Az objektív: ahol kilép a kép

 

2013. december

 

Sorozatunk II. részében körbejártuk azt a három alapjellemzőt, amelyet a projektorokkal kapcsolatban a leggyakrabban emlegetnek (fényerő/fényáram, felbontás, kontrasztarány). Ezúttal az objektívet vesszük közelebbről szemügyre, amely a fénymodulátor chipen (LCD, DLP vagy LCoS microdisplay) létrejövő képet teszi nézhetővé számunkra a vetítési felületen – adott esetben több százszorosára felnagyítva.

 

     (kép: Navitar)

 

Sorozatunk első része ITT, második része pedig ITT olvasható.

 

A projektorok, a már csak szórványosan használt katódsugárcsöves projektorokat leszámítva (amelyeknél a vetítőobjektívet kivéve az optika szerepét az elektrooptika veszi át), nagyszámú optikai alkatrészt tartalmaznak, pl. tükröket, optikai szűrőket, lencséket, prizmákat. Ezek korrekt és precíz megtervezése természetesen elengedhetetlen minőségi feltétel, mégis a felhasználó szemszögéből egy projektor legfontosabbnak tekinthető optikai eleme a vetítőobjektív.

 

Összetett lencserendszer

 

A digitális projektorokban használt vetítőobjektív – hasonlóan a más eszközökben, pl. a hagyományos filmes vetítőgépekben, a fényképezőgépekben, video- és filmkamerákban stb. használt objektívekhez – egy sok lencséből álló összetett optikai-mechanikai rendszer. Az objektívtervezők a lencséket csoportokba rendezik az optikai hibák korrekciója érdekében, illetve a különféle funkciók ellátásához. Például egy zoomobjektívben külön lencsecsoportot kell mozgatni a fókusztávolság (nagyítás/kicsinyítés) változtatásához, továbbá kell egy ezzel egyidejűleg mozgó másik lencsecsoport is, ha a zoom változtatásakor az élességet meg akarjuk tartani. Egy további, külön mozgatható lencsecsoport szolgál az élesség beállítására. A lencsék mellett bizonyos objektívfajtákban – pl. minden fényképezőgép- és videokamera-objektívben – találunk egy rekeszállító szerkezetet (blende, írisz), ez a fotósok, videósok, filmesek körében közismert. A fókusztávolság, az élesség és a rekesz állítása történhet kézzel (a rekesz kézi állítása ma már nem jellemző), de megoldható pici motorok elektronikus vezérlésével is.

 

A vetítőobjektívekben szinte sohasem találunk hagyományos, fokozatokban állítható rekeszt, de ha mégis, akkor semmiképp nem egy szabványos rekeszértékek sorozatából álló sok fokozatú rekeszt, mint amilyet a kameraobjektíveknél megszoktunk.

 

Előfordul, hogy az objektívtől függetlenül, a projektor belsejébe, a fényútba építenek be elektronikusan váltható blendét a kilépő fénymennyiség fix értékű változtatásához, de a mai korszerű projektorokban (konkrétan azokban, ahol fontos a nagy kontraszt, pl. a házimozi projektorokban) gyakoribb az ún. dinamikus írisz-szabályozás, amelynél a fényútba beépített mechanikus blendeszerkezet zárását-nyitását a vetített képtartalom folyamatos értékelésével a projektor automatikusan szabályozza. A dinamikus szabályozás mértékét általában több fokozatban lehet megválasztani.

 

Az objektívekre visszatérve, a lencserendszeren, illetve lencsecsoportokon belül manapság gyakran találkozhatunk különleges anyagú (pl. fluorit vagy ED/UD: extra/ultra low dispersion), különleges görbületű (aszférikus) vagy különleges szerkezetű (pl. DO: diffraction optical) lencsetagokkal is. Vajon miért van ezekre szükség? Egyáltalán, miért kell ennyi lencse egy objektívhez? A fotósok, videósok nyilván tudják a választ, de azért érdemes röviden foglalkozni ezzel a kérdéssel.

 

Példa a vetítőobjektív összetett szerkezetére: a Canon WUX4000-es projektorában használt vetítőobjektív, amely hat lencsecsoportból áll. Két különleges lencsét is tartalmaz ez az objektív: az aszférikus lencse a szférikus aberrációt hivatott csökkenteni, az UD (ultra low dispersion – különlegesen alacsony fényszórást mutató) lencse pedig a kromatikus aberrációt korrigálja. Ez utóbbi valójában plusz korrekciót visz be, mert az objektívben hátul található több domború-homorú ragasztott lencsepáros is ugyanezt a célt szolgálja  (ábra: Canon)

Miért nem elég egyetlen lencse?

 

Nem árt tisztázni, hogy bármilyen bonyolult is egy objektív belső felépítése – némelyik tíz-tizenötnél is több lencsetagból állhat –, a leképezés elvét illetően lényegében minden objektív egy domború lencsével (gyűjtőlencsével, konkáv lencsével) helyettesíthető. Amennyiben vetítésről beszélünk, a „tárgy” a filmkocka vagy a fénymodulátor chip, illetve a rajta megjelenő kép, a „kép” pedig ennek vászonra kivetített nagyított, fordított állású és valódi képe. (Az irány pont fordított, mint egy fényképezőgép vagy videokamera esetében, de ez a működés lényegén nem változtat.)

 

A vetítőobjektívet „helyettesítő” domború lencse képalkotása. A kisméretű T „tárgyról”, amely esetünkben a kivetítendő képet reprezentálja, a lencse a vetítési felületen a K képet hozza létre. A fordított állású, nagyított, valódi kép létrejöttének feltétele, hogy a tárgy a lencse fókuszpontjánál távolabb, de a kétszeres fókuszpontnál közelebb legyen  

 

Elvben tehát egyetlen domború lencse is betölthetné a vetítőobjektív feladatát (ha most eltekintünk attól, hogy zoomra is igényt tartunk). Mivel a fénymodulátor chip helyzete a projektorban rögzített, a vetített kép élességének állítása a domború lencse tengelyirányú mozgatásával megoldható. A nagy baj csak az, hogy az egy lencsével kapott kép a lencsehibák miatt elfogadhatatlanul gyenge minőségű lenne. Fontos megjegyezni, hogy itt most nem a pontatlan megmunkálás vagy a rossz anyagminőség miatti lencsehibákról van szó – bár ilyen is előfordul –, hanem eredendő, fizikai törvények által meghatározott lencsetulajdonságokról. Rögtön hozzáteszem, hogy a hamarosan említendő szférikus aberráció okát pl. lehet „pontatlan megmunkálásnak” tekinteni, ha abból indulunk ki, hogy a párhuzamos fénysugarakat sem a gömbfelület szerint csiszolt konkáv lencse, sem a konvex gömbtükör nem egy pontba képezi le – erre a forgásparaboloid felülete alkalmas. Az eltérés azonban kis látószög esetén, amikor a körvonal és a parabola kis darabja egybeesik, elhanyagolható. Nagyobb nyílás (nagyobb lencseapertúra) esetén viszont korrigálni kell a szférikus aberrációt.

