Объективы, часть II. Характеристики и свойства объективов

Понимание природы света даёт большое преимущество в производстве отличных фотографий. То как свет взаимодействует с объективом – пожалуй наиболее важная отправная точка. В этой статье мы рассмотрим конструкцию фотообъективов, что позволит вам в частности понять какими составляющими определяется их цена.

Выбор объектива для покупки может быть нелегкой задачей, ведь есть столько факторов для оценки: качество сборки, стоимость, диафрагма, стабилизация изображения, но чем же на самом деле один объектив отличается от другого?

Группы, элементы и какое это имеет значение

Каждый объектив состоит из отдельных линз, называемых «элементы». Смысл использования многих элементов в том, чтобы уменьшить аберрации, чтобы изображение было лишено недостатков.

Линзы различных размеров и форм сгруппированы вместе чтобы по-разному преломлять свет различной длины волн и позволять свету сводиться, и, таким образом, уменьшать аберрации. Представьте себе прохождение света через призму, когда он входит под одним углом, преломляется стеклом, и затем выходит в другом направлении.

Каждый стеклянный элемент различной формы по-разному преломляет свет, что позволяет дизайнерам объективов управлять прохождением света. Группировка элементов, складывание линз различной формы одна на другую, дает возможности лучшего контроля света и уменьшения искажений.

Типы элементов

Большинство линз имеют изогнутую поверхность и называются сферическими поскольку они соответствуют небольшому участку поверхности сферы. Исторически они были недороги и просты в изготовлении простым шлифованием, но их конструкция допускает искажения световых волн и приводит к несовершенствам изображения.

Эти дисторсии уменьшены в более высококачественных объективах с использованием асферических линз, о которых я расскажу позже.

Апохроматические (APO) элементы используются в основном в телеобъективах. Длиннофокусные объективы особенно восприимчивы к хроматическим аберрациям, которые приводят к снижению контрастности и резкости изображений. Апохроматический элемент сводит свет трех цветов – зеленый, синий и красный в одной плоскости, что снижает искажения.

Топовые объективы также содержат «плавающие» внутренние элементы, перемещающиеся в зависимости от фокусного расстояния чтобы уменьшить кривизну поля, вызывающего потерю резкости по краям кадра.

Читаем название объектива. Технологии объективов Nikon

Какое фокусное расстояние у объектива, какая светосила? Подойдет ли он к вашей фотокамере? Всё это можно узнать из названия объектива. Научимся его читать. Прежде всего, в названии объектива указан производитель. Объективы производства компании Nikon называются Nikkor — это фирменное название семейства оптики. В названии объектива это слово может употребляться наравне с названием фирмы-производителя.

Остальное название объектива строится из аббревиатур, обозначающих те или иные технологии и стандарты, и числовых характеристик: фокусное расстояние и светосила.

Мы уже знаем, что фокусное расстояние объектива обозначается в миллиметрах. В случае с зум-объективами указывается самое короткое и самое длинное фокусное расстояние данного через тире. Например: “18 — 55мм”. Если перед нами фикс-объектив, то и его фокусное расстояние обозначается одним числом. Например: “50 мм”. Светосила объектива, как и фокусное расстояние, может быть постоянной и переменной. У некоторых зум-объективов встречается переменная светосила. Тогда так же через черточку указывается светосила объектива при самом коротком фокусном расстоянии и на самом длинном. К примеру: F/3.5-5.6. Если же объектив обладает постоянной светосилой, светосила обозначается одним числом. Например: “F/1.4”.

Среди аббревиатур в названии современного объектива от Nikon могут использоваться следующие:

AF (Autofocus) — автофокусные объективы без встроенного мотора для автоматической фокусировки. Используют мотор, встроенный в фотокамеру. Не все современные фотоаппараты имеют встроенный мотор для фокусировки: у бюджетных аппаратов Nikon его нет.

Такие объективы называются “отверточными”, как и фотокамеры, обладающие встроенным мотором фокусировки. Такое название получено из-за того, что привод автофокуса, выглядывающий из байонета фотоаппарата, похож на отвертку. Этот привод крутит специальный “винтик” на объективе, тем самым перемещая группы линз и наводя объектив на резкость.

Байонет камеры без встроенного привода фокусировки.

Байонет камеры со встроенным приводом фокусировки. Красным квадратом выделена та самая “отвертка”, обеспечивающая связь между объективом типа “AF” и встроенным мотором фокусировки.

Если такой объектив будет установлен на фотокамеру без встроенного привода фокусировки, автофокус не будет работать. Будет возможна только ручная фокусировка.

На сегодня встроенный привод фокусировки имеют фотокамеры начиная с Nikon D7100 и старше: Nikon D600, Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810, Nikon D4, Nikon D4s.

Не имеют встроенный привод фокусировки камеры младше Nikon D7100: Nikon D3200, Nikon D3300, Nikon D5200, Nikon D5300 и другие.

На сегодня “отверточные” объективы считаются практически устаревшими, все новые объективы оснащаются собственными моторами и имеют аббревиатуру “AF-S”.

AF-S (AF-Silent Wave Motor) — автофокусный объектив со встроенным мотором автофокуса. При использовании такого объектива автофокус будет работать на любой цифровой зеркальной фотокамере Nikon.

SWM (Silent Wave Motor) — ультразвуковой мотор фокусировки. Используется в объективах стандарта AF-S.

G (G-type) — Объективы без кольца управления диафрагмой. Кольцо управления не нужно при использовании современных фотоаппаратов, поэтому от него решили избавиться. Однако, объективы серии G не получится использовать на старых, полностью механических фотоаппаратах типа Nikon FM3a, Nikon FM10

Micro (Macro) — предназначенные для макросъемки объективы. Обладают короткой минимальной дистанцией фокусировки, что позволяет снимать предметы очень крупным планом.

PC-E (Perspective Control) — тилт-шифт объективы, объективы с коррекцией перспективы.

