Aukkosuhde

Aukkosuhde eli f-luku on optiikassa käytetty dimensioton suure, joka kuvaa optisen järjestelmän polttovälin ja sisään tulevaa valoa rajoittavan aukon suhdetta.

Aukkosuhde yhden aukkoarvon välein pienenevässä aukossa. Jokaisella askelella aukon pinta-ala on puolet edellisestä. Todellinen tarkka suhdeluku olisi itse asiassa kahden neliöjuuri (~1,4142).

Valokuvauksessa kameran objektiivin suurimman aukon aukkosuhteesta käytetään nimitystä valovoima.

Kaava ja merkintäMuokkaa

Optisen järjestelmän aukkosuhde   saadaan kaavalla[1]

 

jossa   on polttoväli ja   valon sisääntuloaukon halkaisija. Esimerkiksi 100 mm polttovälillä aukkosuhde f/4 tarkoittaa aukon halkaisijan olevan 25 mm.

Aukkosuhde ilmoitetaan tavallisesti merkinnällä f/x, jota on tapana kohdella yksittäisenä merkkinä ("f-luku"). Muita vakiintuneita merkintätapoja ovat 1/x ja  x ja myös Fx. Aukkosuhde f/16 voidaan siis merkitä myös esimerkiksi 1/16,  16, F16 tai "aukko 16".

Joidenkin kameravalmistajien merkintätapa Fx on sikäli huono, että F on optiikassa polttopisteen tunnus. Merkintätapa ei myöskään vihjaa suhdelukuun (jakolaskuun) samalla tavalla kuin merkintä f/x.

Vaikutus kuvaanMuokkaa

Optisen järjestelmän piirtämän kuvan syväterävyysalue kasvaa aukon halkaisijan pienentyessä eli f-luvun kasvaessa.

Aukon koko vaikuttaa myös kuvan tarkkuuteen linssien ominaisuuksista riippuvalla tavalla. Äärimmilleen avatulla aukolla järjestelmän piirtämään kuvaan vaikuttavat optiset vääristymät eli aberraatiot, kun taas hyvin pienen aukon läpi kulkeva valo diffraktoituu. Tavallisilla kameraobjektiiveilla terävin piirto saavutetaan yleensä noin f/5,6–f/8 alueella. Lyhyen polttovälin laajakulmalinsseissä suuri aukko aiheuttaa usein vinjetointia eli kuvan reunojen tummumista.

Kennon kokoMuokkaa

Kennon koon perusteella lasketaan usein objektiivin niin sanottu kinokennovastaavuus, mikä yksinkertaistaa objektiivin polttovälin ja valovoiman ymmärtämistä. Syy on historiallinen: valokuvaus on perinteisesti pohjautunut 35 mm kinokennoon, minkä vuoksi polttoväli ja f-luku hahmotetaan nimenomaan suhteessa kinokennorunkoihin. Ilman vastaavuuslaskentaa olisi vaikea arvioida, miten jokin tietty objektiivi käyttäytyy eri kokoisten kennojen kanssa käytettynä.

Kun polttoväli ja f-luku kerrotaan niin sanotulla rajauskertoimella, saadaan polttoväli ja f-luku, jota kinokennokamerassa olisi käytettävä vastaavan kuvapiirron aikaan saamiseksi (kuvan leveyskulma ja valotus). Vaikka objektiivin ominaisuudet eivät muutu, sen piirtämän kuvan koko suhteessa kennoon ja kennolle tuleva kokonaisvalomäärä riippuvat luonnollisesti kennon koosta. On huomattava, että kennon koko vaikuttaa samansuuruisesti sekä näennäiseen polttoväliin että aukkosuhteeseen (f-lukuun).

Esimerkiksi objektiivia, jonka polttoväli on 50 mm ja aukkosuhde f/1,8 kinokennokamerassa vastaa APS-C kroppikennokamerassa objektiivi, jonka polttoväli on 33,3 mm ja aukkosuhde f/1,2 (rajauskerroin 1,5). Tällöin kennolle piirtyvän kuvan koko ja valovoima ovat molemmissa tapauksissa samat. Toisin sanoen jos kennojen pikselimäärät ja ISO-herkkyydet ovat samat, tulisi lopputuloskuvankin olla samanlainen (poislukien kohinaominaisuudet ja muut mahdolliset eroavuudet).

Toisaalta jos 50 mm f/1,8 objektiivia käytetään 1,5-kertoimen kroppikennorungossa, sen piirtämä kuva vastaa 75 mm f/2,7 objektiivia kinokennorungossa. Vastaavasti iPhone 5s:n objektiivin kroppikerroin on 5,64. Linssin aukoksi mainostetaan f/2,2 ja polttoväliksi 4,12 mm. Kertoimella korjattuna, verrattuna 35 mm kinokennoon, aukkovastaavuus on f/2,2 x 5,64 = f/12,4 ja polttoväli 4,12 mm x 5,64 = 23,2 mm. Linssin kinokennovastaavuus on siten 23 mm f/12 (näennäinen polttoväli ja aukko).

LähteetMuokkaa

  1. Young & Freedman: University Physics with Modern Physics, 11. painos, s. 1315. Pearson, 2004. ISBN 0-321-20469-7. (englanniksi)