Валерий Тарабукин "Современные фотообъективы"
Кандидат технических наук


Оптика современных зеркальных и шкально-дальномерных фотоаппаратов насчитывает свыше ста типов сменных объективов с разнообразными оптическими характеристиками, основная номенклатура которых приходится на зеркальные 35-мм камеры. Чтобы избежать разрастания номенклатуры сменных объективов, разработан параметрический ряд, устанавливающий для каждой из групп ограниченный ряд вполне определенных и наиболее рациональных технических параметров, в частности, величин f'. Объективы фотокамер широкого применения являются наиболее динамично развивающимся классом оптических систем. Сегодня каждая современная разработка, даже не выделяющаяся броскими внешними характеристиками, непременно обладает качествами, выводящими ее за рамки ординарных оптических систем. Это может быть, например, необычайная компактность объектива.
Сверхширокоугольные объективы с углом поля зрения 2w = 90° и выше - наиболее короткофокусная группа сменной оптики, в которую входят также объективы «фиш-ай» («рыбий глаз») с углом зрения больше 180°, Благодаря созданию новых компактных оптических схем, существенному повышению технических параметров они заняли прочное место в ряду сменных объективов. «Фиш-аи» строится по схеме ретрофокусных объективов (обратных телеобъективов), является при этом достаточно многолинзовой и сложной системой. В схеме выделяются две части: головная часть, обеспечивающая угол поля зрения и содержащая отрицательные мениски, и силовой компонент для развития относительного отверстия. Применяются два типа «фиш-ай» - объективы с круглым кадром, вписывающимся в формат 24X36 мм, и объективы с нормальным прямоугольным кадром. В соответствии с параметрическим рядом фокусное расстояние для объективов первого типа составляет f'=8 мм; для второго типа f'=16 мм.
РИС. 1. О6ъектив Зодиак-10 (8 мм; 1:3,5; 180°)
Разработка объективов первого типа затруднена из-за необходимости получения заднего фокального отрезка ~38 мм, что почти в пять раз превышает величину f'. Поэтому схемы таких «фиш-ай» сложнее и содержат, как правило, в головной части три отрицательных мениска. Из объективов данного типа можно выделить отечественный объектив «Зодиак-10» (рис. 1). По своему техническому уровню он превосходит зарубежные аналоги фирм «Минольта», «Кэнон», «Никон», располагает характерной для данного типа оптических систем сложной схемой (11 линз), однако его габариты и масса (360 г) невелики. Разрешающая способность в центре поля: более 50 мм-1, по краям-30 мм-1. Представляют интерес параметры объектива из этой группы - двенадцатилинзового «Никкора» 2,8/6 (220°), рассчитанного на круглый кадр D=24 мм. Для данного типа объективов характерна схема - с тремя передними отрицательными менисками. Его диаметр - 236 мм, масса - 5200 г.
РИС. 2. О6ъектив Никкор (16 мм; 1:2,8; 180°)
Объективы с прямоугольным кадром имеют в основном f'=16-15 мм. Кстати, отечественный «Зодиак-2» также имел f'=15 мм. Разработка объективов с f'=15 мм представляет большие трудности, нежели объективов с f'=16 мм, ибо при меньшей величине фокусного расстояния и одинаковом угле поля зрения требуется перекрыть кадр тех же размеров. Эти объективы, как правило, более тяжелые и крупногабаритные. Поэтому для объективов данного типа оптимальной величиной f' все же представляется f''=16 мм. Даже при высокой светосиле (1:2,8) они остаются достаточно компактными. Примером служит «Никкор» 2,8/16 (180°) - рис. 2,- схема которого более проста в сравнении с «Зодиаком-10», а двух менисков вполне достаточно, чтобы обеспечить 180° и задний фокальный отрезок ~38 мм.
Неизменный интерес у фотолюбителей вызывают афокальные насадки типа «фиш-ай» к сменной оптике, в частности, к штатным объективам. Подобные насадки, обеспечивающие необходимый уровень разрешающей способности в системе объектив - насадка, оказываются чрезмерно сложными, не уступающими по числу линз объективам «фиш-ай». Поэтому такие насадки не получили развития.