ED — в объективе использованы специальные линзы для снижения хроматических аберраций.

AS — в объективе используются асферические линзы.

IF (Internal focus) — объектив с внутренней фокусировкой. При фокусировке передняя линза объектива остается неподвижной. Таким образом повышается надежность объектива.

RF (Rear Focusing) — почти то же самое, что IF. Только фокусировка осуществляется задними оптическими элементами с малым весом, а значит занимает меньше времени.

DC (Defocus Control) — функция контроля зоны нерезкости. Включив ее, можно добиться более красивого боке.

VR (Vibration Reduction) — очень важная функция: стабилизатор изображения.

N (Nano Crystal Coat) — за счет нанесения на линзы объективы нанокристаллов уменьшается подверженность объектива к бликам, получается более контрастное изображение.

AF-D, D (AF-Distance Information) — объективы, передающие камере информацию о дистанции до объекта. Сегодня эта возможность есть у всех объективов. Объективы, маркирующиеся аббревиатурами AF-D и D — это не самые новые объективы.

DX — объектив разработан для камер с матрицами формата APS-C. Объектив проецирует изображение небольшого размера, как раз для уменьшенной матрицы APS-C. Так что если поставить его на камеру с полнокадровой матрицей (а это вполне возможно), по краям кадра будет очень сильное затемнение. Современные полнокадровые камеры Nikon имеют режим совместимости с DX-оптикой. В таком режиме фотокамера будет получать изображение не со всей площади матрицы, а с области, равной по площади матрице формата APS-C. То есть никакого виньетирования (затемнения краев) не будет, но и полнокадровый аппарат превратиться в кроп-камеру.

FX — объектив, разработанный для использования с полнокадровыми фотоаппаратами. В полной мере может использоваться и с камерами APS-C.

CX — объективы, разработанные для использования с фотокамерами системы Nikon 1. Несовместимы с зеркальными аппаратами Nikon, имеющими байонет Nikon F.

Теперь мы запросто сможем расшифровать названия объективов Nikkor, узнать об их основных характеристиках, технологиях и стандартах.

Подробнее с технологиями и аббревиатурами, использующимися в названиях объективов можно познакомиться на сайте Nikon: https://www.nikon.ru/ru_RU/product/nikkor-lenses/glossary

На этом тема изучения объективов не окончена. В следующих уроках нам предстоит узнать как классифицируются объективы по углу обзора, как меняется передача пространства и перспективы на объективах с различным фокусным расстоянием, как работать с глубиной резкости.

Литые и шлифованные линзы

Способ производства оптических элементов объективов также оказывает влияние на качество изображений, которые они способны создавать. Существуют три основных способа производства, первый из которых – шлифование и полировка асферических линз. Процесс шлифовки и полировки стекла является трудоемким и дорогим, поэтому такие линзы встречаются только в профессиональных объективах. Canon использует такие элементы большого диаметра для своих объективов L-серии чтобы обеспечить высокую разрешающую способность при падении света под любым углом.

Элементы следующего уровня – это литые асферические линзы, или в терминологии Nikon – линзы точной формовки (PGM). Стекло нагревается до такой степени, что может быть сформована асферическая поверхность. Это делается с помощью штампа или формы. Nikon утверждает, что высокая степень точности таких линз несомненна в связи с тем, что каждый элемент измеряется в микронах – это 1/1000 мм. Линзы этого типа менее дороги в изготовлении и, в следствии этого, могут быть найдены в объективах для продвинутых любителей и энтузиастов.

Третий из наиболее распространенных методов изготовления оптических элементов – это гибрид из стеклянной линзы, покрытой асферическим пластиком для придания формы. Эти линзы чувствительны к изменениям окружающей среды, таким как влажность и температура и потому не очень подходят для профессионального применения и используются в любительской технике.

ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ

Глубиной резкости называется свойство объектива изображать в одной плоскости и практически с одинаковой резкостью предметы, удаленные от объектива на различные расстояния. В практической деятельности глубина резкости характеризуется ближней и дальней границами, в пределах которых изображение резкое. Иллюстрация глубины резкости приведена на рисунке 1.

Наглядно видно, что резкость цифр и миллиметровых штрихов на линейке не одинакова. Линейка отображается резкой от 14,5 см до 19,5 см.

Как ни покажется странным и противоречивым, но объектив, формируя изображение, не обладает никакой глубиной резкости и никак не влияет на ее величину. Резкими будут только те точки изображения, которые лежат в плоскости наводки на резкость.

На самом деле глубина резкости проявляется на изображении в связи с ограниченными возможностями человеческого зрения. Если напечатать на листе бумаги кружки с разным диаметром, но меньше 0,1 мм и рассматривать их невооруженным глазом с расстояния наилучшего зрения (25 см), то будет казаться, что все они одного размера. Другими словами человеческий глаз не в состоянии различить ни размеры кружка, ни тем более его содержание, если диаметр кружка равен или меньше 0,1 мм.

В оптике эти кружки, определяющие глубину резкости, получили название «кружок рассеяния». Поэтому когда оператор смотрит на монитор, то все мелкие элементы изображения, которые его зрение не в состоянии увидеть, и будут определять диапазон глубины резкости. В подтверждении этого, на рисунке 2 приведен увеличенный фрагмент ближней границы глубины резкости. На снимке хорошо видны нерезкие штрихи, вплоть до цифры 16, хотя на рисунке 1 они казались резкими. Если продолжать увеличение линейки, то нерезкой будет выглядеть вся линейка за исключением места фокусировки объектива.

Глубина резкости видеокамеры в течение суток изменяется. Связано это с тем, что меняющаяся освещенность сцены вызывает у объектива с автоматической диафрагмой изменение отверстия диафрагмы. Обратимся к рисунку 3, на котором приведена иллюстрация того, как изменяющееся отверстие диафрагмы формирует глубину резкости различной величины.

