Zoom s rozsahem 70-300mm v roce 2005 nahradil v nabídce firmy Canon starší model EF 75-300/4-5.6 IS USM. Objektiv má nový optický stabilizátor obrazu se dvěma módy činnosti ( všesměrový a stabilizaci v jedné ose pro snímání pohyblivých objektů ) a rychlejší ostření s pohonem USM. Opticky svého předchůdce výrazně převyšuje, mimo jiné díky použití členu s nízkou disperzí ( UD ) pro snížení barevné vady. Zároveň je nový objektiv menší a lehčí.

Technické údaje podle výrobce :

• rozsah ohniskové vzdálenosti 70 - 300 mm
• maximální apertura f/4 - f/5.6
• 15 optických členů v 10 skupinách, 1 UD člen
• nejkratší vdálenost zaostření 1.5 m
• šestiskupinový rotační zoom, úhel otáčení 84°
• ostření USM prstencem vpředu
• průměr 76.5mm, délka 142.8mm
• hmotnost 630g

S výjimkou stabilizátoru obrazu a USM pohonu ostření je objektiv v tom nejjednodušším a nejlevnějším mechanickém provedení, jaké firma Canon u zoomů používá. Souvisí s tím následující vlastnosti :

• hlavní díly konstrukce jsou plastové
• přední část se při změně ohniskové vzdálenosti vysouvá
• přední část se při ostření vysouvá a otáčí
• není možné ostřit ručně při zapnutém AF ( nemá funkci "Full Time Manual" )
• v mechanismu ostření jsou značné vůle
• výsuvný tubus přední části má vůli v radiálním směru - jeho osa nemusí přesně souhlasit s osou zadní části

Tubus přední části se při ohniskové vzdálenosti 300mm vysouvá o 54mm a značně mění vzhled i vyvážení sestavy s fotoaparárem, obzvláště s namontovanou sluneční clonou ( v mém případě spíše rosnicí ). Bohužel se v tomto případě může projevit vůle pohyblivých částí vyosením předních optických členů, které navíc závisí na poloze fotoaparátu. Výrobce si toho je vědom, protože první verze objektivu byla z tohoto důvodu stažena z prodeje a prodané kusy byly zákazníkům zdarma upraveny. Podrobnosti jsou dostupné na stránce výrobce. Přestože jsem testoval objektiv z nové série, která již touto vadou údajně není postižena, výsledky testu ukazují, že optika při plně vysunutém zoomu stále není zcela souosá. Splňuje však kriteria pro "spotřební" kategorii objektivů.

Dalšími nepříjemnými důsledky příliš lehkého chodu zoomu i ostření jsou obtížnost manuálního ostření při maximální ohniskové vzdálenosti ( na to, jak je při f=300mm ostření citlivé, je v něm příliš velká vůle ) a možnost samovolného pohybu zoomu vlastní vahou výsuvné části při svislé poloze objektivu. Zoom je možné zajistit v nejkratší poloze ( 70mm ), aby se nevysouval při přenášení fotoaparátu, ale při f=300mm nelze zabezpečit, aby se zoom nezasouval při fotografování objektu v nadhlavníku. U svého exempláře jsem problém vyřešil vlepením proužku "sametové" černé tapety do přední objímky kolem výsuvného tubusu. Tím je poměrně široká mezera chráněna před prachem a rosou a zároveň se mírně zvýšilo tření při vysouvání tubusu, takže nastavení zoomu a zaostření se samovolně nemění bez ohledu na polohu fotoaparátu.

Vstupní čočka objektivu má průměr 52mm. Je tedy zřejmé, že údaj o světelnosti f/5.6 při f=300mm není zcela přesný. I při velmi kvalitních antireflexních vrstvách bude výsledná světelnost přibližně f/6.

Testovací fotografie noční oblohy

Vada je lépe vidět na výřezu středu a rohů pole v měřítku 1:1 z testovacího snímku expozicí 8sec. ( Canon EOS 20D, cca 6.3um/pixel ). Další testy ukázaly, že problém je opravdu v uložení výsuvné části zoomu. Při kratší ohniskové vzdálenosti se totiž vada neprojevuje a při vysunutém zoomu částečně závisí na poloze objektivu.

Až na tento problém, který se výrazněji projevuje jen v jednom rohu snímku, mohu však výsledek prvního testu na hvězdách hodnotit jako přijemné překvapení - obraz je celkově lepší, než jsem čekal.

Vinětace

Zprůměroval jsem několik snímků denní oblohy, pořízených při ohniskové vzdálenosti 300mm a cloně f/5.6 s různým natočením fotoaparátu. Výsledek posloužil jako "flatfield" k výše zmíněným snímkům noční oblohy. Obrázek vpravo je zmenšeninou celého pole APS-C s 5x zvýšeným kontrastem ( vybráno 20% rozsahu úrovní původního snímku ). Je vidět, že vinětace není zcela symetrická, levý horní roh je nejtmavší. I v tomto rohu však pokles intenzity činí méně, než 15% z maximální intenzity uprostřed pole ( v původním snímku bez zvýšení kontrastu ), což je přijatelná hodnota - např. mé astronomické dalekohledy vinětují více, i když tam je na vině zejména úzká šachta fotoaparátu. Nesymetrie zastínění opět ukazuje na problém s osovou symetrií přední části objektivu.

Při ohniskových vzdálenostech pod 200mm nebo při zaclonění objektivu o jedno clonové číslo je již vinětace nepozorovatelná.

Test MTF ve středu pole

Test byl proveden fotografováním "Koren 2003 lens test chart" s použitím automatického ostření objektivu ( AF ) při umělém osvětlení relativně dlouhými expozicemi a při plně otevřené cloně. Výsledky jsou tedy ovlivněny přesností AF, která je při slabém osvětlení horší zejména u delších ohniskových vzdáleností. Dalším faktorem je rozlišovací schopnost samotného fotoaparátu Canon EOS 20D - při hustotě čar nad 30 lp/mm se již viditelně projevuje aliasing i vliv zabudovaného antialiasing ( AA ) filtru. Nebyl tedy testován samotný objektiv, ale celý systém včetně AF. Vzhledem k nedokonalosti metodiky nelze brát získané hodnoty absolutně.

Graf ukazuje závislost MTF ve středu pole na hustotě čar pro následující nastavení :

• ohnisková vzdálenost 70mm, clona f/4.0, expozice 0.3 sec.
• ohnisková vzdálenost 100mm, clona f/4.5, expozice 0.4 sec.
• ohnisková vzdálenost 135mm, clona f/5.0, expozice 0.5 sec.
• ohnisková vzdálenost 200mm, clona f/5.0, expozice 0.6 sec.
• ohnisková vzdálenost 300mm, clona f/5.6, expozice 0.8 sec.

I přes nepřesnost metodiky je možné z grafu učinit následující závěry :

• Objektiv kreslí velmi kontrastně v celém rozsahu zoomu ( vysoké hodnoty MTF pro nízkou hustotu čar )
• Při ohniskových vzdálenostech do 135mm má objektiv ve středu pole výbornou rozlišovací schopnost a křivky v podstatě kopírují možnosti samotného fotoaparátu při dané apertuře
• Při ohniskových vzdálenostech 200 a 300mm je rozlišovací schopnost horší, což však může být způsobeno horší přesností AF při slabém osvětlení. K této úvaze mne vede fakt, že fotografie, pořízené při lepším osvětlení a f=300mm jsou subjektivně ostřejší, než použitý testovací snímek.
• I relativně horší výsledky pro f=300mm jsou dobré ve srovnání s běžnými "spotřebními" objektivy. Odpovídají např. hodnotám, uváděným pro klasický objektiv Zeiss Sonnar 300/4.

Test MTF v celém poli

Pro test jsem vytiskl čárové rastry s jednotnou hustotou čar, složené z polí, obsahujících čáry ve čtyřech různých směrech ( otáčení o 45° ). Z několika listů jsem složil testovací plochu pro celé pole snímku při hustotě čar 35 lp/mm. Tato hustota byla zvolena vzhledem k možnostem fotoaparátu Canon EOS 20D - při vyšší hustotě se již příliš projevuje aliasing a vliv AA filtru. Plocha byla fotografována při umělém osvětlení s použitím AF ohniskovými vzdálenostmi 70, 135 a 300mm. Byl vyhodnocem přenos modulace uprostřed snímku a ve vzdálenostech 6, 10 a 12mm ve čtyřech různých směrěch od středu, pro všechny čtyři směry čar. Abych eliminoval pokles kontrastu šikmých čar vlivem senzoru i tiskárny, předpokládal jsem, že objektiv ve středu pole netrpí astigmatismem a přenormoval jsem uprostřed obrázku kontrast šikmých čar na kontrast svislých a vodorovných čar. MTF pro všechny směry čar tedy uprostřed obrázku vychází stejně. Tím jsem se dopustil jisté nepřesnosti, na absolutní přesnost měření si však nečiním nárok.