РИС. 3. О6ъектив Мир-51 (15 мм; 1:3,5; 110°)
В группе сверхширокоугольных ортоскопических объективов (с исправленной дисторсией) с углом поля зрения 90° и более оптические схемы строятся также на основе схем ретрофокусных объективов. В головной части этих объективов наряду с отрицательными менисками содержатся положительные элементы, необходимые для исправления дисторсии. Это усложняет схемы объективов, увеличивает их габариты и массу. Сравнительно недавно наиболее короткофокусным и в этой группе являлись объективы с f'=20 мм, 94° (восьми-девятилинзовые «Флектогон» 2,8/20 (93°) и «Дистагон»). Качественно новая ступень в развитии сверхширокоугольной сменной оптики была достигнута созданием объектива с f'=18 мм (100°). В мировой практике известны объективы с таким углом поля зрения, например «Никкор» 3,5/15 (110°), SМС «Пентакс-А» 3,5/15 (111°), «Супер Эльмар R» 3,5/15 (110°). Реализация такого углового поля при высокой светосиле требует применения очень сложных оптических схем, увеличения их габаритов и массы. Например, «Никкор» с габаритами D90X94 мм и массой 630 г. Отечественный объектив «Мир-51» 3,5/15 (110°) - рис. 3- имеет характерную для данного типа объективов оптическую схему. Разрешающая способность (центр/край поля) ~50 мм-1/~20-25 мм-1, дисторсия не превышает 3%.
Дальнейшее развитие в объективах угла поля зрения за счет усложнения схемы, в частности головной части, уже не дает столь высокого эффекта: например, «Никкор» 5,6/13 (118°) при существенно меньшей светосиле имеет габариты D1150Х99 мм и массу 1200 г. В разработке «Кэнон FD» 2,8/14 (116°) 14 линз; габариты D74X83,5 мм, масса 490 г. Превосходя «Никкор» 3,5/15 по техническим параметрам, этот объектив имеет меньшие габариты и массу. Уровень достигается здесь за счет применения первой линзы с асферической поверхностью сложного профиля. Изготовление асферической поверхности сопряжено с большими технологическими трудностями и по силам далеко не всякому даже высокоразвитому оптическому производству. И все же наиболее распространенным в этой группе остаются объективы 2,8/20 (94°); «Никкор», «Нью-Кэнон FD», SМС «Пентакс-А» (93°) и другие. Именно в них имеет место оптимальное сочетание технических параметров
. РИС. 4. О6ъектив Мир-64 (20 мм; 1:2,8; 94°)
Объективы типа «Мир-64» (рис. 4) имеют сравнительно несложные оптические схемы, что обусловливает их умеренную стоимость. Отечественным аналогом указанных объективов является и серийный «Мир-20М».
РИС. 5. О6ъектив Волна-10 (35 мм; 1:1,8; 63°)
РИС. 6. О6ъектив Мир-46 (35 мм; 1:1,4; 63°)
Широкоугольные объективы имеют фокусные расстояния 24 мм; 28 мм; 35 мм и соответственно углы полей зрения: 84°; 75°; 63°. За последнее время наибольшее развитие получили объективы с f'= 35 мм: выросла светосила объективов, уменьшились габариты и масса. Оптимальной величиной относительного отверстия объективов до недавнего времени представлялась величина 1 : 2,0 (объектив «Мир-24М»). Последняя же разработка - объектив «Волна-10», 1,8/35 (63°) - рис. 5 -с уменьшенными габаритами и массой (280 г.) еще одно подтверждение далеко не исчерпанных возможностей оптических схем ретрофокусных объективов, на основе которых они строятся. Совершенствование схемы позволило повысить его разрешающую способность ~ 50/~ 30 мм-1 . Последующая модернизация объективов привела к созданию особосветосильных: «Суммилюкс-R» 1,4/35 (габариты D75X76 мм, масса 660 г) или «Никкор» 1,4/35 (габариты D67,5X74 мм, масса 400 г).
Д. С. Волосов, известный специалист в области разработки фотооптики, предложил оценивать уровень фотообъективов по величине коэффициента Сm=Е*tg(w/2)sqr(t'/100), где Е - относительное отверстие, w - угол поля зрения. Для большинства современных объективов Сm составляет около 0,22. Повышенная величина Сm свидетельствует о неординарности разработки, ее высоком техническом уровне, что, безусловно, относится и к объективу 1,4/35, у которого Сm=0,26. Реализация высоких технических параметров достигается и за счет услож­нения оптической схемы, увеличения габаритов объектива: «Мир~46» 1,4/35 (63°) - рис. 6. Для данного класса оптических систем «Мир-46» представляется достаточно компактным и нетяжелым, его разрешающая способность ~ 55/ ~30 мм-1.