 

A gondosan megtervezett és elkészített, adott esetben különleges anyagú vagy struktúrájú lencsék pontos összeállítására egyetlen objektívvé tehát a fentebb említett funkciók (pl. zoomolás) mellett a lencsehibák kiküszöbölése vagy minimálisra csökkentése – végső soron a leképezés minőségének javítása – miatt van szükség.

A lencsehibákat most csak felsoroljuk, egyet-kettőt futólag bemutatunk, a részletesebb magyarázat sok, optikával foglalkozó írásban megtalálható.

 

A legismertebb lencsehibák: a szférikus aberráció (gömbi eltérés: a lencse közepén, illetve szélén eltérő a fókusztávolság), a kromatikus aberráció (színi eltérés: más-más fényhullámhosszakra más-más a lencse törésmutatója, és ez a szélek felé egyre nagyobb színhibát okoz), az asztigmatizmus (pontnélküliség: az optikai tengelyen kívüli pontból kiinduló fénysugarak a lencse alsó és felső szélén áthaladva nem pontban egyesülnek), a kóma (üstököshiba: a ferdén beeső párhuzamos fénysugarakat a lencse nemcsak adott síkban, hanem térben sem egy pontba képezi le), a képmező elhajlás (a kép nem egy sík felületen, hanem egy görbült felületen éles, ha a kép közepét és széleit hasonlítjuk össze), elrajzolás (geometriai torzítás: párna- vagy hordótorzítás).

 

A szférikus aberrációnak (gömbi eltérésnek) egyszerű és általánosan ismert geometriai oka van: a párhuzamosan beeső fénysugarakat a gömbfelületnek megfelelően csiszolt lencse nem egy pontba, hanem egy foltra képezi le. A lencse tengelyétől a széle felé távolodva ez a hiba egyre nő (a gömbfelület egyre jobban eltér a kívánatos paraboloidtól)  

 

A legzavaróbb lencsehibák egyike a kromatikus aberráció (színi eltérés). Oka az, hogy a lencse anyagának törésmutatója a különböző hullámhosszakra más és más (ami természetes jelenség), így a felbontott fehér fény vagy más összetett fény eltérő hullámhosszúságú összetevői nem egy pontban egyesülnek. A spektrum „kék” szélét tekintve egy domború lencsénél a fókuszpont közelebb, a „vörös” szélét tekintve távolabb lesz. Ennek következménye, hogy a kép életlen, a kontúrok pedig színezettek (ábra: Canon)

 

A lencsehibák kiküszöbölésére vagy csökkentésére az objektívgyártók sokféle, nagyon kifinomult eljárást bevetnek – ennek következménye az, hogy a korszerű objektívek nemcsak sokféle gyűjtőlencsét és szórólencsét, hanem a lencsék felületén reflexió- és szóródáscsökkentő bevonatokat, illetve különleges anyagú, felépítésű és alakú lencsetagokat is használnak (lásd a cikk elején bemutatott Canon vetítőobjektívet). Például az ún. aszférikus lencsék szinte teljesen képesek megszüntetni a szférikus aberrációt. A kromatikus aberráció csökkentésére egyszerűbb esetben egyforma görbületű domború és homorú lencsét ragasztanak össze (akromát lencse), a jobb korrekcióhoz pedig nem a hagyományos optikai üveg anyagú, hanem fluorit lencsét, vagy olcsóbb megoldásként ún. UD (ultra low dispersion) lencséket használnak. Még hatásosabb módszer a kromatikus aberráció kompenzálására az ún. DO (diffraction optical) különleges lencseszerkezet használata. (Ebben az írásban a Canon terminológiát használjuk a különleges lencsék bemutatására, elnevezésére és a rövidítésekre, egész egyszerűen azért, mert a Canon ilyen témájú dokumentációi a leginkább hozzáférhetőek. Természetesen más neves objektívgyártók is használnak nagyon hasonló megoldásokat, gyakran más elnevezéssel.)  

 

A szférikus aberráció megszüntetése: az aszférikus lencse, a szférikussal ellentétben, a párhuzamos fénysugarakat egy pontba fókuszálja

 

                       Különböző méretű, műanyagból öntött aszférikus lencsék (kép: Canon)

 

A fluoritlencsék kifejlesztésével a Canon radikálisan csökkenteni tudta a kromatikus aberrációt. A domború-homorú lencsekombináció is csökkenti ezt a lencsehibát (az ábrán látható aberráció eltúlzott), azonban a fluoritlencse kis szórása tényleg lényeges javulást hoz (ábra: Canon)

 

Az ábrán alul, bal oldalon látható különleges lencseszerkezet az ún. DO (diffraction optical) lencse, amelynél egy „kettévágott” lencsébe kétrétegű vagy háromrétegű diffrakciós rácsot helyeznek. Ennek az összeállításnak a törési szöge az egyes színekre pont ellentétesen változik, mint a közönséges domború lencséé. Így a kétféle lencsét egymás után helyezve a kromatikus aberráció gyakorlatilag nullává tehető (ábra: Canon)

 

Mitől „jó” egy objektív?

 

Az objektívek minőségét nem lehet egyetlen számmal vagy fogalommal jellemezni. Ellenkezőleg, sokféle mutató együttes elemzése szükséges, amelyek jelentősége, illetve fontossági sorrendje ráadásul a konkrét objektívtől és a konkrét felhasználástól függően is változik.

 

Az objektívek minőségének egzakt – bár nem teljes körű – jellemzésére, illetve meghatározására van egy kiválóan használható fogalom, a modulációs átviteli függvény (MTF – Modulation Transfer Function), amely egyaránt leírja mind a felbontási határ, mind a kontraszt csökkenését a növekvő térfrekvenciájú (növekvő vonalpár-számú) „bemeneti optikai jel” függvényében.

 

Az MTF-et tekintve, az ún. tökéletes objektív olyan objektív, amelynek felbontási határa és kontrasztátviteli képessége csakis a fényelhajlás (diffrakció) jelensége miatt csökken, és a fizikai határt az ún. diffrakciós limit határozza meg. Tökéletes objektív azonban a valóságban nincs, mert a leképezési hibákat nem lehet teljesen kiküszöbölni. Érdemes felhívni a figyelmet arra, hogy abban az értelemben a tökéletes objektív sem „tökéletes”, hogy a térfrekvencia növekedésével a kontraszt és a felbontás ne csökkenne folyamatosan, hanem csak a diffrakciós limit értékénél zuhanna nullára. Erről szó sincs, hiszen ahogy a térfrekvencia egyre inkább közelíti a fény hullámhosszát, a fényelhajlás annál inkább „beleszól” az objektív optikai átviteli képességébe.

 

Jó analógia az MTF jelentésének megértéséhez az audiokészülékek jelátvitelének frekvenciafüggése. Ha az elektromos jel átvitelének frekvenciafüggését állítjuk párhuzamba az objektíveknél az „optikai jelátvitel” térfrekvencia-függésével – azaz azt vizsgáljuk, hogy az optikai rendszerbe „beküldött” egyre növekvő vonalpár/mm-es (célszerűen fekete-fehér vonalpárok sorozatából álló) képmintával mit kezd az objektív, és mi jelenik meg a „kimenetén” –, akkor máris érthetőbbé válik az MTF jelentése. Az analógia alapján beszélhetünk az objektív „átviteli sávszélességéről”. Az MTF felvilágosítást nyújt számunkra mind az objektív felbontóképességéről, mind a kontrasztjellemzőiről, illetve ezek változásáról – különböző feltételek mellett. Néhány minőségi jellemzőről azonban még az MTF függvények sem mondanak semmit, mint látni fogjuk.  

