tartozó (nyílván nagyobb) rekesznyílással. (Ekkor persze kisebb lesz a mélységélesség vagy sötétebb lesz a kép.)
Ha viszont azt akarjuk, hogy egy nagyobb területen belül éles maradjon a kép, akkor minél kisebb rekeszt kell választani (pl. 22) ehhez viszont nyílván hosszabb zársebesség tartozik és, ha mozog a tárgy, vagy nincs állvány, akkor esetleg az már nem alkalmazható bemozdulás nélkül.

Példa kis és nagy zársebességre.
Egy szökőkút 30-ad illetve 1000-ed másodperces expozíciós idővel.

Élesség beállítás

Nézzünk néhány élességbeállítást támogató megoldást, amiket már régóta alkalmaznak a kisfilmes gépeken kézi élességállítás esetén.

A távolság beállításnál használt mikroprizma "szétdobja" a képet, ha nem megfelelő az élesség beállítása.
A rajzon ennek működési elve látható.
Ugyanez a gyakorlatban a baloldali fekete-fehér kép 1-es részén látható életlenül, a jobboldalin élesen.
A két fekete-fehér kép két további élességbeállítást segítő megoldást is bemutat életlenül (bal) és élesen (jobb):
2 - rasztergyűrű, 3 - matt gyűrű.

Az egyszerűbb jelenlegi fényképezőgépeken már szinte kizárólag autofókusz (AF) rendszereket (automatikus élességállítást) alkalmaznak. Sok gépen nincs is lehetőség az élesség kézi beállítására. Mint minden automatikának, ennek is vannak előnyei és hátrányai egyaránt.

Az egyik módszer (passzív autofókusz) vízszintesen illetve függőlegesen elhelyezett pixelsorokat alkalmaz.
Az optikai rendszer az AF érzékelőben pontosan úgy működik, mint a prizmapáros (spit prizm, törőék) mattüveg a régi manuális fókuszú fényképezőgépekben. Ha a fókusz nem pontos akkor a prizmapár által mutatott két képrészlet egymáshoz képest eltolódik. Ezt a két képrészletet "figyelik" az érzékelőt alkotó pixelsorok.
A kép akkor éles, ha a két pixelsor azonos képet lát.
Amennyiben a két látott kép nem egyezik akkor a különbözőség irányából és mértékéből következtet az elektronika, hogy merre és mennyit kell fókuszálni.

Működési elve az alábbi ábrán látható.

Egy másik módszer (aktív autofókusz) esetén a kamera infravörös sugarakat, lézersugarakat vagy ultrahangot bocsát ki a tárgyra.
A visszavert sugarat vagy hanghullámot érzékeli a fényképezőgép fotocellája, és a fókusztávolság kiszámításához használja.

Működési elve az ábrán látható.

Egyes esetekben mindkét rendszert alkalmazzák.

Magát a "fizikai mozgatást" kis méretű villanymotorok, vagy újabban úgynevezett ultrahangos motorok (USM) végzik. Ez utóbbiak sokkal gyorsabbak, precízebbek és zajtalanabbak.

Mélységélesség

Nagy rekesszel kicsi a mélységélesség, "kiemelhető" egy adott terület, "elmosható" a háttér. Kis rekesszel dolgozva viszont, főleg nagyobb látószög esetén, "minden éles" lesz.

Példák a kis és nagy mélységélességre.
Az élességállítás mindig a középső LEGO figurára történt a megadott rekeszállításokkal.

2.8	5.6	8

Mindíg a témaválasztástól függ tehát, hogy milyen zársebesség és rekesz kombinációt kell alkalmazni egy adott (film)érzékenység és megvilágítási helyzet esetén.

A mélységélesség függ az objektív látószögétől is.

Nagylátószögű objektívvel "minden éles" néhány métertől végtelenig - különösen kis rekeszértékek esetén.	Telével kicsi a mélységélesség - még szükebb rekeszek esetén is.

A filmérzékenység nem növelhető persze "ész nélkül" hiszen minél érzékenyebb a film, annál kevésbé nagyítható, annál szemcsésebb lesz a kép. (Az elektronikus fényképezőgépek esetén a nagyobb érzékenység nagyobb elektronikus zajt okoz, ami szintén a kép szemcsésségében jelentkezik.)
Szóval ki kell választani a megfelelő kompromisszumot!

A kis érzékenységgel (ISO200) készült kép kevésbé zajos (szemcsés)	A nagy érzékenységgel (ISO1600) készült kép zajosabb (szemcsésebb)

Csalás a valóság érdekében

Ha ezekkel a beállításokkal végeztünk meg lehet nyomni a kioldót és remélhetőleg jó képet kapunk. Mindezeket persze elvégezhetik mostmár a különböző automatikák, de azért azok sem "mindenhatóak".
A beépített fénymérő általában a teljes felület átlagos fényértékét méri, de ezen belül igen nagy eltérések (kontrasztok) lehetnek. A film (vagy képérzékelő) azonban jóval kisebb kontrasztot képes "átlátni" mint az emberi szem. (Az elektronikus gépek kicsit nagyobb kontrasztokat képesek átvinni.) Ezért néha "csalni kell", el kell térni a fénymérő által jelzett értéktől.

"Példa ellenfényes felvételre. Jól látható, hogy a film nem képes a túlzottan nagy kontrasztokat visszaadni."

Ha például valaki egy ablaknál áll, háttal az ablaknak és egy nagyobb képet akarunk készíteni, aminek az illető valahol a közepén van, akkor a névleges értéknél jóval nagyobb rekesz (vagy hosszabb idő) szükséges, mivel a teljes felületnél az arc sokkal sötétebb, ha csak nem "sziluettet" akarunk készíteni az illetőről. Bizonyos gépek képesek "spot" fénymérésre azekkel meg lehet mérni az arc megfelelő megvilágításának értékét külön.
Nyílvánvaló azonban, hogy a teljes képfelület minden pontjának megvilágítása egyik esetben sem lesz "tökéletes", hiszen az egyik esetben "sötét alakot" és megfelelően megvilágított hátteret, a másik esetben megfelelően megvilágított arcot és "meszes", túlexponált hátteret kapunk.
Szóval ebből a szempontból is kompromisszumra kell törekedni!

Nézzünk még egy példát az ellenfényes felvételekre, és az esetleg szükséges "csalásokra".

A baloldali kép "névleges" expozícióval készült ezért az erős ellenfény miatt a "téma" alulexponált.
A jobboldali kép a "névlegeshez" viszonyítva 2 fényértékkel "túlexponált" viszont a "téma" jól megvilágítottá vált.

Az automatikus beállítás nem képes "kitalálni", hogy mit akarok jól bevilágítottra exponálni, vagy esetleg "művészkedni".
A "komolyabb" fényképezőgépek általában lehetővé teszik mindazt, amit egy egyszerű "teljesen manuális" géppel lehet végezni, vagyis megengedik, hogy úgy fotózzak, ahogy jól esik...

Van amikor célszerű szándékosan túl- vagy alulexponálni egy képet.

Ez utóbbira péda, az úgynevezett "amerikai éjszaka" technika, amivel nappal lehet éjszakai hatású felvételt készíteni.

Felhasznált irodalom