РИС. 7. О6ъектив Мир-61 (28 мм; 1:2,8; 75°)
Развитие более короткофокусной оптики (f' = 24 и 28 мм) в последний период направлено главным образом на уменьшение габаритно-весовых характеристик. Относительное отверстие этих объективов сохраняется на уровне величины 1 : 2,8, являющейся оптимальной для систем с указанными выше значениями 2w. Объективы имеют сравнительно простые оптические схемы и отличаются высокой степенью компактности. Так, объектив «Мир-61», 2,8/28 (75°) - рис. 7 (разрешающая способность ~55/~30 мм-1; габариты D62X42; мас­са 170 г),- разработанный взамен серийного «Мир-10А», при повышенной светосиле имеет более чем в два раза уменьшенные габариты и массу.
Постоянно ведущиеся работы по форсированию оптических характеристик объективов параметрического ряда привели к созданию суперразработки - особосветосильного широкоугольного объектива. «Нью-Кэнон FD» 1,4/24L (84°) с Сm =0,32, диаметром 72X68 мм и массой 430 г. Создание такого объектива представляет повышенные трудности и требует применения сложных многолинзовых схем. Этот объектив содержит десять линз, а в отрицательном мениске головной части применена асферическая поверхность. Рассматривая широкоугольные объективы, нельзя не остановиться еще на одном типе объективов данного класса. Это так называемые «Шифт» (Shift) - объективы (можно также встретить название «РС» - объективы с возможностью контроля - С, перспективы- Р). Конструкция «Шифта» обеспечивает смещение объектива в плоскости, перпендикулярной оптической оси, и его разворот в смещенном состоянии относительно прежней оси на 360°. Таким образом удается осуществлять при фотографировании контроль перспективы и избегать перспективных искажений при архитектурных съемках. В настоящее время за рубежом выпускается два типа объективов «Шифт» 3,5/28: SМС «Пентакс-шифт», «Никкор» РС и 2,8/35: «Никкор» РС, SSС «Кэнон» ТS. Объективы обеспечивают величину смещения ~11 мм и располагают, следовательно, запасом по полю по сравнению с обычными широкоугольными объективами с f' = 28 и 35 мм на величину, эквивалентную величине смещения. В «Шифт» объективах с f' - 28 мм 2w=92°, в объективах с f'=35 мм 2w = 79-80°, в то время как в обычных аналогичных объективах 2w составляет 75 и 63° соответственно.
РИС. 8. О6ъектив Минитар-1 (35 мм; 1:2,8; 63°)
РИС. 9. О6ъектив (35 мм; 1:2,8; 63°)
В последнее время широкое распространение получили незеркальные компактные фотокамеры с форматом кадра 24Х Х36 мм, например «ЛОМО-компакт». Как правило, здесь применяются объективы 2,8/35 с различными оптическими схемами. Общим и обязательным для них требованием является предельная компактность. На рис. 8 изображена оптическая схема объектива «Минитар-1» 2,8/35 (63°). Длина оптики объектива составляет ~ 10 мм, что в три-четыре раза меньше, чем в объективах с аналогичными характеристиками, применяемыми в зеркальных 35-мм камерах. Длина от первой поверхности до плоскости изображения в объективе примерно равна фокусному расстоянию. По свойствам такое качество приближает их к телеобъективам, но отличает от последних необычно высокими техническими характеристиками. В объективе применяется залинзовая диафрагма. Определившаяся в результате асимметрия схемы создает дополнительные трудности, связанные с достижением требуемой компактности оптики, обеспечением в объективе необходимого качества изображения. Все требования удается удается удовлетворить с помощью схемы усложненного триплета. Разрешающая способность объектива «Минитар-1»: ~ 55-60/~20-25 мм-1 . Множество моделей 35-мм компактных фотоаппаратов использует другой тип объективов, который по габаритам и по схеме может быть отнесен к телеобъективам (рис. 9). В схеме четко просматриваются две характерные для телеобъективов части, разделенные диафрагмой: положительная, выполненная по известной схеме объектива «Тессар» («Индустар»), и отрицательная, содержащая отрицательный и положительный мениски. Без особого труда здесь узнается перевернутый ретрофокусный объектив. Перевернутый обратный телеобъектив и есть просто телеобъектив. Важной особенностью схемы, усиливающей в телеобъективе свойства компактности, является наличие внутренней фокусировки, которая осуществляется перемещением двусклеенного компонента.

Окончание следует
Hosted by uCoz