 

Objektív modulációs átviteli függvénye a térfrekvencia függvényében, egy adott irányban. A vízszintes tengelyen a növekvő vonalpár/mm, azaz LP/mm érték van feltüntetve (a szemléltetés kedvéért a sötét és a világos csíkok távolsága szándékosan sokszorosára felnagyított)

Felső ábra:

A „tökéletes”, azaz monokromatikus aberrációktól mentes objektív MTF-je. A felbontási határt és a kontrasztot csak a diffrakciós limit korlátozza  

Középső ábra:

Egy jó minőségű objektív MTF-je. A vízszintes tengely alatt látszik, hogy a felbontási határ és a kontraszt is gyorsabban csökken a térfrekvencia növekedésével, mint a „tökéletes” objektív esetében

Alsó ábra:

Gyenge minőségű objektív MTF-je. Látszik a nagy eltérés a „tökéletes” objektívtől. Mind a felbontási határ, mind a kontraszt erősen csökken  

Megjegyzés: Az 50%-os MTF nagyjából megfelel a vizuálisan kielégítő élesség-érzetnek, ezért tekinthetjük egyfajta vonatkoztatási szintnek.

 

Sok előnye mellett az MTF használata a fenti formában minőségi mutatóként mégsem mindig célszerű, több okból sem. Az egyik ok, hogy a térfrekvencia nagyságán (vonalpár/mm) kívül az MTF az objektív középpontjától vett távolságtól, sőt az aktuális apertúrától (f/#) is függ, ezen felül attól is, hogy sugárirányban (S = sagittal) vett vonalpár-mintával, vagy erre merőleges tangenciális (M = meridional) vonalpárokkal vizsgálják. Az objektívek összehasonlítására ezért nem a fentebb bemutatott általános grafikont használják, hanem pl. a következőket:

 

MTF görbesereg különböző F-számú 45 mm-es Schneider objektívek esetében, a középponttól vett távolság függvényében. A sárga görbék 10 LP/mm, a bíbor színűek 20 LP/mm, a cián színűek pedig 40 LP/mm felbontású „bemeneti” mintára vonatkoznak. A folytonos vonalak a radiális (S), a szaggatott vonalak pedig a tangenciális (M) irányban mért értékeket mutatják. A bal oldali ábra egy F2.8-as, a jobb oldali pedig egy F5.6-os F-számú objektív görbeseregét mutatja (ábrák: Schneider)

 

A másik ok, amely – legalábbis sok esetben – korlátozza az MTF univerzális használhatóságát az objektív minőségének átfogó jellemzésére, hogy az MTF nem ad felvilágosítást az objektív színátviteli minőségéről, azaz a kromatikus aberrációról; nem mutatja meg a képtorzítás mértékét; nem tájékoztat a vignettálás mértékéről és az esetleg fellépő zavaró tükröződésekről.

Végül meg kell jegyeznünk, hogy az MTF mérése az előzőekben bemutatott görbesereg formájában nem túl egyszerű, és noha az objektívgyártók olykor megadják a mérési eredményeket, a mérési metódus eltérő lehet, ami megnehezíti az összehasonlítást két gyártó termékei között.

 

Összefoglalóan azt mondhatjuk, hogy bár az MTF bevezetése az objektívek értékelésébe korrekt és szilárd alapokon nyugszik, és nagy előrelépést jelentett, mégsem biztos, hogy két objektív összehasonlításakor a jobb MTF automatikusan jobb képet jelent, illetve hogy az MTF kisebb eltérései egyáltalán számottevőek, ha a többi minőségi tényezőt is figyelembe vesszük. Még egy fontos dolog: az MTF jelentősége egyelőre jóval nagyobb a kameraobjektíveknél, mint a vetítőobjektíveknél, hiszen a képérzékelő chipek felbontása ma már meghaladja a 15 megapixelt, míg a projektoroknál éppen csak megjelent a 4K felbontású fénymodulátor (kb. 9 megapixel), de túlnyomórészt a felbontás Full HD vagy WUXGA (2,1, ill. 2,3 megapixel), emellett az F-számok is tipikusan nagyobbak (azaz a maximális apertúra kisebb).

 

Nézzük most konkrétan a vetítőobjektíveket! Az természetesen nem baj, ha az MTF megközelíti a tökéletes objektív MTF-jét, de az esetek többségében jóval nagyobb kompromisszum elfogadható, mint a kameraobjektíveknél. Más jellemzők ezért fokozottan előtérbe kerülnek.

 

Egy „jó vetítőobjektívtől” azt várjuk el, hogy minél kisebb mértékben befolyásolja, illetve korlátozza az objektív nélküli konkrét projektortípus képminőségi jellemzőit. Elsődlegesen ez azt jelenti, hogy ne rontsa észlelhető módon a fénymodulátor chip natív felbontását és a kontúrélességet, kielégítően korrigálja a lencsehibákat, továbbá ne torzítsa a színeket, sem pedig a kép geometriáját. Más szóval lehetőleg ne vegyen el semmit a fénymodulátor microdisplay-en megjelenő képről, de ne is tegyen hozzá semmi olyat, ami nincs rajta.

 

A „jó objektív” viszonylagos meghatározás, mert nem vonatkoztathatunk el attól a projektortól, amelyhez az objektív tartozik. Ami egy belépő szintű prezentációs projektorhoz jó, az esetleg használhatatlan (lenne) egy csúcsminőségű, nagyfelbontású grafikát vagy mozgóképet megjelenítő vetítőhöz. (Fordítva persze ez nem igaz, de olyat még nem láttunk, hogy egy gyenge projektorba szereltek volna csúcsminőségű objektívet. Az objektív ára többszöröse lenne a projektorénak.) Magyarán, az a kívánatos, hogy az objektív minősége szervesen illeszkedjen az adott projektor minőségéhez. (Ugyanez elmondható a fényképezőgépekről és kamerákról, illetve objektívjeikről is. A pici kamerákban használt gyenge objektívekhez teljesen fölösleges a 16 megapixeles képérzékelő, mert felbontását az objektív lerontja, ráadásul a kis méretek miatt a jel-zaj viszonya kicsi.)

 

A fentieken kívül megfogalmazhatunk egyéb konkrét elvárásokat is a vetítőobjektívvel szemben, de ezek már egyértelműen a projektor felhasználási területéhez, illetve installálási, elhelyezési lehetőségeihez kapcsolódnak, és a következőkben lesz róluk szó.