Если диафрагма полностью открыта (рис. 3а), то все лучи сходятся в фокусе на ПЗС матрице. Зная диаметр допустимого кружка рассеяния, можно определить глубину резкости относительно плоскости ПЗС матрицы. На рисунке глубина резкости выделена треугольниками голубого цвета. Если закрыть объектив диафрагмой (рис. 3б), то лучи сойдутся в той же точке фокуса, но допустимый кружок рассеяния будет находиться от плоскости ПЗС матрицы значительно дальше, и, как следствие, глубина резкости будет больше.

Рис. 3а

Рис. 3б

Зная это свойство объектива его необходимо учитывать при проектировании секторов наблюдения, не допуская потерю резкости на контролируемых службой безопасности участках.

Пример, который рассмотрен на рисунке 3, иллюстрирует изменение глубины резкости вокруг ПЗС матрицы, т.е в пространстве изображений. Поскольку оптические построения подчиняются закону дуальности, то такое же изменение глубины резкости, но в другом масштабе расстояний, будет происходить и в пространстве объектов, т.е. в реальной действительности.

Покрытие линз

Возможно вы не знали, но обычно линзы теряют часть света из-за отражения от поверхностей. В некоторых случаях каждый элемент может терять порядка 5% света, в результате чего количество света, попадающего в объектив с 10 элементами будет уменьшено примерно на 50%.

Покрытия линз были разработаны для уменьшения отражений света и облегчения прохождения света через линзы. Примерно так же, как покрытие на солнцезащитных очках отражает часть спектра света, позволяя остальному свету проходить к вашим глазам.

Материалы, такие как фторид магния и моноксид кремния, используют в качестве покрытий в виде очень тонких слоев на поверхности, причем каждая линза обычно покрывается несколькими слоями чтобы уменьшить отражения световых волн различных частей спектра.

Например, самые лучшие из линз Canon имеют более 10 слоев покрытий, что обеспечивает светопропускание на уровне 99.9% в диапазоне от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного света.

Искажения и аберрации

В идеальном мире объектив должен отображать любую прямую линию как идеально прямую. Однако в реальности любой объектив, имеющие изогнутые поверхности, не способен сводить параллельные лучи в одной точке, так что они искажаются и искривляются. Эта кривизна является особенностью любого объектива сконструированного из сферических элементов, но она может значительно отличаться в зависимости от конкретного объектива и используемого фокусного расстояния.

Это искажение наиболее заметно при работе с параллельными линиями и объектами, расположенными у края кадра, где эффект максимален. Большинство зум-объективов страдают «бочковыми» искажениями на широком конце, когда в середине изображения образуется «выпуклость».

Они также могут быть подвержены «подушечным» искажениям на длинном конце, которое является противоположным случаем и сопровождается «втягиванием» изображения в центре. Тем не менее, как правило существует некое среднее положение зум-объектива, в котором прямые линии окажутся прямыми и которое несомненно стоит найти!

Искажение зависит не только от объектива. Оно также варьируется в зависимости от вашей близости к объекту съемки. Для ландшафтных и архитектурных фотографов искажения объектива – серьезная проблема, поскольку они хотят получать изображения с прямыми линиями и правильными пропорциями. В то же время портретные фотографы обычно не работают с прямыми линиями и поэтому искажения для них не так страшны.

Большинство производителей оптики сегодня создают объективы с использованием асферических элементов, созданных для уменьшения искажений и аберраций. В отличие от сферических линз, асферические имеют изогнутую поверхность, способную исправить аберрации. Это достигается благодаря тому, что свет, проходящий через линзу, собирается в одной точке, так что единственный поток света попадает на матрицу, что уменьшает искажения, вызываемые прохождением через линзу нескольких лучей.

На иллюстрации ниже представлены 2 фотографии, которые я недавно снял на свадьбе, при этом изображение слева покрыто бликами и искажениями света, а на правом получилось теплое свечение.

Как правильно выполнить смену объектива

Первый и очень важный пункт, который необходимо соблюсти – это чистота помещения, в котором происходит замена. Желательно, чтобы в комнате не было потоков воздуха. Прибор кладется вниз экраном на мягкую тряпку для предотвращения царапин. Далее необходимо подготовить объектив, который планируется установить. Желательно, чтобы он все это время находился под рукой. Пальцем левой руки надавливаем на кнопку разблокировки, после чего можно будет открутить и снять объектив. Откручивается объектив против часовой стрелки. Его следует отложить в сторону.

Снятие старого объектива

Снятый объектив надо закрыть защитным чехлом (крышкой), чтобы исключить попадание прямых солнечных лучшей, пыли и влаги.

Затем берем в руки новый объектив и фиксируем его по красным или белым (в зависимости от производителя) точкам. После того как объектив попадает в соответствующие пазы, его следует осторожно закрутить по часовой стрелке. Когда резьба будет полностью закручена, раздастся характерный щелчок, сигнализирующий о том, что процесс завершен.

Фиксация объектива

При проведении замены оптики могут возникать различные проблемы. Если объектив заклинило, то следует предпринять несколько простых действий:

  • проверить дисплей прибора на наличие ошибок объектива;
  • вспомнить, не получал ли фотоаппарат физических повреждений за последнее время;
  • обратиться за разъяснением к руководству пользователя.

Если первичная диагностика никак не помогла, необходимо шлепнуть ладонью сбоку. Легкие удары по корпусу иногда помогают возобновить работу заклинившего объектива. Как один из вариантов, можно попытаться почистить тубус и подключить прибор через шнур к зарядке. Иногда проблема может скрываться в нехватке заряда батареи.

Совет! Иногда, если на камере не открывается объектив, следует вынуть из нее аккумуляторные батареи и карту памяти, а потом снова вставить их — это может помочь устранить возникшую ошибку.

По-прежнему не выдвигается объектив? Это можно сделать вручную. Для этого следует аккуратно вращать объектив пальцами, не в автоматическом режиме. Иногда можно слегка подтолкнуть или попытаться вытянуть оптику. Также можно положить прибор вниз объективом и постучать им по ладони, сложенной в виде пригоршни. Если раздастся щелчок, значит, линзы вернулись в свое изначальное положение. Иногда можно попробовать принудительный автофокус, в некоторых случаях есть вероятность исправить таким образов возникшую ошибку.

