Объективы


Объектив — оптическая система, являющаяся частью оптического прибора, обращённая к объекту наблюдения или съёмки и формирующая его действительное или мнимое изображение. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например, «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

Типы объективов

По области применения объективы делятся на

  • фотографические,
  • киносъёмочные,
  • аэрофотосъёмочные,
  • телевизионные,
  • репродукционные,
  • проекционные,
  • флюорографические,
  • астрофотографические,
  • инфракрасные
  • ультрафиолетовые.

В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.

В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, апертурный затвор, внутренние и встроенные бленды, светофильтры, системы оптической стабилизации, адаптивной и активной оптики.

Характеристики объективов

  • Размер кадра и кроп-фактор: малоформатные (современное название — «полнокадровые», «Full frame»), полуформатные (современные аналоги называются «APS объективы»), среднеформатные, крупноформатные с размером кадра 9×12 см и большим, миниатюрные (большая часть распространённых фотокамер) и т.д.
  • Фокусное расстояние — расстояние от его оптического центра до фокуса, через который проходит Фокальная плоскость, в которой лежит плоскость сенсора (плёнки) при условии, что объектив наведен на бесконечность. Измеряется в миллиметрах;
  • Кратность объектива с переменным фокусным расстоянием — отношение максимального фокусного расстояния к минимальному. Часто указывается сам диапазон фокусных расстояний;
  • Угловое поле объектива тесно связано с его фокусным расстоянием и размером кадра. Иногда объективы применяются на фотокамерах с меньшим размером кадра, чем тот, на который они были изначально рассчитаны, и, соответственно, их угловое поле будет меньше, в зависимости от сенсора приемника. Для каждого определённого размера кадра существует ряд, однозначно связывающий угловое поле объектива с его фокусным расстоянием;
  • Светосила;
  • Максимальное относительное отверстие (иногда неправильно называемое светосилой);
  • Уровень и характер оптических искажений (аберраций);
  • Разрешающая способность;
  • Тип байонета или диаметр резьбы для крепления к камере — для сменных фотографических или киносъемочных объективов;
  • Коэффициент анаморфирования (анаморфозы) — для анаморфотных объективов;
  • Рабочий отрезок или рабочее расстояние — для сменных объективов. Расстояние между опорной плоскостью присоединительной оправы и фокальной плоскостью объектива. В большинстве случаев определяется типом байонета, имеет важное значение для резьбовых типов крепления (так, объективы с присоединительной резьбой М39×1 выпускались и под рабочий отрезок 28,8 мм для дальномерных камер «Leica», «ФЭД», «Зоркий», и под рабочий отрезок 45,2 мм для зеркальных камер «Зенит»).
  • Минимальное относительное отверстие (максимальное число диафрагмы, например, 16 или 22) — определяется конструктивными особенностями диафрагмы.
  • Минимальная дистанция фокусировки (МДФ), или максимальный масштаб макросъёмки для макрообъективов (например, 55 мм, 1:1) — определяется фокусным расстоянием и конструкцией оправы.
  • Диаметр и шаг резьбы для присоединения светофильтров.
  • Графики MTF (Модуляционная передаточная функция — уточняет разрешающую способность).
  • Оптическая схема объектива. Большее количество линз позволяет конструкторам рассчитать объектив с лучше исправленными аберрациями, однако уменьшает светопропускание и повышает риск паразитных переотражений, снижающих контраст изображения. Кроме того, большее число поверхностей, которые надо полировать, увеличивает себестоимость производства и ужесточает требования к точности изготовления каждой детали. Именно поэтому до сих пор с успехом применяются и будут применяться такие простые оптические схемы, как Тессар.
  • Наличие асферических линз.
  • Наличие линз из специальных сортов стёкол (низкодисперсионных, с высоким коэффициентом преломления).
  • Вид просветления.
  • Конструкция и особенности оправы и байонета. Например, «Помповая» оправа (от сходства с помповым ружьём. Другое название — «тромбон») — изменение фокусного расстояния и наводка на резкость осуществляется одним кольцом, осевое перемещение которого меняет фокусное расстояние, а поворотом осуществляется наводка на резкость. Более традиционным является наличие двух различных органов управления.

Классификация объективов для съёмки

  • Штатный объектив — основной (наиболее часто используемый) объектив конкретного фотографа на конкретной камере. Часто штатным называют любой нормальный объектив.
  • Китовый объектив (от англ. kit — комплект) — жаргонное слово — сменный объектив, которым комплектуется фотокамера при продаже. Часто подразумевается конкретный вариообъектив начального уровня, идущий с бюджетными камерами (EF-S 18-55mm f/3,5-5,6 у Canon, AF-S DX NIKKOR 18-55 mm f/3,5-5,6 VA у Nikon, 18-55 mm F/3,5-5,6 Sony, DA 18-55 mm f/3,5-5,6 AL у Pentax и т. д.)
  • Стандартный — довольно часто употребляется в совершенно разных смыслах: штатный, нормальный, комплектный (китовый).