 

Néhány objektívadat

 

Előrebocsátjuk, hogy a projektor felhasználója számára az objektívvel összefüggő – de nemcsak az objektívtől függő! – legtöbbet mondó, és az elhelyezéshez legfontosabb adat az ún. vetítési arány (projection ratio vagy throw ratio), amely számszerűen a vetítési távolság és a vetített kép szélességének aránya. Más néven is emlegeti az angol szakirodalom – pl. „projection factor”, „lens factor” stb. –, de ez most nem fontos. A mai adatlapokon a legtöbbször throw ratio néven szerepel. A vetítési arány tehát megmondja nekünk, hogy a kívánt szélességű képhez milyen távolságra kell helyeznünk a projektort a vászontól – persze a zoomobjektíveknél ez egy „tól-ig” tartományt jelent. Pl. egy 1,6x-os zoomobjektíves, „normál” vetítési arányú projektornál ez lehet 1,5 – 2,4, de szokás 1-hez viszonyított arányként is feltüntetni: 1,5:1 – 2,4:1.

 

A vetítési arány azonban természetesen nincs feltüntetve az objektíven, hiszen a fénymodulátor chip méretétől (pontosabban a szélességétől, ezen keresztül a formátumától) is függ, az objektív fókusztávolsága mellett. A chip átlómérete nagyon széles határok között változhat: a projektor rendeltetésétől függően akár 4,6 mm-től (pikoprojektor) 3,5 cm-ig (4K HD moziprojektor), emellett a szélesség/magasság aránya is eltérő lehet ugyanolyan átlóméret mellett. A két adatból – a fókusztávolságból és a chip szélességi méretéből – a vetítési arány (ha nem szerepel az adatlapon) számszerűen meghatározható, mint a későbbiekben egy példában hamarosan megmutatjuk. A vetítési arány szoros összefüggésben van a projektor látószögével, mint az alábbi ábrán látható. Azért nem az objektív látószögéről beszélünk, mert ez a fogalom csak adott chipmérethez (a fénymodulátor chip, illetve a kamerákban a képérzékelő chip méretéhez) hozzárendelve értelmezhető.

 

Adott méretű képszélességet feltételezve (2 m) a különböző vetítési arány értékekhez tartozó látószögek és vetítési távolságok (az ábra felülnézetben mutatja a projektort és a vásznat)

 

De nézzük magának az objektívnek a jellemzőit! A haladó (vagy akár kezdő) fotósok vagy videósok ezeket feltehetően jól ismerik – nekik ez csak afféle ismétlés lesz, át is ugorhatják ezt a részt. A projektorok adatlapjain, és gyakran magukon az objektíveken is feltüntetik a fókusztávolságot, más néven gyújtótávolságot (fix fókusztávolságú vagy prime objektívek), illetve fókusztávolság-tartományt (zoomobjektívek, illetve vari-focus vagy vari-focal objektívek). A fókusztávolság felső és alsó értékének hányadosa megadja a zoomarányt vagy zoomátfogást. A vetítőobjektíveknél ez ritkán haladja meg a 2x-es értéket.

 

A „valódi” vagy parfocal zoomobjektíveknél a fókusztávolság változtatásakor nem kell az élességet utánállítani a zoom változtatásakor, míg az egyszerűbb felépítésű vari-focus objektíveknél ezt meg kell tenni. A gyakorlatban ez utóbbi objektíveket is szokás „zoomobjektívnek” nevezni. A projektorokban gyakran használják a vari-focus objektíveket, de az installálást tekintve ez csak annyi kényelmetlenséget jelent, hogy a zoomarány változtatása után újra be kell állítani az élességet az adott vetítési távolsághoz.

 

Az objektív fókusztávolsága, illetve változtatható fókusztávolságú objektív (zoomobjektív) esetében a fókusztávolság-tartomány tehát az egyik meghatározója az adott távolságból vetíthető képméretnek, vagy adott (igényelt) képméret esetén a vetítési távolságnak. A másik meghatározó a microdisplay mérete – mint már fentebb szó volt róla.

 

A másik szokásos adat az objektíveken, illetve az adatlapokon az F-szám vagy fókuszarány (focus ratio), vagy ennek fordított értéke, az apertúra-arány (aperture ratio) – ezek a projektor felhasználója számára nem túl fontos információk, ellentétben a fényképészekkel és az operatőrökkel. Mégis jó, ha tisztázzuk ezeket és a hozzá kapcsolódó fogalmakat, hogy jobban megérthessük az objektívek működését.

 

Említettük, hogy magába a vetítőobjektívbe ritka esetekben építenek be szabályozható blendét, pláne nem több fokozatban változtatható, szabványos rekeszértékekkel, ezért az f-stop (f/#) értéksorok, azaz a fényképezőgépeknél megszokott rekeszfokozatok magyarázatától  eltekintünk. Más szóval, feltételezzük, hogy a vetítőobjektívnek csak egy „rekeszértéke” (apertúrája) van, amely egyúttal a maximális nyílás. Ez persze csak a fix fókusztávolságú objektívekre igaz, mert a zoomobjektíveknél mind az F-szám, mind az apertúra változhat a fókusztávolság változtatásakor, és az esetek többségében változik is (de nem azért, mert mi szándékosan egy mechanikus szerkezettel változtatjuk). Mivel az F-szám szoros kapcsolatban van az objektív „fényerejével” (az idézőjelet azért használjuk, mert az objektív fényerejének, mint fogalomnak, semmi köze a projektor fényerejéhez), a zoomobjektívek a projektor kimenő fényáramát is befolyásolják a fókusztávolság függvényében: hosszú gyújtótávolságnál kisebb lesz a projektor fényereje.

De nézzük végre, hogy milyen összefüggés van az említett jellemzők között!

 

Az F-számot az f fókusztávolság és a D effektív apertúra („belépő pupilla”) hányadosa adja, azaz F = f/D. Az F-szám fordított értéke az apertúra-arány, tehát D/f formában fejezhető ki (ha az F-szám pl. 2,8, akkor az apertúra-arányt 1:2.8 formában tüntetik fel). Ezekhez kapcsolódik az objektív „fényerejének” fogalma, illetve számértéke, amely egy relatív érték, és azt mutatja meg, hogy az adott F-számú objektív a f/D =1-es F-számú (1-es fényerejű) objektívhez viszonyítva a fény hányadrészét/hányszorosát engedi át. (Abszolút értelemben a fényáteresztés mint minőségi mutató jellemzésére a filmkészítők az objektív ún. T-számát használják, de erre most nem térünk ki.)

Nem hagyhatjuk említés nélkül a mélységélesség fogalmát, amely hosszirányban azt a tartományt jelöli ki, amelyben még élesnek minősítjük a képet. A mélységélesség kis F-számnál, illetve nagy apertúránál (azaz nagy látószögnél) relatíve kicsi, és fordítva. A mélységélesség nagysága kevésbé fontos a vetítőobjektíveknél, mint a kameraobjektíveknél, kivéve, ha egyenetlen vagy görbült felületre vetítünk, amikor szükséges a nagyobb mélységélesség.