Если ни одна из предложенных рекомендация не помогла, лучше всего будет отнести камеру в сервис.

Диафрагма

Одна из главных характеристик, на которые обращают внимание фотографы при выборе объектива – это максимальная диафрагма, поскольку она определяет потенциал объектива в плане глубины резкости и работы в условиях слабого освещения. Диафрагма обозначается в виде дроби с фокусом в числителе и стопами в знаменателе и означает размер зрачка (открытой диафрагмы) объектива, который пропорционален квадрату фокусного расстояния объектива.

Например, 50мм объектив может иметь максимальную диафрагму f/1.2, но объективу с фокусным 100 мм потребуется в 4 раза большее отверстие для получения такой диафрагмы. Так что светосила объектива определяется не только диаметром отверстия, а зависит от фокусного расстояния.

Также необходимо учитывать, что 50 мм объектив имеет более широкое поле зрения и, следовательно, ему проще пропустить больше света. Большие телеобъективы компенсируют это очень большим диаметром переднего элемента, что в свою очередь приводит к увеличению сферических аберраций, для борьбы с которыми и обеспечения резкости изображений требуются дополнительные группы линз, а это существенно удорожает производство.

Боке

В фотографии термином боке называют способ отображения объективом расфокусированного света. Это наиболее заметно на небольших фоновых бликах, которые часто выглядят на фотографиях в виде световых кружков. Каждый объектив имеет разное боке в зависимости от его конструкции. Термином боке часто неправильно описывают малую глубину резкости с резким объектом на сильно размытом фоне. На самом деле этот термин относится лишь к тому, как выглядит зона нерезкости.

Способность объектива корректировать сферические аберрации способствует боке, поскольку дает светлым пятнам увеличиваться в размерах при удалении от фокуса с равномерным распределением света по кругу. Профессиональные объективы имеют великолепные возможности уменьшения искажений света через комбинацию групп элементов.

Однако наибольшее влияние на боке оказывает конструкция ирисовой диафрагмы. Важнейшим фактором является количество лепестков диафрагмы, что позволяет делать отверстие более округлым, создающим более привлекательное для глаза боке.

Профессиональные объективы как правило имеют больше лепестков и потому создают лучшее боке, как изображено на фотографии ниже, где сравниваются боке объектива Canon EF 50mm слева и более приятное боке объектива Canon L 24-105mm справа.

Устройство объектива фотоаппарата и органы управления.

Разберемся с тем, какие детали и органы управления расположены на объективе и зачем они нужны.

Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor

Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

  1. Байонетное крепление. При помощи него объектив устанавливается на фотоаппарат.
  2. Название объектива. Чуть ниже мы научимся расшифровывать все обозначения, используемые в названиях объективов Nikon.
  3. Переключатель между автоматической (A) и ручной (M) фокусировкой объектива.
  4. Включение и выключение оптического стабилизатора (VR — Vibration Reduction) объектива. Имеется только на объективах, оснащенных этим самым стабилизатором.
  5. Кольцо фокусировки. Необходимо для ручной фокусировки объектива.
  6. Шкала выбранного фокусного расстояния. Есть на большинстве зум-объективов, за исключением самых простых. На объективах с постоянным фокусным расстоянием тоже отсутствует за ненадобностью.
  7. Кольцо зумирования. Имеется только у зум-объективов. Необходимо для смены фокусных расстояний объектива (а вместе с этим и угла обзора объектива).
  8. Крепление для бленды. Бленда — это своеобразный “козырёк”, защищающий его переднюю линзу от бликов, которые могут возникнуть при съемке на ярком солнце. Помимо этого, бленда может выполнять защитную функцию, делая переднюю линзу объектива более труднодоступной для пальцев рук и защищая ее от физических повреждений при падении объектива.
  9. Резьба для установки светофильтров на объектив. Каждый объектив имеет определенный диаметр резьбы. Измеряется этот диаметр в миллиметрах: 52 мм, 67 мм, 72 мм, 77 мм. Под каждый диаметр резьбы выпускаются специальные светофильтры. Самый распространенный светофильтр — защитный. Его функция — защищать переднюю линзу объектива от механических повреждений. Светофильтрам будет посвящен отдельный урок, ведь это весьма обширная тема. Как узнать диаметр резьбы под светофильтр вашего объектива? Обычно он написан рядом с его передней линзой. Если же вдруг там он не написан, всегда можно найти характеристики объектива в интернете или инструкции к нему. Помимо этого, можно посмотреть на обратную сторону крышки от объектива. На них часто указан диаметр.

10.Шкала дистанции фокусировки. Есть не на всех объективах. Помогает понять, на какую дистанцию сейчас сфокусирован объектив. Особенно полезна при предметной, пейзажной фотосъемке.

Конструктив объектива

На рубеже XIX и XX веков компанией Цейс был создан целый ряд объективов, ставших стандартами конструктива на многие годы. Их оптические схемы используются и сегодня с немного модернизированным дизайном.

Планар (Planar)

Объектив Планар изобрел сотрудник Carl Zeiss Пол Рудольф, в 1896 году. Его шестиэлементный симметричный дизайн имел диафрагму f/4.5 и создавал чрезвычайно резкое изображение, но страдал засветкой в результате большого количества переходов воздух-стекло, на сегодняшний день решенной просветляющими покрытиями. Самый знаменитый Планар –пожалуй 110мм f/2.0. Он был популярным выбором для владельцев среднеформатных камер Hasselblad серий 2000 и 200.

Тессар (Tessar)

Тессар – еще один объектив, разработанный Полом Рудольфом во время работы на Цейс. Впервые представленный в 1902, Тессар получил название от греческого слова, означающего четыре, благодаря конструкции из четырех элементов. С оригинальной диафрагмой f/6.3, Тессар был компактным объективом, обеспечивающим высокое оптическое качество по доступной цене. Многие 50мм объективы построены на его оптической схеме.