Типы объективов

По конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:

  • Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
  • Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
  • Триплет Кука — наиболее распространённый вариант триплета, простейший анастигмат, состоящий из трёх несклеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
  • Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что их задний отрезок длиннее фокусного расстояния. Это позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлинённым задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
  • Телеобъектив — класс длиннофокусных объективов, у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые, кроме линз, содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные, и сверхдлиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Самые светосильные объективы ещё одна область катадиоптрических объективов. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования.
  • Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются в астрономии, и во многих технических сферах, например, в нанолитографии.

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

  • Ахромат — объектив с корригированной хроматической аберрацией. У ахромата хроматизм исправлен для лучей двух длин волн, лучи остальных цветов сходятся недалеко от основного фокуса, и образуют т. н. вторичный спектр, или хроматизм высоких порядков.
  • Апланат — объектив с исправленными сферической, хроматической, и аберрацией комы. Изначально так назывался объектив, с такими свойствами, состоящий из двух симметричных ахроматических линз.
  • Анастигмат — объектив, у которого, помимо апланатической коррекции, дополнительно коррегированы астигматизм, и кривизна поля. В анастигматах в той или иной степени коррегированы все шесть основных аберраций. Практически все современные фотографические, киносъёмочные и телевизионные объективы — анастигматы.
  • Апохромат — объектив, хроматическая аберрация которого коррегирована лучше, чем у ахромата. В отличие от него, у апохромата хроматизм положения исправлен для лучей трёх длин волн, т. о. значительно улучшается качество изображения, особенно у телеобъективов (уменьшаются зелёные и фиолетовые каёмки).
  • Полуапохромат — ахромат, хроматизм которого исправлен для лучей двух длин волн, но при этом вторичный спектр сильно уменьшен по сравнению с обычным ахроматом.
  • Суперапохромат (Суперахромат) — объектив, у которого хроматизм исправлен для лучей четырёх длин волн.

Для объективов микроскопов применяются также следующие термины:

  • Планахромат
  • Планапохромат
  • Стигмахроматы
  • Микрофлюары — объективы, в которых аберрации для одной из трёх длин волн исправлены в пределах 0,25 λ

По диапазону значений фокусного расстояния

  • Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
  • Вариообъектив, Зум (англ. Varifocal lens, zoom) — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор (англ. Parfocal lens)).

По способу фокусировки

  • Автофокусный — объектив, снабжённый исполнительным механизмом автофокуса и соответствующим интерфейсом для соединения с камерой.
  • Ручной — объектив, требующий ручной фокусировки соответствующим механизмом.
  • Фикс-фокус — объектив, сфокусированный на конкретную дистанцию (чаще всего на гиперфокальное расстояние или «бесконечность») и зафиксированный на заводе в этом положении до конца эксплуатации.

По угловому полю (фокусному расстоянию)

Широко применяется классификация фотографических объективов по угловому полю, по эквивалентному фокусному расстоянию (значение, какое будет иметь объектив, если при сохранении его угла зрения масштабировать его матрицу до размеров кадра 24 × 36 мм), или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:

  • Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Нормальный объектив занимает положение между широкоугольным и портретным объективом. Для 35-мм плёнки диагональ кадра составляет 43 мм, и нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 35—70 мм, при этом самое популярное значение, со временем ставшее стандартом — 50 мм. Угловое поле нормального объектива лежит в диапазоне от 45° до 60°[6]. Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.[7][8]
  • «Рыбий глаз», «Фишай» — объектив, с угловым полем в 180° и более. Характеризуется изначально присущей ему сильно выраженной дисторсией, без которой такие углы обзора реализовать невозможно. Различают «круговые фишаи» — с изображением в виде круга, диаметром, равным высоте кадра, или менее, и «диагональные фишаи» — с обычным полнокадровым изображением, и полем зрения по диагонали 180°.
  • Сверхширокоугольный объектив — объектив, угловое поле которого составляет 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
  • Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с угловым полем от 63° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например, интерьеров.
  • Портретный объектив — объектив, фокусное расстояние которого занимает промежуточное положение между нормальным и длиннофокусным. Стандартные характеристики — 85 мм при диафрагме 1/2,0 (варьируется от 1/2,8 до 1/1,2). При меньшем фокусном расстоянии объективы дают ракурсные искажения, изменяющие пропорции лица. В то же время, при увеличении фокусного расстояния, кроме благоприятного уменьшения ракурсных искажений, появляется возможность, для хорошего размытия фона, обходится меньшей светосилой объектива, поэтому граница между портретным и длиннофокусным объективом условна. Обычно подразумевается диапазон в 2—4 диагонали кадра, то есть объектив с фокусным расстоянием 85—150 мм и угловым полем 16°—28°. Для портретного объектива, кроме технических параметров, важен характер оптического рисунка и боке.
  • Длиннофокусный объектив (telefoto) — объектив, у которого фокусное расстояние превышает диагональ кадра в 2—3 и до семи раз. Имеет угловое поле от 10° до 39° (фокусные расстояния 85—300 мм), и предназначен для съёмки удалённых предметов.
  • Сверхдлиннофокусный объектив (supertelefoto) — объектив, угловое поле которого менее 9° (фокусные расстояния более 300 мм).
    В настоящее время массовое применение получил тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив (трансфокатор, «зум» (англ. Zoom)).

——————————————————————

Курсы для фотографа:

➤