Despre diafragma

Despre diafragma

Diafragma este un subansamblu al obiectivului aparatului de fotografiat, destinat dozarii debitului fluxului luminos ce patrunde in camera obscura. Terminologia anglo-saxona foloseste termenul 'aperture' care deriva din latinescul 'apertus' (gaura, deschizatura).
Primele modele de aparate de fotografiat utilizau o paleta in care erau practicate orificii de diferite diametre; culisarea paletei permitea utilizarea unui orificiu sau al altuia, in functie de luminozitatea subiectului.

Modelele ulterioare de aparate de fotografiat au recurs la un disc excentric fata de axul optic al obiectivului, disc in care erau practicate orificii de diferite diametre. Deoarece se asemana ca montaj butoiasului de la prisoale, a fost denumita 'diafragma revolver'. La periferia discului se afla un palpator ce patrundea intr-o incizura pe pe circumferinta discului, in scopul de a asigura coaxialitatea orificiului si a obiectivului si care, totodata, impiedica deplasarea accidentala, de unde si termenul de 'stop'.

Modelele de obiective construite incepind cu secolul XX utilizeaza o diafragma realizata din mai multe lamele metalice (in forma de menisc) si care se suprapun partial la periferie, in scopul de a lasa un orificiu in centru. Printr-un sistem de parghii si articulatii, diametrul orificiului liber poate fi marit sau micsorat prin manevrarea unui inel exterior, aflat pe obiectiv si, de aceea, denumit 'inel al diafragmelor'.

Intrucat acest tip de diafragma se comporta in mod asemanator irisului ochiului uman, acest tip constructiv este numit si 'diafragma iris'.

Pentru a micsora distorsiunile in perna sau in butoi ale sistemului optic, diafragma se aseaza intre lentilele obiectivului, ideal in centrul optic. Acest deziderat este irealizabil la obiectivele zoom, la care distanta focala momentana variaza si, o data cu ea, si centrul optic.
Spre deosebire de diafragma revolver, diafragma iris se poate inchide la orice valoare cuprinsa intre cea maxima si minima, motiv pentru care termenul 'stop' a fost inlocuit cu 'full stop'.

Functiile diafragmei
1. Rolul major al diafragmei este de a regla debitul fluxului luminos care patrunde prin obiectiv in camera obscura si impresioneaza substratul fotosensibil in perioada de timp cat obturatorul este deschis.
Diafragma, impreuna cu timpul de expunere definesc complet expunerea necesara pentru a impresiona corect un substrat de o sensibilitate data.

Intrucat aparatele fotografice utilizeaza obiective de diferite distante focale, pentru a usura determinarea parametrilor de expunere, s-a introdus parametrul 'indice de diafragma' si care reprezinta raportul dintre distanta focala (f) a obiectivului si diametrul irisului (D) si care se noteaza 'f/D'.

De ce s-a introdus acest parametru?
Sa facem urmatoarea experienta: intr-un carton in format A5, decupam un orificiu, in centru, de aproximativ 50 mm. Ducem la ochi acest carton, in asa fel incat sa privim prin orificiul practicat si departam si apropiem cartonul de ochi, intr-un interval de 15 - 30 cm. Ce observam? Cand cartonul perforat este mai apropiat de ochi, campul vizibil prin degajarea practicata este mai mare, si invers, cand este indepartat de ochi, campul vizibil este mai mic. Daca vom evalua acest experiment luind in considerare doar o celula fotosensbila de la nivelul retinei, constatam ca se poate descrie un con, cu baza la nivelul orificiului decupat in carton si cu varful in celula fotosensibila. Daca deplasam cartonul aproape de ochi, conul va fi mai larg, iar iluminarea celulei fotosensibile va fi mai mare. In schimb, daca incepartam cartonul de ochi, conul va fi mai subtire iar iluminarea unei celule fotosensibile va fi mai redusa.
Revenind la fotografie, sa consideram urmatoarele doua obiective: obiectivul A, cu f = 200 mm si a carui diafragma este deschisa la 50 mm (in rosu in schema de mai jos), si obiectivul B, cu f = 100 mm si cu diafragma deschisa tot la 50 mm (in albastru).