Соннар (Sonnar)

Соннар появился чуть позже и был запатентован Цейсом в 1929 году. Его разработчиком был доктор Людвиг Бертеле. Первый Соннар был 50мм объективом, состоящим из пяти элементов и предназначенным для дальномерок Zeiss Contax. Его название происходит от немецкого слова «Sonne», означающего «солнечный», благодаря диафрагме f/1.5.

Соннар смог победить конструктивные недостатки предыдущих объективов, предлагая лучшую контрастность и меньшие засветы, чем Планар и гораздо лучшую диафрагму, и меньшие хроматические аберрации, чем Тессар.

ЧЕТКОСТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Зачастую все ухищрения, связанные с получением резкого изображения на экране монитора, не приводят к положительным результатам. Как не пытается инсталлятор добиться хорошей резкости, все равно остается ощущение размытости очертаний предметов и границ яркостных переходов.

В таких случаях правильнее говорить не о недостатке резкости, а об отсутствии четкости изображения. Потеря четкости изображения имеет место в связи с недостаточно качественным объективом.

У объектива четкость формируемого изображения в основном определяется двумя параметрами — хроматическими аберрациями и дифракцией.

Рис. 4.

Аберрация — потеря четкости

Рис. 5.

Усиление дифракционного эффекта при закрытии диафрагмы [1]

Хроматические аберрации проявляются при сильно открытой диафрагме и связаны с тем, что лучи света с разной длиной волны (разный цвет) преломляются в объективе под разными углами (рис. 4). При этом каждый из цветов пересекает оптическую ось в разных местах (точках фокуса), создавая на ПЗС или CMOS матрице расфокусированное изображение, приводящее к потере четкости.

При закрытии отверстия диафрагмы хроматические аберрации уменьшаются, но усиливается влияние дифракции, которая так же, как и аберрации, проявляется в размытии изображения.

На рисунке 5 показан дифракционный эффект, который изменяется при изменении отверстия диафрагмы. Нанесенная сетка на рисунках представляет собой пикселы квадратной формы, а белое пятно — проявление дифракционного эффекта. Максимально четким будет изображение при размере дифракционного пятна равном или меньшем размеру пиксела (f/5.6). При закрытии диафрагмы размеры дифракционного пятна начинают увеличиваться, создавая паразитную засветку соседним пикселам (f/11-f/22). Чем большее количество пикселов подвержено такой засветке, тем сильней ощущение потери четкости изображения.

Но не всегда объектив является основной причиной дифракционных искажений. В некоторых случаях, когда размеры пиксела в видеокамере очень маленькие, дифракционный эффект может возникнуть и с объективом, параметры которого не вызывали нареканий.

В современных видеокамерах для снижения влияния аберрационных и дифракционных искажений, приводящих к потере четкости, появился режим P-iris. Использование этого режима позволяет видеокамере, несмотря на изменяющиеся условия освещенности в течение продолжительного времени, поддерживать такое значение диафрагмы, при котором и аберрационные и дифракционные искажения минимальны, а это залог того, что картинка будет резкой и четкой.

Рис. 6.

Тест-таблица

Рис. 7.

Искажение изображения при уменьшении длительности штрихов

Стабилизация изображения

Если говорить о качестве изображений, которое может обеспечить объектив, то системы стабилизации изображения (IS) или уменьшения вибраций (VR) играют исключительно важную роль, позволяя получать резкие фотографии на выдержках до четырех раз длиннее, чем при обычной съемке с рук.

Как Canon, так и Nikon используют чрезвычайно умные технологии с применением датчиков движения для обнаружения нежелательных подвижек, способных размыть изображение. Этот сигнал затем обрабатывается микропроцессором, управляющим мотором, регулирующим положение группы линз с точностью в доли секунды.

Соответствие между углом зрения и размером сенсора

Камеры с различными размерами сенсоров (такими как 1/4″, 1/3″, 1/2″, 2/3″ и 1″) и с одинаковым фокусным расстоянием, обладают различными углами зрения. Если объектив предназначен для работы с большим размером сенсора, то он вполне подойдёт и для работы с сенсором меньшего размера. Однако, если объектив предназначен для работы с сенсором формата 1/3″, а будет использоваться с сенсором формата 2/3″, то у изображения на мониторе будут тёмные углы.

Соотношение между размерами сенсоров таково: 1:0,69:0,5:0,38:0,25. Это означает, что сенсор формата 1/2″ — это 50% от сенсора формата 1″, сенсор формата 1/2″ — это 75% от сенсора формата 2/3″, а сенсор формата 1/3″ — это 75% от сенсора формата 1/2″.

Вращающиеся передний элемент

Ряд объективов имеют вращающийся передний элемент, что не является большой проблемой пока не начинаешь пользоваться некоторыми видами фильтров, например –поляризатором. Проблема в том, что когда вы поворачиваете фильтр в нужное положение, а затем изменяете фокусировку, поляризатор сдвигается, что может затруднить съемку. Решением может быть покупка квадратного держателя фильтров. В общем этот момент следует учитывать при покупке таких объективов если вы пользуетесь светофильтрами.

Самостоятельная юстировка объектива

Процесс юстировки представляет собой настройку резкости для улучшения показателей работы оптики. Калибровка осуществляется за счет правильного выставления всех линз. Это позволяет делать более качественные снимки. Процесс это не простой, требующий опыта, сноровки и усидчивости, так что производить его рекомендуется только в том случае, если пользователь уверен в своих собственных силах.

Юстировка фотоаппарата производится в случае заводского брака, если объектив «разболтан» увеличились люфты и зазоры, после механических повреждений фототехники.

Многие современные приборы могут похвастаться функцией самодиагностики «Лайв Вью». С наличием этой функции гораздо проще установить, нужна прибору юстировка или нет. Если модель оснащена «Лайв Вью», то для юстировки необходимо выполнить следующие шаги.

