A PAL-OPTIKA ÉS A FOTÓZÁS

A fotós, legyen hobby, amatőr vagy hivatásos, mindig, akár tudatosan, akár ösztönösen igyekszik az őt körülvevő világot oly módon ábrázolni, mint amilyennek ő azt „látja”; azaz ahogyan a retináján a kép kialakul. Más szavakkal ez azt jelenti, hogy egy fotós mindig csak a világnak egy meghatározott, kis részéről nyerhet ily módon egy időben képet vagyis úgy, mintha egy ablakon át tekintene ki. Ebből viszont szükségszerűen következik, hogy a képsíkban a mélységi vonalak egyike sem lesz párhuzamos a rögzítő felületre (pl. a film síkjára) fektethető egyenesekkel, vagyis a fáziskülönbségekhez kötött információk a távolság növekedésével eltűnni látszanak, és ez vezet az ún. perspektíva-érzet kialakulásához.

Neveltetésünk révén ezen érzet kiváltására olyan ábrázolási módot tartunk a legalkalmasabbnak, melynél a távolsági, mélységi információt hordozó vonalak egy „vízszintesnek” tartott egyenes vonalon, a horizonton elhelyezkedő ún. távolpontokban futnak össze. Ez az ablakon át nézés elvét követő képalkotás nem teszi lehetővé, hogy a képet felvevő személyt, illetve eszközét körülvevő egész teret egyidejűleg ábrázolja, mivel ehhez az kellene, hogy az egész látóterét, amely az egyes látómezők összességét jelenti, egy sík felületre transzformálja, ami azonban matematikailag nem oldható meg.

Ez az ellentmondás azonban feloldható, ha olyan képalkotási stratégiát használunk, melynél csak egyetlen távolpont alakul ki.

Ez akkor valósítható meg, ha a környező teret nem gömbszerűnek, hanem hengeresnek tekintjük. Így megoldható, hogy az egész látótér – és nemcsak annak egy kiválasztott látószögű része (ablaka) – egy kétdimenziós felületen úgy jelenjék meg, hogy ugyanazon 1:1 megfelelés legyen a síkbeli kép pontjai közt, mint a valóságban. Ez a központelvű képalkotásnak nevezett megoldás úgy jön létre, hogy a képtérfogatot elvileg először egy képzeletbeli hengerpalástra vetítjük, melynek sugara megegyezik a mindenkori látótávolsággal, majd az egész így kapott vetületet a henger tengelyére merőleges síkra transzformáljuk. Ennek következében olyan körgyűrű alakú kép jön létre, amelyben a gyűrű szélessége megfelel a képalkotás „függőleges” látószögének, míg a koncentrikus gyűrűk változó „vízszintes” térszögeket jelentenek egy adott „függőleges” térszögben. Más szóval, ezek a gyűrű alakú képek a háromdimenziósan látott geometriai viszonyok kétdimenziós vázát szolgáltatják, vagyis a háromdimenziós látótérben fellépő „mélységbe tűnés” jelenségét, a perspektíva érzetet kétdimenziós felületen, egy pontba való összetartás révén érik el.

Az első ilyen, központelvű leképezést pásztázás nélkül lehetővé tevő optikát 1878-ban Mangin francia csillagász alkotta meg. Azóta számos szabadalom jelent meg az ilyen jellegű képalkotó optikákról. A teljesség igénye nélkül abc sorrendben megemlítenénk néhányat: Akira Aoki, V. Baumann, Botka P., H. Brachvogel, R.E. Buchele, G. Falbel, Majoros S., A. Merlé, H. Schultz, E. Stechmesser.

Ezen megoldások közös hibája – és ebből eredő hátránya – az volt, hogy bár gyűrű alakú képet szolgáltattak, az optika megszerkesztésénél mindig az ablakon át nézés elvéből, vagyis derékszögű koordináta-rendszerű vetítésből indultak ki – a látószöget akarták növelni – nem pedig a központelvű képalkotás gondolatából, amely 360°-os látószögű, azaz polár koordinátával leírható vetületet ad.

Az általam kidolgozott panoramikus gyűrűs lencse, a PAL (Panoramic Annular Lens) megalkotásakor az utóbbi elvből indultam ki, főleg azért, mert a lencsét nemcsak képalkotásra, hanem méréstechnikai célokra is alkalmazni kívántam. Ennek következtében egy olyan képalkotó tömb jött létre, melynél a képtömböt körülvevő háromdimenziós térről az optika belsejében egy háromdimenziós miniatűr képtérfogat jön létre, mint ahogyan ezt az ábra szemlélteti.

Ezt a térfogatot kell azután megfelelő relay (kiegészítő) lencsével a film síkjára, vagy a video fényérzékelő targetjére kivetíteni. Ebből viszont adódik, hogy ha egyszer ezeken a felületeken éles képet kapunk, további fókuszálásra már nincs szükség, mert a PAL-optika felületétől a végtelenig éles a kép.

Mivel a PAL-optikával készült gyűrűs kép a környezetet polár koordinátákban írja le, viszonylag egyszerű szoftver segítségével átalakítható a megszokott derékszögű koordináta-rendszerű képpé, azonban figyelni kell arra, hogy az így kapott téglalap baloldali és jobboldali képpontjai azonosak.

A PAL-optikának elsősorban a képalkotást igénylő méréstechnikai problémák megoldásánál van szerepe és jelentősége. Példaként említeném meg a SEDSAT-1 mikro-műhold helyzetmeghatározó műszerét, a PALADS-t, ahol a PAL-optika azon tulajdonságát használják fel a műhold mindenkori helyzetének meghatározására, hogy egyidejűleg látja a Földet és a csillagokat.

Greguss Pál