In cazul obiectivului A, indicele de diafragma va fi 200/50 = 4 si se noteaza 'f:4' (deoarece, in acest caz, f = 200 mm); in cazul B, indicele de diafragma va fi 100/50 = 2 si care se noteaza 'f:2' (deoarece, in acest caz f = 100 mm). Pentru ca debitele luminoase sa fie identice, la obiectivul B va trebui inchisa diafragma pana la 25 mm, caz in care indicele de diafragma va deveni 100/25 = f:4. Prin utilizarea aceluiasi indice de diafragma, in conditii identice de iluminare, prin obiectiv trece un debit egal de lumina, indiferent de distanta focala a obiectivului folosit.

Valorile standardizate ale diafragmei
Dupa cum mentionam mai sus, rolul esential al diafragmei este de a doza debitul fluxului luminos ce traverseaza obiectivul si ajunge la receptorul fotosensibil. Se considera ca modificari ca dublarea sau injumatatirea debitului luminos servesc suficient de bine scopurile fotoografului. Tinind cont de faptul ca diafragma are o deschidere circulara si ca debitul luminos care o traverseaza depinde de suprafata orificiului diafragmei, rezulta ca dublarea debitului este proportionala cu o ratie de 1,4 aplicata diametrului deschiderii.
Invers, injumatatirea debitului luminos este rezultatul micsorarii diametrului diafragmei cu 1/1,4
In lumina acestei dovezi matematice, se utilizeaza un sir de trepte de diafragme, care nu respecta riguros progresia de 1,4 dar care s-au impus in practica si sunt universal folosite:

F:1; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; 45; 64 etc.

Nu exista nici un obiectiv care sa posede intregul sir de diafragme de mai sus. Imaginati-va un teleobiectiv de f = 300 mm, care, pentru a avea indicele de diafragma f:1 ar trebui sa aiba o lentila frontala cu diametrul de 300 mm! Sau un obiectiv al unui aparat digital, cu f=8 mm care, pentru a avea o diafragma de f:64, trebuie sa poata inchide lamele diafragmei pana la un orificiu de numai 125 microni! Tehnic, aceste performante sunt realizabile, dar comercial lucrurile sunt privite altfel.

La o privire superficiala, unii ar putea spune ca indicii mai mari ai diafragmelor ar corespunde unor diafragme mai deschise. Gresit! Pentru a putea include cifrele necesare pe inelul de diafragme, producatorii de obiective renunta la inscriptionarea numaratorului fractiei, asa incat in loc de 'f:8' scriu doar '8'. Daca insa scriem corect si comparam f/8 cu f/16, devine evident care valoare este mai mare si care este mai mica.

Diafragma maxima pe care o poate realiza un anumit obiectiv poarta numele de luminozitate si, impreuna cu distanta focala intra in 'eticheta' de prezentare, de exemplu Tamron f=90 mm f:2,8. Pentru obiectivele zoom se specifica luminozitatea la capetele intervalului focal, de exemplu: Canon EF-S 18-55 mm f:3,5-5,6. Daca este notata o singura cifra, de exemplu: Canon EF 70 - 200 mm f:2,8 inseamna ca luminozitatea este constanta pe intregul interval focal.

2. Diafragma si profunzimea de camp Teoretic, pe o fotografie va fi reprodus perfect clar doar acea regiune a subiectului aflata in planul de focalizare. Zonele aflate mai aproape sau mai departe de planul de focalizare vor fi reproduse mai mult sau mai putin difuz, in fuctie de pozitionarea lor in raport cu planul de focalizare. Practic insa, deoarece capacitatea discriminativa a ochiului uman este relativ limitata, vom percepe ca fiind suficient de clar reproduse in fotografie si obiectele situate putin in fata planului de maxima claritate cat si pe cele situate putin in spatele planului.
Profunzimea de camp reprezinta distanta dintre un plan apropiat si un plan indepartat, de la nivelul subiectului fotografiat, interval in care reproducerea pe copia pozitiva a diverselor detalii este acceptabil de clara.