Юстировка

  1. Поставить прибор на штатив, включить стабилизацию, если имеется.
  2. Используя «Лайв Вью», осуществляется фокусировка на цели (мишени).
  3. Диафрагма должна быть открытой.
  4. Отключение функции «ЛайвВью» с возвращением аппарата в режим «One-Shot AF» с выставленным на центральной точке фокусом. Штатив и кольцо фокусировки трогать при этом нельзя.
  5. Следует в полсилы нажать на кнопку AF или спуск затвора, следя за показателями расстояния на самом объективе и кольцом фокусировки. Последнее должно оставаться неподвижным. Если ничего не сдвинулось, то юстировка не требуется.
  6. Если же шкала расстояния или кольцо все-таки сдвинулись, необходимо зафиксировать, куда именно. Если у модели имеется подстройка автофокуса, необходимо внести соответствующие исходным параметрам поправки.

Юстировка в домашних условиях без «Лайв Вью» и подстройки автофокуса возможна, но требует глубоких познаний и наличие специальных приборов: оптической скамьи с коллиматором, микроскопа.

Выдвижение зума

Я обнаружил, что некоторые объективы, даже среди L-серии Canon, имеют тенденцию к раздвижению если они опущены вниз. Это, конечно, вызвано тяготением, но может раздражать при съемке, когда вы несете камеру сбоку у пояса, а затем подносите к глазам с полностью выдвинутым зумом.

Некоторые объективы имеют встроенный фиксатор, который ограничивает движение зума и блокирует его на нужном фокусном расстоянии, что решает проблему, но также может быть помехой если требуется работать быстро и зуммировать не теряя каждый раз время на переключение фиксатора.

Размеры сенсоров и изображений

Объектив создаёт изображение в форме круга (image circle), а в камерах типа CCTV чувствительный элемент имеет прямоугольную форму (image size), поэтому получается прямоугольное изображение внутри круга (image circle). Отношение горизонтального размера сенсора к вертикальному называется форматным соотношением (aspect ratio) и для стандартной CCTV камеры это соотношение равно 4:3.

Размер сенсора (оптический формат)

Диаметр По горизонтали По вертикали
1/4″ 4,0 мм 3,2 мм 2,4 мм
1/3″ 6,0 мм 4,8 мм 3,6 мм
1/2″ 8,0 мм 6,4 мм 4,8 мм
2/3″ 11,0 мм 8,8 мм 6,6 мм
1″ 16,0 мм 12,8 мм 9,6 мм

Применение на практике

Вот так выглядит тестовый стенд:

Для чистоты эксперимента сделал так, верхний свет снял и сделал фото на боковом, потом надел обратно и уже снимал верхним, а потом снимал вместе с включенным боковым и верхним светом.

Боковой свет:

Верхний максимальный режим:

Верхний минимальный режим:

Верхний + боковой:

Асферические объективы

В стандартных объективах используются комбинации из сферических линз. Однако сферические линзы не всегда могут фокусировать световой луч, проходящий через края линзы в точке, где фокусируются лучи, проходящие через центр той же самой линзы. Это вызывает трудности в проектировании шикокоугольных и супер-широкоугольных объективов. В объективах Токины используются асферические элементы, которые не только решают проблему сферических аберраций, но и полностью корректируют количество света, исправляют дисторсию. Используя стекло известного производителя Хоя Токина добилась блестящих результатов в разработке высококачественных моделей объективов для фотографии и видеонаблюдения.

Асферические объективы для видеокамер наблюдения

Принцип работы объективов с ИК-коррекцией

Так как при наступлении темноты частотный спектр излучения сдвигается в область инфракрасного диапазона, обычные объективы, предназначение для использования в светлое время суток не могут передавать четкое изображение — точка фокуса сдвигается. Особенно ситуация усугубляется, если используется инфракрасная подсветка. Изображение становится расплывчатым и блеклым. Объективы Токина с ИК-коррекцией показывают блестящие показатели разрешения в ближнем инфракрасном диапазоне благодаря тому, что оптическая конструкция и используемые материалы в линзах не позволяют смещаться точке фокусировки, как показано на картинке справа.

Преимущества зум объективов

Первое преимущество — это универсальность. Такой объектив можно поставить на камеру и не менять годами, если он подходит вам своим диапазоном фокусных расстояний.

Второе преимущество — легко приближать и отдалять объекты. Нет необходимости каждый раз ходить ногами.

Третье преимущество — легко сойти за профессионального фотографа, изумив окружающих большими размерами объектива. Это, конечно же, шутка. На самом деле, качество объектива никак не зависит от его размеров. Теперь перейдем к недостаткам.

Planar

Оптическая схема Planar и пример фотографии, сделанной объективом Sony A 50mm f/1.4 Carl Zeiss

Planar – первая оптическая схема, созданная компанией Carl Zeiss в 1897 году. В основу схемы была положена конструкция телескопов, разработанная в начале 19 века Карлом Гауссом. Planar состоит из двух таких конструкций, симметрично повернутых друг к другу, а точно посередине между ними расположено отверстие диафрагмы. Название произошло от немецкого слова plan – «плоскость», что подчеркивает основное достоинство объектива – отсутствие деформации плоскости изображения по краям кадра. Также объективы Planar отличаются превосходным разрешением.

В постсоветском пространстве схема Planar хорошо знакома фотографам благодаря объективам Гелиос, сконструированных именно по этой схеме. Объективы Гелиос выпускаются до сих пор и пользуются спросом среди фотолюбителей из-за специфического «крученого» боке.

Самый легендарный Planar – объектив Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7, один из самых светосильных в мире! Он был разработан в 1966 году специально для НАСА для съемки поверхности темной стороны Луны. НАСА заказала 6 таких объективов, и каждый экземпляр стоил американскому правительству около миллиона долларов. Позднее режиссер Стэнли Кубрик заказал бюджетную версию этого объектива для съемок фильма «Барри Линдон», чтобы снимать сцены только при свете свечей – для передачи аутентичной атмосферы эпохи. Всего в мире существует 10 экземпляров этого объектива.