 

A „fényerőt” számszerűen az apertúra-arány négyzete, illetve az F-szám fordított értékének a négyzete adja meg: minél nagyobb a D effektív apertúra adott fókusztávolságon, annál több fényt képes az objektív kivetíteni. Ahogy mondtuk, az összefüggés négyzetes, tehát kétszer akkora átmérőjű nyílás (ugyanakkora fókusztávolság mellett) négyszer akkora fényerőt jelent. Esetünkben az 1:2.8-as apertúra-aránynak (1/2,8)2 = 0,1276 „fényerő” felel meg. Ez konkrétan azt jelenti, hogy az 1:1 apertúra-arányú, illetve F1-es „referenciaobjektívhez” képest az 1:2,8 apertúra-arányú objektív a fénynek csak 0,1276-szorosát engedi át. Fontos tudni, hogy egy objektív fényereje lehet 1-nél nagyobb is, ha az effektív apertúra nagyobb, mint a fókusztávolság, azaz az F-szám kisebb 1-nél, pl. 0,7. Egyes fix gyújtótávolságú, különleges fényképezőgép-objektíveknél fordul elő 1-nél kisebb F-szám. A legtöbb vetítőobjektívnél az F-szám kb. 2 és 5 között van.

 

Az eddigiekből következik, hogy ha a vetítőobjektívnek nincs (és a legtöbbször nincs) kézzel vagy elektronikusan szabályozható hagyományos blendéje, akkor D sem változtatható, és a fix fókusztávolságú (prime) objektíveknél, ahol tehát f is állandó, az F-szám, valamint a „fényerő” is állandó érték.

Zoomobjektíveknél azonban az f fókusztávolság változtatható, a D pedig a konstrukciótól függően különböző fókusztávolságoknál más-más lehet. A legkiválóbb minőségű objektíveknél az F-szám a teljes zoomtartományban változatlan maradhat, ami azt jelenti, hogy a D effektív apertúra egyforma mértékben nő vagy csökken a fókusztávolsággal (zoomolással), de ez szinte sosem fordul elő. Általában a növekvő fókusztávolsággal D is nő, de kisebb mértékben, mint f. Így a „fényerő” a zoomobjektíveknél a nagyobb fókusztávolságoknál csökken (az F-szám nő), de nem olyan drasztikusan, mintha D állandó maradna.

 

Fixen beépített objektívek

 

Az alsó és középkategóriájú projektorokban az objektív egy fixen beépített, nem cserélhető optikai alkatrész, míg a nagyobb installációs, mozi- vagy rendezvényprojektorok többnyire cserélhető objektíves kivitelben készülnek, vagy legalábbis lehetőség van arra, hogy a projektor megrendelésekor a leendő felhasználó a számára leginkább megfelelő objektívvel szerelve kapja meg a készüléket.

 

Amennyiben a gyártó fix (nem cserélhető) objektívet épít a projektorba, ezzel egyszer s mindenkorra meghatározza a fent említett geometriai összefüggéseket, nevezetesen, hogy milyen messziről/közelről mekkora képet kaphatunk a konkrét objektív zoomtartományán belül, már amennyiben zoomobjektívről van szó. Bizonyos projektorokban ugyanis elég gyakran használnak fix fókusztávolságú (prime) objektíveket is, főleg a nagyon közelről vagy nagyon távolról vetítő gépeken, amelyeknél ténylegesen csak a projektor fizikai távolságának változtatásával tudjuk beállítani a pontos képméretet. Viszont általánosságban kijelenthető, hogy a fix fókusztávolságú objektíveket könnyebb jobb minőségben elkészíteni, mint a zoomobjektíveket. (Figyelem! Nem keverendő össze a fentiekben emlegetett fixen beépített objektív és a fix gyújtótávolságú objektív fogalma. Általában az utóbbira használják a „fix” jelzőt.)

 

1. példa

 

Nézzünk meg egy találomra kiválasztott, „kétszeresen fix” (beépített és fix gyújtótávolságú) objektívvel szerelt projektor, a közelről vetítő Epson EB-435W típus idevágó adatait:

Az objektív fókusztávolsága f = 6,48 mm, F-száma 1,8, a vetítési arány (throw ratio) pedig TR = 0,48.

Mielőtt továbbmennénk, idézzük fel a vetítési arány fogalmát. Ez a szám azt mutatja meg, hogy a vetítési távolság hányszorosa a vetített kép szélességének. Esetünkben pl. 2 m széles képet 0,48 x 2 = 0,96 m-ről képes a készülék vetíteni, vagyis egy ún. „short throw” (rövid vetítési távolságú, más szóval közelről nagy képet vetítő) gépről van szó. Sok hasonló projektor típusjelzésében ezt az „ST” rövidítéssel jelölik. Vannak még kisebb vetítési arányú projektorok is, ezek jelölése „UST” (ultra short throw).

 

Emlékeztetünk arra is, hogy a vetítési arányt az objektív gyújtótávolsága mellett a projektor chipmérete is meghatározza. Ebben a készülékben 0,59”-es (ez átlóméretet jelent) LCD fénymodulátor chipek vannak. Milliméterre átszámolva ez kereken 15 mm, az ennek megfelelő szélesség méret – tudva, hogy a natív képformátum, tehát a chip oldalaránya 16:10 – 12,7 mm. Nincs más dolgunk, mint az ismert fókusztávolságot elosztani a chip szélességével, máris megkapjuk a vetítési arányt: 6,48 mm/12,7 mm = 0,51. Ez a számítás közelítő jellegű (bár ez esetben elég pontos), ám megesik, hogy a névleges chipméret nem pontosan egyenlő a valóban kihasznált (effektív) chipmérettel.

A vetítési arányt az adatlap (specifikáció) gyakran megadja, de ha nem, akkor vagy az itt leírt módon, vagy a használati útmutatóban található vetítési távolság – képméret adatokból (általában táblázatból) meghatározható.  

 

                            Az Epson EB-435W short throw (rövid vetítési távolságú) projektora

 

Durva felosztásban nagylátószögű, normál (standard) és teleobjektívekről beszélünk – ez első közelítésben kis, közepes, ill. nagy („rövid”, „normál”, illetve „hosszú”) gyújtótávolságot jelent. Mindez azonban önmagában erősen viszonylagos. A fókusztávolság néhány milliméter és több száz milliméter között lehet, de csak egy adott projektortípusra nézve szabály, hogy egy nagyobb fókusztávolságú objektív távolabbról vetít ugyanakkora képet, mint egy kisebb fókusztávolságú. Általánosságban ez nem igaz, éppen azért, mert a vetítési arány a chip méretétől is függ. Nézzünk most egy másik példát, ahol a projektor fixen beépített, de változtatható fókusztávolságú, azaz zoomobjektívvel van szerelve.

 

2. példa

 

A Sony VPL-HW50ES házimozi vetítőjét a gyár 1,6-szeres átfogású zoomobjektívvel szállítja. A fókusztávolság f = 18,5 – 29,6 mm, az F-szám = 2,5 – 3,4. Az SXRD chipek átlómérete 0,61”. Az 1. példában bemutatott számítást felesleges megismételnünk, mivel az adatlap megadja a vetítési arányt, TR = 1,37 – 2,19. Ez a vetítési arány kb. a „standard” látószögnek felel meg a zoomtartomány közepén. Az természetes, hogy a fókusztávolság – zoomobjektívről lévén szó – nem egyetlen érték, hanem egy „tól-ig” tartomány, akárcsak a vetítési arány.

Ellenőrzésképpen kiszámíthatjuk, hogy a 0,61”-es, 16:9-es chip szélességi mérete 13,48 mm, és a fókusztávolság alsó és felső értékét ezzel elosztva pontosan az adatlapon feltüntetett TR = 1,37 – 2,19 vetítési arányt kapjuk a nagylátószögűtől a tele állásig. Ebből azt a következtetést is levonhatjuk, hogy a Sony a ténylegesen kihasznált chipméretet adta meg. 

 

                                            A Sony VPL-HW50ES házimozi-projektor

 

Egy zoomobjektíves projektor (a beépített objektíves projektorok többsége ilyen) tehát vetíthet „közelről” is és „távolról” is, pláne, ha nem ragaszkodunk mereven egy adott képmérethez, de professzionális célokra, vagy különleges esetekben a különbség a kétféle pozíció között nem mindig elegendő.

Ha igazán fontos a távolság megválasztása széles határok között, akkor cserélhető objektíves projektorra van szükségünk. Ez azonban már a közepesnél nagyobb vagy jóval nagyobb teljesítményű gépek világa.

 

Cserélhető objektívek

 

A professzionális nagyprojektorokat a gyártók (Barco, Christie, Digital Projection, JVC, NEC, Sony stb.) általában objektív nélkül (vagy egy standard alapobjektívvel) árulják, és opcionálisan akár 6-10 különféle objektívet kínálnak egy-egy projektortípushoz. Ezek készletben vagy külön-külön is megvásárolhatók, a felhasználó igényei szerint. A fix objektívek vetítési aránya pl. tipikusan kb. 0,8 és 8 között változik, de ennél szélesebb is lehet a választék. Emellett több zoomos objektív is szerepel a kínálatban. Nézzünk újra egy találomra választott példát a Barco-tól!

 

3. példa

 

A 3000-es sorozatú LCD projektoraihoz (ezek egyébként már kifutott projektortípusok, de példánkhoz tökéletesen megfelelnek) a Barco a következő „MD” jelű objektíveket gyártotta:

7-féle fix objektív 0,8; 1,2; 2,3; 3,4; 5,0; 6,0; 7,0 vetítési arányokkal. Az F-szám (a Barco szóhasználatában egyszerűen lens aperture) tipikusan 4,3 és 4,7 között van. Ennél nagyobb fényerőhöz (kisebb F-számhoz) túlzottan nagyméretű, rendkívül drága objektíveket kellene készíteni, így inkább a lámpafényerőt növeli meg a Barco, hogy a projektorok fényárama elegendően nagy legyen. A 0,8-as objektív súlya így is 4,32 kg, maximális átmérője 15 cm, hossza több mint 30 cm. Annak, hogy a Barco nem választott kisebb F-számot (ami egyébként kedvezőbb lenne az objektív fényereje szempontjából), más oka is van: a kontraszt és a mélységélesség is kisebb lenne, ami sok esetben előnytelen lehet.

2-féle zoomobjektív is tartozik a készlethez, az egyiknél a vetítési arány 1,7 – 3, a fókusztávolság 113 – 200 mm, az F-szám nagylátószögű állásban 4,3, tele állásban 5,7. A másik zoomobjektív vetítési aránya 3 – 6, fókusztávolsága 200 – 400 mm, az F-szám 4,5, illetve 6,4.

Ebből a rövid áttekintésből látható, hogy ezen zoomobjektívek fényereje tele állásban kisebb (F-száma nagyobb), mint nagylátószögű állásban, és ez nagy általánosságban is így van.

 

Bal oldali kép: Barco CWH 0.81-es prime objektív a CLM-HD6 1-chipes DLP, 6000 lumenes, Full HD projektorhoz

Jobb oldali kép: Barco CLD (1.5 – 2.2)-es zoomobjektív a CLM-R10+ 1-chipes DLP, 10000 lumenes, SXGA+ projektorhoz (képek: Barco)

 

Bal oldali kép: Barco QLCD 0.85-ös prime objektív az iCon H500 1-chipes DLP, 5000 lumenes, Full HD projektorhoz

Jobb oldali kép: Barco XLD (5.5 – 8.5)-ös zoomobjektív a HDQ-2K40 3-chipes, 40000 lumenes, 2K projektorhoz (képek: Barco)

 

A Barco HDQ-2K40 nagyteljesítményű projektor, amelybe beilleszthető a fenti XLD (5.5 – 8.5) nagy gyújtó-távolságú zoomobjektív (kép: Barco)

 

Előtétek (konverziós objektívek), szűrők

 

Előtét-objektíveket vagy konverziós objektíveket a projektorokon főként két esetben használunk:

1) Szeretnénk más fókusztávolságot (más képméretet vagy más vetítési távolságot), mint amit az alapobjektív (prime objektív) megenged. Lényegében egy zoomobjektívet válthat ki a prime objektív és a megfelelő előtét kombinációja.

2) A kép oldalarányát (formátumát) szeretnénk optikai úton megváltoztatni – ez esetben torzító (anamorf) előtétről beszélünk.

 

Az első esetben szükség lehet mind a gyújtótávolság csökkentésére (közelebbről szeretnénk vetíteni), mind a növelésére (távolabbi vetítés). Projektorokhoz ilyen előtéteket több optikai gyártó is kínál, közülük az erre specializálódott – de egyébként mindenféle vetítőobjektívet a legtöbb ismert projektorgyártó számára készítő – Navitar cégnek széles választéka van mindkét feladatra.

A Navitar ScreenStar nevű konverziós objektívjei között a Standard családban találunk 0,65x (50%-kal nagyobb kép), 0,8x (25%-kal nagyobb kép) nagylátószögű, illetve 1,2x (17%-kal kisebb kép), 1,5x (33%-kal kisebb kép) és 3x (67%-kal kisebb kép) tele előtéteket, a Mini családban pedig 0,65x és 0,8x nagylátószögű, illetve 1,25x tele előtéteket. A HD ScreenStar kategóriában 0,65x és 0,8x nagylátószögű előtétek kaphatók.

Az előtétek mechanikai elhelyezése, felszerelése egy külön szerelvénnyel alkalmazkodhat a projektor asztali vagy mennyezeti installációjához, vagy lehet ezektől eltérő is, ha a megrendelő a cégtől valamilyen speciális felerősítést igényel.  

 

       Navitar konverziós objektív felerősítése mennyezetre szerelt projektor esetében (kép: Navitar)

 

Mivel a „széles formátumú” mozi- és házimozi-projektorok túlnyomó többségében a chip-(ek) natív formátuma 1,85:1, illetve 1,78:1 (16:9), a 2,39:1 formátumú Cinemascope filmek vetítésekor a fénymodulátor felülete/pixelszáma nincs kihasználva, alul-felül fekete sáv jelenik meg a képen – így mind felbontásban, mind fényerőben veszteséget szenvedünk. Ennek elkerülésére használják azt a megoldást, hogy a projektor a Cinemascope képet függőleges irányban elektronikusan széthúzza egészen a chip felső és alsó széléig, a projektor objektívje elé helyezett anamorf előtét pedig ugyanilyen arányban vízszintesen széthúzza, ezáltal visszaállítva a szereplők és a tárgyak eredeti arányait. Így végeredményben a helyes, 2,39:1 formátumú kép jelenik meg, kitöltve a képmezőt, és egyúttal kihasználva a teljes chipfelületet, fényerőveszteség nélkül (ámbár a kép eredeti valós felbontását függőlegesen persze nem tudja megnövelni).