Křivky znázorňují průběh MTF pro 35 lp/mm v závislosti na vzdálenosti od středu pole. Barevně jsou rozlišeny směry od středu snímku :

• k levému hornímu rohu : modrá
• k pravému hornímu rohu : zelená
• k levému dolnímu rohu : fialová
• k pravému dolnímu rohu : červená

Graf pro ohniskovou vzdálenost 70mm a clonu f/4.0 ukazuje mírný pokles rozlišovací schopnosti směrem k okrajům pole, hodnoty jsou však v celém poli velmi dobré. Trochu hůře vychází jen pravý dolní roh snímku. Křivky shodných barev jsou ( v rámci přesnosti měření ) podobné, astigmatismus se tedy v obraze neobjevuje. Je zajímavé, že nejlepší je rozlišeni v levém dolním rohu pole, kde se při ohniskové vzdálenosti 300mm v testu na hvězdách projevoval výrazný astigmatismus ( viz obrázek výše ). To opět potvrzuje vliv vyosení přední části objektivu při f=300mm. Tato část byla při f=70mm zasunutá a při zaostření na krátkou vzdálenost také jinak otočená.

Graf pro ohniskovou vzdálenost 135mm a clonu f/5.0 ukazuje velice vyrovnanou rozlišovací schopnost v celém poli. Astigmatismus se v žádném směru výrazně neprojevuje. Objektiv se uprostřed rozsahu zoomu vyrovná i kvalitním objektivům s pevnou ohniskovou vzdáleností. Nejnižší rozlišovací schopnost se paradoxně objevuje v pravém horním rohu snímku, který v testu na hvězdách při f=300mm vycházel ze všech rohů nejlépe. Opět se potvrzuje vliv vysunutí a otočení přední části objektivu.

Graf pro ohniskovou vzdálenost 300mm a clonu f/5.6 ukazuje dobrou rozlišovací schopnost s výjimkou rohů snímku. Nejhorší je levý dolní roh, kde se ve shodě s testem na hvězdách ukazuje nizká rozlišovací schopnost ve třech ze čtyř směrů čar ( jediné místo v celém testu, kde MTF pro 35 lp/mm klesá pod 20% ) a zároveň silný astigmatismus - čtvrtá fialová křivka se kryje s červenými křivkami a ukazuje vysoké rozlišení šikmých čar ve směru ke středu snímku.

Nejlépe vychází rozlišení v pravém dolním rohu pole. Rozdíly kvality zobrazení v jednotlivých rozích jsou tedy opačné, než v grafu pro ohniskovou vzdálenost 70mm.

MTF pro 35 lp/mm ve středu pole při f=300mm vychází vyšší, než v předchozím testu. To ukazuje na pravděpodobný vliv přesnosti AF.

Křivky na obrázku vlevo znázorňují závislost průměrné MTF pro 35 lp/mm na vzdálenosti od středu pole. Každý bod je průměrován ze šestnácti hodnot - čtyř směrů od středu a čtyř směrů čar testovacího obrazce.

Výsledek lze shrnout tvrzením, že v kategorii "spotřebních" objektivů je rozlišení tohoto zoomu v celém rozsahu ohniskových vzdáleností dobré a uprostřed rozsahu vynikající. Z grafu však není vidět fakt, že poměrně nízké rozlišení v kraji pole při f=300mm je průměrem 13 vyšších hodnot a třech velice špatných výsledků pro levý dolní roh snímku.

Poslední graf ukazuje hodnoty maximálních relativních rozdílů v kontrastu jednotlivých směrů čar obrazce v daných vzdálenostech od středu. Tato poněkud amatérsky definovaná veličina charakterizuje astigmatismus v nejhůře vykreslených bodech obrazu.

Všechny hodnoty lze považovat za přijatelné s výjimkou okraje pole při ohniskové vzdálenosti 300mm, kde výsledek kazí levý dolní roh snímku.

Další testy na hvězdách

Testy zobrazení hvězdných polí při kratších ohniskových vzdálenostech jsem provedl na částech Mléčné dráhy. Při fotografování mlhovin v souhvězdí Labutě objektivy s kratší ohniskovou vzdáleností bývá problém ve velké hustotě hvězd, které jsou při expozicích, potřebných pro zobrazení mlhovin, přeexponované ( mají větší průměr ) a fotografované objekty mezi nimi zanikají. Velmi tedy záleží na rozlišovací schopnosti a přenosu kontrastu.

Pořídil jsem snímky Řasových mlhovin v Labuti s okolím při ohniskové vzdálenosti 140mm a okolí hvězdy Sadr se Srpkovou mlhovinou při ohniskové vzdálenosti 190mm. V obou případech byla clona plně otevřená.

Potěšilo mne, že na obou fotografiích je i přes husté hvězdné pole vidět poměrně slabé mlhoviny. Na následujícím obrázku je srovnání výřezů 1:1 ( Canon EOS 20D, cca 6.3um/pixel ) z fotografií testovaným zoomem a objektivem Zeiss Sonnar 135/3.5, zacloněným na f/4 :

Neastronomické fotografické testy

Další testovací snímky s ohniskovou vzdáleností 300mm byly fotografovány s nastavením, pro které je objektiv primárně určen : při dostatku světla se zapnutým automatickým ostřením i stabilizátorem obrazu ( z ruky ). Snímku květin ze vzdálenosti přes 5 metrů časem 1/250sec. s clonou f/5.6 v podstatě není co vytknout.
Na výřezech 1:1 z blízkosti středu snímku a z levého dolního rohu je vidět, že střed obrazu je, vzhledem k rozlišovací schopnosti fotoaparátu Canon EOS 20D, téměř dokonalý. Včela v levém dolním rohu ( který v ostatních testech vychází nejhůře ) by mohla být vykreslena lépe, musela by ovšem být v rovině, na kterou bylo zaostřeno.

Tím se zároveň vysvětluje, proč rohy formátu u "spotřebních" objektivů nejsou tak důležité - na většině běžných snímků obraz v rozích stejně není ostrý, nezávisle na kvalitě optiky.

Fotografie Měsíce nízko nad obzorem byla pořízena také z ruky, bez opory, s pomocí AF a IS. Expozice 1/125sec. při cloně f/5.6 a citlivosti ISO 400. Vlevo je výřez 1:1 bez úprav, jen s posunutými úrovněmi barev pro neutrální odstín. Vím, že jako "astronomický" snímek by tento obrázek zasloužil kritiku, byl ovšem pořízený bez astronomického vybavení i bez stativu a Měsíc na senzoru fotoaparátu zabíral na výšku zhruba 2.5mm. Použité "neastronomické" vybavení si tedy podle mého názoru za tento výsledek zaslouží obdiv.

Závěr

Canon EF 70-300/4-5.6 IS USM je relativně levný objektiv, vybavený USM pohonem ostření a účinným stabilizátorem obrazu. Optika je velmi dobrá, "spotřební" kategorie objektivu je patrná zejména v mechanické konstrukci.

Kresba ve středu pole se ostrostí a kontrastem vyrovná kvalitním objektivům s pevnou ohniskovou vzdáleností. Vinětace je přijatelná a objektiv prakticky nemá barevnou vadu. Obraz v okrajích snímku formátu APS-C je poznamenán astigmatismem, zejména na horním konci rozsahu ohniskových vzdáleností. Charakter vad se mění v závislosti na poloze objektivu, na ohniskové vzdálenosti i na zaostření. Zasažena je však pouze poměrně malá část snímku v rozích formátu.

Objektiv standardní řady EF je určen pro všechny zrcadlovky EOS, včetně kinofilmových. Z testů je zřejmé, že zoom nevykreslí kvalitně ani celý formát APS-C, pro formát kinofilmu jej tedy nelze doporučit - vady v okrajích snímku by byly výraznější.

Je třeba upozornit, že s výjimkou posledních "neastronomických" testů objektiv nebyl používán v poloze, pro kterou je primárně určen - vodorovně, upevněný k fotoaparátu, případně držený za fotoaparát a prstenec zoomu. Při fotografování oblohy byla sestava s fotoaparátem v nejrůznějších úhlech směrem vzhůru a nestandardně natočená kolem osy objektivu. Při snímání čárových testů byla sestava položená na vodorovné desce, opřená nejen fotoaparátem, ale i sluneční clonou na objektivu. To mohlo při "lehké" mechanické konstrukci ovlivnit vyosení předních optických členů ve výsuvné části zoomu a tím i kresbu v okrajích pole.

Všechny testy byly provedeny při plně otevřené cloně objektivu. Lze předpokládat, že s vyššími clonovými čísly se zlepší i kresba v okrajích pole. S maximální aperturou při maximální ohniskové vzdálenosti je možné objektiv s úspěchem použít pro fotografování hvězdné oblohy, pokud nevyužijeme rohy snímku, kde je patrný astigmatismus. Po oříznutí snímku na čtvercový formát ( strana odpovídá výšce formátu APS-C ) jsou vady zanedbatelné i při f=300mm a f/5.6.

Osobně vidím tento objektiv jako žhavého kandidáta např. na dlouhé cesty za zatměními Slunce. Při kvalitě kresby ve středu pole bude ohnisková vzdálenost 300mm stačit pro dostatečné zvětšení Slunce ve výsledných snímcích a na tmavých rozích formátu nebude příliš záležet. Důležitou vlastností pro dlouhé cesty je fakt, že objektiv se, na rozdíl od Sonnaru 300/4 nebo malých dalekohledů, vejde i s fotoaparátem do běžného fotografického pouzdra na rameni.

Zpět na hlavní stránku fotografických experimentů