Объектив Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7 и снятый с его помощью кадр из фильма Барри Линдон

Biotar – дальнейшее развитие схемы Planar, получившее распространение с 20-х годов XX века. Схема Biotar похожа на Planar, но имеет продуманные отклонения от симметрии, что дало большой простор для доработок и бесконечное количество вариаций. Элементы в объективах Biotar перемещаются и объединяются в группы в самых разных комбинациях. Почти все современные светосильные зум-объектив со стандартным фокусным расстоянием 50-100mm сконструированы именно по схеме Biotar.

Краткий оптический экскурс

Чтобы успешно корректировать аберрацию, в конструкцию объектива придётся ввести дополнительные линзы, а это приведёт к утяжелению камеры. Также усложнение приведет к падению важного параметра — коэффициента светорассеяния. Ни к чему хорошему не приводит и увеличение диаметра линзы. Всё это напоминает замкнутый круг и действительно для любой характеристики объектива:

  • минимальной дистанции съемки;
  • угла поля зрения;
  • геометрического подобия объекта;
  • разрешающей способности.

оптика для съемок

Но вот появились компьютерные технологии в паре с просветлением и заложили основы современной оптики.

Низкодисперсионные линзы

Модели со знаком SD имеют в своей конструкции низкодисперсионные линзы, роль которых минимизировать вторичный спектр, вызванный хроматическими аберрациями. Обычно в этих линзах используется стекло FK01 и FK02, которое и придает линзам дисперсионные качества. Низкодисперсионные линзы эффективны в объективах с длинным фокусным расстоянием от 200мм и более.

Низкодисперсионные линзы применяемые в объективах камер видеонаблюдения

Что такое объектив с ИК-коррекцией?

Качественное видеонаблюдение 24 часа в сутки.

Современные технологии в сфере видеонаблюдения позволили представить на рынок безопасности высокочувствительные видеокамеры «DAY&NIGHT». Благодаря этим камерам стало возможным наблюдение в цветном изображении в дневное время и в черно-белом изображении в ночное время суток. А использование инфракрасной подсветки позволяет получить картинку в полной темноте. Однако, обычные объективы не имеют оптических способностей адаптировать фокус в зависимости от изменений условий освещенности.

Чтобы решить эту проблему Токина разработала ряд моделей объективов с ИК-коррекцией, совместимых с чувствительными камерами типа «DAY&NIGHT». Используя систему видеонаблюдения, включающую камеру «DAY&NIGHT» и объективы Токина с ИК-коррекцией больше не потребуется корректировать настройку фокуса при смене времени суток. Настроенный однажды объектив будет давать четкое изображение круглосуточно без дополнительной фокусировки объектива.

Относительное отверстие

Обычно объектив имеет два значения относительного отверстия — (1:F) или апертуры. Максимальное значение F — минимальное значение F; полностью открытая диафрагма — F минимально, максимальное F — диафрагма закрыта. Значение F влияет на выходное изображение. Малое F означает, что объектив пропускает больше света, соответственно, камера лучше работает в тёмное время суток. Объектив с большим F необходим при высоком уровне освещённости или отражения. Такой объектив будет препятствовать «ослеплению» камеры, обеспечивая постоянный уровень сигнала. Все объективы с автодиафрагмой используют фильтр нейтральной плотности для увеличения максимального F. Апертура (F) влияет так же и на глубину резкости.

Разборка

Разбирается блок с подсветкой так же примитивно, под серой наклейкой винт, фиксирующий крышки корпуса:

Толщина акрилового стекла сравнима с толщиной корпуса для компакт дисков, очень мягкая, надо с ней аккуратно обращаться:

Адаптер стандартный, на 12В / 1А:

Другие производители

Кроме перечисленных фирм, есть и другие, не менее известные производители кинематографической оптики. Их продукция заслуживает цикла отдельных статей, но обзорный формат не позволяет нам сильно растягивать повествование. Но обойти стороной эти компании мы не можем.

  • Fijinon. Один из ведущих производителей широкоугольных и вариообъективов, отличающихся рядом преимуществ (просветленная оптика, система внутренней корректировки и ручное управление).
  • Panavision. Выпускает объективы для 16 и 35-миллиметровых форматов, а также HD-видеокамер.
  • Thales Angenieux. Признанный мировой производитель, выпускающий оптику для цифрового и традиционного кино.
  • Vantage-film. Анаморфотные объективы этой немецкой компании отличаются непревзойденным качеством и истинно немецкой точностью построения изображений.

На этом я завершаю краткий экскурс во вселенную кинематографической оптики. Если статья вызовет интерес у посетителей сайта, я не исключаю возможность более подробного описания некоторых фирм-производителей и линеек предлагаемой ими продукции.

Подготовил: МОСКит

Задний и фланцевый рабочий отрезок объектива

Задний рабочий отрезок — расстояние между последним оптическим элементом в группе линз объектива и плоскостью формирования изображения Фланцевый рабочий отрезок — расстояние между фланцевой поверхностью объектива (поверхность объектива, которая соприкасается с камерой) и плоскостью формирования изображения.

Задний и фланцевый рабочий отрезок объектива

Линзы объектива

Линзы объектива делают из специальных сортов оптического стекла или оптической пластмассы. Создание линз одно из самых дорогостоящих операций создания фотокамеры. В сравнении стеклянных и пластмассовых линз стоит отметить, то пластмассовые линзы дешевле и легче. В настоящее время большинство объективов недорогих любительских компактных камер изготавливается из пластмассы. Но, такие объективы подвержены царапинам и не так долговечны, примерно через два-три года они мутнеют, и качество фотографий оставляет желать лучшего. Оптика камер подороже изготавливается из оптического стекла.