 

A professzionális digitális mozivetítőkhöz gyártott anamorf előtétek területén az egyik legismertebb cég az ISK Optics GmbH (korábban ISCO, 2008-tól Schneider Kreutznach Isco Division GmbH).

A házimozi-projektorokhoz széles körben használják a Panamorph cég torzító objektívjeit, köztük a relatíve (de csak relatíve!) olcsó CineVista típust.

 

Panamorph gyártmányú CineVista torzító előtét egy Epson házimozi vetítőre szerelve, a 2,39:1 formátumú filmek fényerőveszteség-mentes vetítéséhez

 

A konverziós objektíveken kívül ebben a szakaszban kell megemlítenünk az objektív elé helyezhető szűrőket, amelyek közül a projektoroknál két fajtát szokás használni. Az egyik a semleges (neutrális) szűrő, amelynek célja a fényerő csökkentése úgy, hogy a fény spektrális eloszlása ne változzon meg.

A másik szűrőfajta a polarizációs szűrő vagy polárszűrő, amelyet elsődlegesen a polarizációs elven működő 3D projektoroknál, illetve ikerprojektoroknál használnak. A polarizált fény lehet síkban polarizált (függőleges vagy vízszintes polarizáció), vagy körkörösen polarizált (balra forgó vagy jobbra forgó). A polarizációs szűrő képes átereszteni a kívánt polarizációjú, illetve blokkolni az ellentétes polarizációjú fényt.

Létezik olyan polarizációs szűrő is, amely mindkét polarizációt váltogatja akár 400 Hz frekvenciával, így egyetlen ilyen eszközt a 120 vagy 144 Hz-en működő projektor elé helyezve, és a szűrővel szinkronizálva kiváló polarizációs 3D vetítés valósítható meg, ha a projektor képes fogadni a szekvenciális 3D jelet.

 

A DepthQ nevű „polarizáció-modulátor” (a Lightspeed Design cég gyártmánya) elektronikusan képes váltani a kétféle polarizációt

 

Offset és lens shift

 

Van még két fogalom, amelyek a fényképezőgépeknél/kameráknál teljesen ismeretlenek, mivel funkcionálisan szükségtelenek, annál fontosabbak azonban a projektoroknál, a vetítőobjektívekkel összefüggésben. Az egyik az offset, a másik a lens shift. Mindkettő valójában a képmodulátor chip (pontosabban a lámpától a microdisplayig terjedő fényút), az objektív és a vetített kép egymáshoz viszonyított helyzetét jellemzi, tehát nem önmagában az objektívről szól, mégis itt indokolt beszélni róluk.

 

Készülnek olyan projektorok, amelyeknél a fénymodulátoron megjelenő kép középpontja, az objektív tengelye és a vetített kép középpontja egy egyenesbe esik (ezek az offset nélküli projektorok). Ezt felfoghatjuk úgy is, mint egy természetesnek mondható elrendezést, hiszen a legkevesebb problémával jár a projektor felépítése szempontjából. Ha azonban meggondoljuk, hogy ilyenkor a projektort pontosan úgy kell elhelyezni, hogy az objektív tengelye a képet a középpontban merőlegesen döfje, akkor feltehetően máris egy elhelyezési gonddal találjuk magunkat szemben. Persze a középpontos elhelyezés nem megoldhatatlan, csak gyakran roppant kényelmetlen.

 

Ehelyett megtehetjük, hogy a projektort egy asztalkára helyezzük (alulról vetítünk), vagy a mennyezetről lefelé lógatjuk (felülről vetítünk), és bizonyos szögben megdöntjük. Ekkor az objektív tengelye, azaz a vetítési irány a merőlegestől eltérő szöget zár be a vetített kép síkjával. (Mindezt egyelőre a vászon függőleges felező síkjában képzeljük, tehát nem feltételezünk oldalirányú elmozdítást a középvonalhoz képest.) Ennek az lesz a következménye, hogy a kép erősen trapéz alakúra torzul, mert a kép teteje szélesebb lesz, mint az alja (vagy fordítva, a mennyezeti vetítésnél).

 

Ha alulról (asztalról), nem pedig a vászon közepére merőleges irányból akarunk vetíteni, az offset nélküli projektort adott szögben meg kell döntenünk. Emiatt a kép alakja téglalap helyett trapéz lesz. Felülről (mennyezetről) vetítve ugyanez a helyzet, csak a trapéztorzítás fordított irányú

 

A trapéztorzítás bizonyos határok között elektronikusan korrigálható, a gyakorlatban olykor még az offsetes projektoroknál (lásd később) is használni kell a korrekciót, de nagy hátránya, hogy a képpontokat a projektornak át kell méretezni, és a felbontás többé-kevésbé romlik. A trapézkorrekció maximális mértékét a projektorok adatlapjain fokokban szokás megadni, külön a függőleges és külön a vízszintes irányra (pl. ±40º függőlegesen, ±16º vízszintesen).

 

A trapéztorzítás (bizonyos határok között) elektronikusan korrigálható. A kép a szabályos téglalap alakot veszi fel, de a képet pixelsoronként át kell méretezni, ami a felbontás romlásához vezet. Az ábra a függőleges trapéztorzítást és korrekcióját szemlélteti

 

Akkor is fellép a trapéztorzítás – csak nem függőleges, hanem vízszintes irányban –, ha a projektort oldalirányban mozgatjuk el a középponthoz képest. Egyes projektorokon van vízszintes digitális trapézkorrekciós lehetőség is, más típusokon nincs ilyen. Ez utóbbi esetben a függőleges középvonalban kell elhelyeznünk a vetítőt – hacsak nem pont az a célunk, hogy torz képet kapjunk.

 

Ha a trapéztorzítást nem elektronikus úton szeretnénk kiküszöbölni, hanem a képminőséget nem rontó optikai úton, akkor az egyik módszer, hogy magában a projektorban kell egymáshoz képest eltolni a fénymodulátor középpontján átmenő merőlegest (esetleg a megvilágító fényút tengelyének megdöntésével kombinálva) és az objektív tengelyét: pontosan ezt nevezzük offsetnek. A szokásos offset akkora, hogy az objektív tengelye kb. a kép alsó szélével, illetve mennyezeti vetítése esetén a kép felső szélével legyen ugyanolyan magasságban. Az offset valójában projektortípusonként változó, de az igaz, hogy nem túlzottal tér el a kép magasságának 50%-ától (lefelé vagy fölfelé), már amennyiben nem offset nélküli a projektor, mert ekkor értelemszerűen 0% offsetről beszélünk.

Az offset hatásának szemléltetése. A projektort nem kell megdönteni, mert az objektív tengelye nem esik egybe a fénymodulátor chip középvonalával, így a kép feljebb kerül. Az ábra az 50%-os offset esetét mutatja, mivel a chip a magasságának felével van lejjebb, mint az objektívtengely, aminek következménye, hogy a kép ugyancsak a magasságának felével tolódik feljebb

 

Pl. az 1. példánkban korábban bemutatott Epson EB-435W vetítő offsetje 61,75%, ami azt jelenti, hogy az objektív tengelye a kép magasságának 11,75%-ával lejjebb (mennyezeti vetítésnél ennyivel feljebb) döfi a kép síkját, mint ahol annak alsó, illetve felső széle van. Az offset értéke tehát pontosan megadja, hogy milyen pozícióból vetíthetünk torzításmentes képet a digitális trapézkorrekció használata nélkül. A közelről vetítő projektoroknál azért jó az 50%-osnál nagyobb offset, mert így a kép alsó szélénél biztonságosan lejjebb (felső vetítésnél feljebb) kerülhet a vetítési tengely és így maga a projektortest is, azaz a projektor biztosan "nem lóg bele" a képbe.

 

A gyakorlatban csak függőleges irányú offsettel (fix optikai eltolással) készülnek projektorok, mivel az oldalirányú vetítés szükségessége csak kivételesen szokott felmerülni. Ha mégis erre van igény, akkor vagy marad a vízszintes trapézkorrekció lehetősége (felbontáscsökkenés árán), vagy pedig a komolyabb projektoroknál elérhető lens shift, amelyről hamarosan beszélni fogunk. Előbb azonban egy ábrán megmutatjuk, hogy hogyan is történik az offset megvalósítása a projektoron belül.

 

Vázlatos példa az offset létrehozásának szemléltetésére a projektoron belül. Itt a megvilágító fénykúp tengelye egybeesik a fénymodulátor középpontján átmenő merőleges egyenessel, amely viszont láthatóan el van tolva az objektív középpontjához képest. Esetünkben az objektív tengelye a chip felső szélét érinti, következésképp a vetített kép alsó szélével van egyvonalban. Az offset a képmagasság 50%-a (ábra: Brennesholtz)

 

A másik, kifinomultabb módszer az objektív és a fénymodulátor microdisplay kölcsönös helyzetének változtatására a lens shift (objektíveltolás). Ez valójában a felhasználó által változtatható offsetet jelenti, éspedig úgy, hogy az objektív kézzel vagy motoros vezérléssel, bizonyos határok között elmozgatható a képalkotó fénymodulátor chip helyzetéhez képest. Ez a mechanikus mozgatási lehetőség általában megtalálható a komolyabb installációs, nagy helyszínekre szánt, mozi- és házimozi, és egyéb speciális projektorokon sokszor mindkét irányban, olykor csak függőleges irányban. Az utóbbi időben az olcsóbb, középkategóriás prezentációs projektorokon is megjelent a lens shift lehetősége.

 

A projektorok elhelyezési rugalmasságát a zoomobjektívek és a cserélhető objektívek mellett a lens shift szolgáltatás tudja a leginkább növelni, hiszen így összességében mindhárom dimenzióban szabadabban pozícionálható egy projektor, a gyakorlatban csaknem korlátlan elhelyezési lehetőséget teremtve. A függőleges objektíveltolás maximális mértékét a V képmagasság százalékában, a vízszintes mértékét pedig a H képszélesség százalékában szokták megadni, a középpontos vetítési pozícióhoz képest (pl. ±65%V vagy ±0,65V, illetve ±25%H vagy ±0,25H). A lens shifttel ellátott vetítők ugyanis „alapállásban” (nulla lens shiftre állítva) offset nélküliek, tehát az objektív tengelye a képet a középpontjában döfi.    

 

Példa a lens shift (objektíveltolás) magyarázatához: egy házimozi-projektor objektívmozgatási lehetőségei. A függőleges és a vízszintes lens shift is meglehetősen széles határok között változtatható. Az objektív helyzetét az egyik irányban egyre inkább eltolva azonban a maximálisnál egyre kisebbé válik az eltolás lehetősége a másik irányban (ábra: Epson)

 

Meg kell azonban jegyeznünk, hogy maximális függőleges és maximális vízszintes objektíveltolás nem állítható be egyszerre. Sőt, ha az egyiket a szélső értékére állítjuk, a másik egyáltalán nem állítható. Az ábrán jól látható, hogy a mozgatási terület egy nyolcszög, a kép ezen belül mozoghat addig, amíg valamelyik éle vagy sarka el nem éri a nyolcszög határoló vonalát. Ha a fenti ábra szerinti projektor esetében a képet pl. magasságának kb. felével feljebb toljuk az objektív függőleges elmozgatásával (a maximum 96% lenne), akkor a vízszintes eltolás lehetősége kb. a képszélesség negyede lesz (a maximális 47% helyett).

 

Összegzés

 

E talán kissé hosszúra nyúlt áttekintés után nemcsak a közvetlenül a projektorobjektívre vonatkozó adatokat tudjuk értelmezni, hanem azokat is, amelyek az objektív és projektor, pontosabban a fénymodulátor microdisplay, illetve az azt megvilágító fényút kapcsolatát jellemzik.

 

Ennek alapján a projektorok specifikációiban szereplő sok új adat és fogalom megértését remélhetőleg elősegítettük. Az objektív fókusztávolsága és F-száma (vagy ennek fordított értéke, az apertúra-arány) és a zoomarány feltehetően sokak számára evidencia, de az talán nem közismert, hogy chipméret és -formátum ismeretében (ezt is tartalmazza minden specifikáció) az olyannyira fontos vetítési arány könnyűszerrel kiszámítható, ha nincs külön megadva. Adott esetben fontos lehet az objektív „fényereje” is, amely a zoomobjektíveknél a legtöbbször csökken a fókusztávolság növelésével. Közvetve az F-szám ad felvilágosítást arról, hogy mire számíthatunk. (A „fényerő” számértéke valójában az F-szám fordított értékének a négyzete.)

Az objektívek minőségi mutatóival (MTF, lencsehibák korrekciója) foglalkozó részt inkább afféle ismerkedésnek szántuk, hogy a Tisztelt Olvasó jobban belelásson az objektívek „lelkivilágába”.

 

További fontos információ a felhasználó számára, hogy az objektív helyzete milyen a fénymodulátor chiphez képest, és ebből következően milyen a vetített kép pozíciója az objektívhez képest. A gyakran szükségszerűen fellépő trapéztorzítás kiküszöbölhető elektronikusan (digitális trapézkorrekció), de kívánatosabb az optikai korrekció, amelynek egyik módja a fix offset alkalmazása, a másik pedig az objektív elmozgatása (lens shift), amelyet szolgáltatásként a fejlettebb és drágább projektorok nyújtják. Ezeknek a fogalmaknak szintén konkrét számértékek (határértékek) felelnek meg, amelyek szerepelnek az adatlapokon.

 

A fent felsorolt adatok birtokában, és a helyiség méreteinek, a vászon méreteinek és elhelyezésének ismeretében tökéletesen fel tudjuk mérni, hogy egy adott projektortípus az elhelyezhetőséget illetően megfelel-e az igényeinknek vagy sem, illetve hogy a vetítési helyszín geometriai adottságaihoz és a minőségi követelményekhez milyen projektor lenne a megfelelő számunkra. 

 

 Nagy Árpád