Profunzimea de camp depinde de o serie de factori:
a) limita considerata acceptabila a petei de difuziune; pentru formatul 135 am aratat ca aceasta este, pe negativ, de 0,025 - 0,03 mm, iar pentru formatul lat (120), pata de difuziune acceptabila este considerata 0,05 mm; dimensiunea petei de difuzie este direct proportionala cu profunzimea de camp;
b) distanta focala a obiectivului folosit - aflata in relatie invers proportionala cu profunzimea de camp;
c) distanta de fotografiere - aflata in relatie direct proportionala cu profunzimea de camp;
d) indicele de diafragma utilizat - aflata in relatie invers proportionala cu profunzimea de camp; la deschideri mari ale diafragmei, profunzimea de camp este redusa iar, pe masura ce se inchide diafragma, profunzimea de camp creste; caracterul ondulator al luminii determina insa aparitia difractiei la trecerea prin prin diafragme foarte inchise, fapt care afecteaza reproducerea clara a subiectelor. De aceea, utilizarea de diafragme foarte inchise altereaza claritatea detaliilor.

Obtinerea diafragmei de lucru
Pentru aparatele cu vizor lateral, inchiderea diafragmei la valoarea de lucru se poate efectua in orice moment premergator declansarii.
Pentru aparatele cu vizare prin obiectiv (SLR) insa, inchiderea diafragmei inainte de reglara claritatii pe subiectul ales, determina ca in vizor sa apara o imagine intunecoasa, ale carei detalii sunt foarte greu observabile. Fotograful trebuia sa regleze claritatea, sa ia aparatul de la ochi pentru a inchide diafragma la valoarea de lucru si apoi sa vizeze din nou. Un subiect in miscare rapida era de mult pierdut! De aceea a fost nevoie de eforturi de proiectare a unor modele de diafragme automate.
O prima incercare de automatizare folosea doua inele pentru diafragma: primul inel, care deplasa un opritor, se ajusta inainte de reglarea claritatii. Fotograful ducea aparatul la ochi si regla focalizarea observind o imagine luminoasa, data de obiectiv la deschiderea maxima. In momentul in care focalizarea era cea dorita, se rotea 'orb' un al doilea inel, care inchidea efectiv diafragma pana la opritorul potrivit din timp. Intrucat utilizatorul facea in prima faza o 'preselectare' a diafragmei, acest model a fost numit 'diafragma cu preselectie'.

Modelele ulterioare au inaintat cu un pas pe calea automatizarii. Inchiderea diafragmei se realizeaza prin actionarea unei parghii prin intermediul butonului declansator al aparatului; aceasta parghie apasa o tija ce aduce diafragma la valoarea de lucru cu doar cateva fractiuni de secunda inainte de deschiderea obturatorului, dupa care un resort deschide din nou diafragma la valoarea maxima. Aceste modele poarta numele de 'diafragma automata'.

O data cu perfectionarea aparatelor fotografice si cu inglobarea exponometrului TTL in aparat, deoarece diafragma era complet deschisa pana imediat inainte de declansare, s-au aplicat metode de comunicare intre obiectiv si aparat. Diafragma electrica este o diafragma automata care, in plus, transmitea corpului aparatului fotografic valoarea aleasa de utilizator, pentru a se putea calcula timpul de expunere adecvat subiectului vizat. Acest model de obiective se recunoaste dupa aparitia unor contacte electrice aurite situate pe montura posterioara a obiectivului, care - desigur -, corespund unor contacte similare din montura pentru obiectiv a corpului aparatului.

In ultimii ani, in obiectiv au fost incluse micromotoare de actionare a diafragmei la valoarea de lucru, iar recent, unele modele de obiective au renuntat la inelul de diafragme! Alegerea unei diafragme se face automat sau cu ajutorul unui selector de pe corpul camerei iar valoarea se afiseaza pe un afisor electronic si/sau in vizor.