В настоящее время большинство объективов компактных фотокамер изготавливается из пластмассы.

Между собой линзы объектива склеивают или соединяют при помощи очень точно рассчитанных металлических оправ. Склейку объективов можно встретить намного чаще, нежели металлические оправы.

Рабочий отрезок и задний фокус (Flange Distance and Back Focal Length)

Рабочий отрезок (flange distance) — расстояние от плоскости, на которую крепится объектив до фокальной плоскости (в воздухе). Для переходника C-mount это расстояние равно 17,526 мм (0,69″), а для переходника типа CS-mount это расстояние равно 12,526 мм (0,493″). Резьба CS-mount и C-mount имеет диаметр 25,4 мм (1″) и шаг 0,794 мм (1/32″). Рабочий отрезок для крепления М42х1 равен 45,5 мм.

Задний фокус (back focal length) — расстояние межу вертексом крайней линзы и сенсором.

Увеличение системы видеокамера-монитор (Camera to Monitor Magnification)

Формат камеры Размер монитора (по диагонали) в дюймах
9″ 14″ 15″ 18″ 20″ 27″
1/4″ 57.2X 88.9X 95.3X 114.3X 127X 171.5X
1/3″ 38.1X 59.2X 63.5X 76.2X 84.6X 114.1X
1/2″ 28.6X 44.5X 47.6X 57.2X 63.5X 87.5X
2/3″ 20.8X 32.3X 34.6X 41.6X 46.2X 62.3X
1″ 14.3X 22.2X 23.8X 28.6X 31.8X 42.9X

Производители оптики для кино

Сейчас мы понимаем, что многообразие съемочной оптики – жизненная необходимость. Фокусная линейка настолько обширна, что можно получать качественное изображение львиного прайда, снятого на большой дистанции, либо вести съемки диалогов в узком коридоре или кабине лифта, где необходим крупный ракурс и широкоугольный объектив.

Ниже мы пробежимся по продукции крупнейших производителей отечественной и зарубежной оптики, что поможет вам в выборе оптики для конкретных задач, поставленных режиссером.

Оптика-Элит

Обзор мы начнем с крупнейшего российского производителя объективов, чья продукция соответствует мировым стандартам, а порой даже и превосходит зарубежные аналоги.

  • S35 мм. Эта линейка насчитывает 18 образцов, характеризующихся отличным дизайном, мягким ходом и высокими оптическими параметрами. К отдельным моделям фирма наладила выпуск анаморфотных насадок, предназначенных для съемок в широкоформатном режиме.
  • Анаморфотные объективы. Выпускаются для широкоэкранного кино и насчитывают 11 моделей.
  • S16. Сюда входит 12 малогабаритных объективов, которые считаются идеальными для сериалов, музыкальным клипов и рекламных роликов.
  • Объективы для электронного кино. Их всего семь, но каждая модель предоставляет широкие возможности для перефокусировки и подфокусировки, удерживая при этом размер кадрового окна.

«Оптика-Элит» выпускает уникальный объектив обратной перспективы, не имеющий аналогов в мировой киноиндустрии.

Canon

Пожалуй, самой прогрессивной линейкой этой фирмы является HD-Prime FJs. Многослойное покрытие здесь сочетается с оригинальной конструкцией и высокими оптическими характеристиками. Изображения выходят четкими и контрастными. Также оператор получает хорошую цветопередачу.

кино сквозь объектив

Carl Zeiss/ARRI

Данная компания специализируется на объективах для традиционного и цифрового кино. Стоит выделить следующие линейки этого производителя:

  • Ultra Prime. Отличное решение для 35-миллиметрового формата. Качество сохраняется при съемках сцена с различными расстояниями фокуса, контрастностью и разрешением. Все объективы этой марки характеризуются прочностью, надежностью, равномерными уровнями яркости и контрастности.
  • Master Prime. И вновь – формат 35 мм. Асферические поверхности, специальные стекла, улучшенное покрытие позволили добиться существенного роста светосилы и прочих характеристик.
  • Ultra 16. Это – так называемая дискретная оптика, скомпонованная из широкоугольных объективов. Главные преимущества – повышенная контрастность, улучшенная цветопередача, низкий уровень засветок, искажений и бликов.
  • DigiPrime. Эта линейка предназначена для цифрового кинематографа и насчитывает 9 моделей. Все объективы оборудованы шкалами фокусировки и отличаются эргономичным дизайном.

Cooke

Это английский производитель, спектр продукции которого достаточно широк. В объективах этой фирмы применяется многослойное покрытие, что позволяет получить теплые и мягкие тона. Данный эффект кинематографисты называют look Cooke. Компания предлагает следующие линейки объективов:

  • S4/i Prime;
  • Cooke SK4 Prime;
  • S4 HD Zoom (для цифрового кино).

Какой объектив выбрать?

В конце хочется отметить, что подбор оптики для каждого фотографа дело интимное и индивидуальное. Наверное, самым разумным советом будет испробовать все на практике. Если вы решили приобрести фикс, то сначала попробуйте потестировать зум на предмет того, с каким фокусным расстоянием вам будет комфортнее всего работать. И только тогда делайте выбор.

Мы рекомендуем составлять линейку оптики с определённым шагом, не приобретая оптику с похожим фокусным расстоянием. Примеры рекомендуемых линеек:

  • 1-я 24мм (пейзаж), 50мм (жанр), 100мм (портрет + макро)
  • 2-я 35мм (пейзаж + жанр), 85мм (портрет)
  • 3-я (бюджетный вариант) только 50мм.

Характеристики

С сайта продавца выглядят так:
1. 144 белых светодиода 2. Интенсивное и сфокусированное освещение без теней 3. Яркость 0-100% регулируемая, высокая яркость 4. Вход питания: 100-240 В, 50-60 Гц 5. Подходит для диаметра объектива: 30-60 мм

Когда я выбирал свет, менеджер магазина посоветовали брать именно его, как альтернатива бюджетному свету.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий