О попытках максимально использовать возможности оптической системы


«Всеобщее мнение, будто один тип лучше другого, неосновательно;
каждый правильно построенный объектив может дать лучший результат
в тех условиях съемки, к которым приспособлен».
Э. Фогель. Карманный справочник по фотографии, 1928

Степень приспособленности объектива к съемке определяется не только его оптической схемой, но и конструкцией  аппарата и оправы. Данная статья посвящена двум самоделкам, позволяющим максимально использовать возможности оптической схемы, ограниченной стандартными конструкциями аппаратов и оправы. О большинстве теоретических и исторических вопросов, поднимаемых в этой статье, я уже писал, но чтобы хождение по ссылкам не увело вас далеко от обсуждаемой темы, я позволил себе в этой статье продублировать часть ранее опубликованного материала.

Индустары

Индустары

Вероятно, лучшим универсальным объективом за всю историю фотографии стал выпущенный в 1902 году объектив TESSAR, разработанный главным оптиком фирмы Zeiss П. Рудольфом. Отечественными аналогами Тессара являются объективы Индустар.

Эти объективы возникли в результате развития объектива Триплет. Его рассчитал англичанин Тейлор в 1894 году. Эти объективы известны как Триплетов Кука, по имени фирмы, которая их выпускала.  Поле Триплета может достигать 45-50 градусов при относительном отверстии 1:3,5. В СССР эти объективы обозначались буквой Т. Разработано более 100 моделей, самыми известными аппаратами, использовавшими этот объектив, являлись аппараты Любитель и Смена.

Смена 6
Любитель 166
Т-43
Т-22
Фотоаппараты сняты объективом Рыбий Глаз, поэтому выглядят несколько непривычно. Зато обозначения на объективе хорошо читаются.

При дальнейшем развитии последний компонент Триплета был заменен склеенной линзой и получился универсальный 4-линзовый анастигмат TESSAR.

Явление астигматизма, связанное с тем, что фокусное расстояние лучей, лежащих в сагиттальной и меридиональной плоскостях, не совпадает, делает невозможным получить одновременно резкость горизонтальных и вертикальных линий.


Лучи одного и того же пучка, идущие в меридиональном и сагиттальном сечениях, после преломления оптической системой не собираются в одной точке. Когда объектив установлен в оптимальное фокусное положение для лучей, лежащих в меридиональной плоскости (меридиональный фокус), резкой будет выглядеть мира, состоящая из концентрических кругов, чьи центры совпадают с центром кадра. Аналогичным образом, когда сфокусированы лучи, лежащие в сагиттальной плоскости, резкой будет выглядеть мира, образованная штрихами, исходящими из центра кадра.

Особенно сильно оно проявляется в тех случаях, когда объект находится под некоторым углом к оптической оси. При этом поверхность линзы для таких наклонных лучей не будет строго симметричной, что и приведет к искажению изображения. В большинстве фотообъективов астигматизм и кривизна поверхности изображения в достаточной мере корригируются.  Другими словами. в реальных конструкциях сделана попытка скомпенсировать одну аберрацию другой.


По оси ординат отложены углы поля , а по оси абсцисс значения меридиональной m и сагиттальной s кривизны поверхности изображения. На рисунке представлены кривые астигматизма фотообъектива для различных видов коррекции: а — хорошо исправлен астигматизм, так как кривые, соответствующие меридиональной m и сагиттальной s кривизне, почти совпадают, но кривизна поверхности изображения не исправлена; б — кривые для меридионального и сагиттального изображений расположены симметрично, поверхность среднего изображения при этом практически плоская, но астигматизм не исправлен; в — астигматизм и кривизна поверхности изображения в объективе исправлены наиболее рационально.

Что касается кривизны поля изображения, то эта аберрация может быть устранена не только за счет конструкции объектива, но и за счет конструкции фотоаппарата. Изогнуть стеклянную фотопластинку, конечно, нереально, а вот изогнуть пленку уже можно, что и было реализовано в некоторых камерах Minox. Вероятно, матрицу тоже не обязательно делать плоской. Однако на современном этапе анастигматами называются объективы, у которых наиболее полно исправлены астигматизм и кривизна поверхности изображения для большого угла поля. Поэтому не будем пытаться искривить матрицу, а попытаемся в полной мере воспользоваться тем фактом, что эти объективы могут хорошо работать в тех случаях, когда объект находится под некоторым углом к оптической оси.

Приспособления для поворота и смещения объективов

Рассматриваемые в этой статье приспособления посвящены возможности наклона объектива относительно матрицы или пленки. Если фокусировку осуществлять не только перемещением, но и наклоном объектива относительно светочувствительного материала, то можно получить резкое изображение предметов, лежащих в плоскости, расположенной под углом к оптической оси аппарата. В соответствии с принципом, открытым австрийским геодезистом Шеймфлюгом, если три плоскости — пленки, объективной доски и объекта — пересекаются на одной прямой, изображение будет резким от самого ближнего его края до самого дальнего. Таким образом, если фокусировку осуществлять не только перемещением, но и наклоном объектива относительно светочувствительного материала, то можно получить резкое изображение для объектов, лежащих в плоскости, расположенной под углом к оптической оси аппарата.          


Можно развернуть стрелку под углом к оптической оси, в этом случае, перемещая фотопластинку, можно сфокусироваться либо на острие, либо на оперение. Чтобы резкой была вся стрелка, матовое стекло надо наклонить. Как и в настоящей камере, точную фокусировку удобнее осуществлять, рассматривая изображение на матовом стекле под лупой. В приведенном примере для этого следует нажать правую кнопку мыши и выбрать в меню Zoom in.

Для объективов с фокусным расстоянием много больше рабочего отрезка аппарата проблем с переделкой  стандартных мехов нет. Достаточно сделать поворотной одну из досок, к которой крепятся меха. В случае приставки ПЗФ снимаем переднюю доску с рельсы и крепим на пластине, которая в свою очередь крепится к подвижной рельсе с помощью винта, вокруг которого она может вращаться. При этом мы теряем половину растяжения меха, но получаем необходимый нам разворот.

Индустар 100
Система с объективом Индустар 100 и аппаратом OLYMPUS E-300.

При использовании объектива Индустар 100У с фокусным расстоянием 110 мм мы получаем возможность растяжением мехов фокусироваться на объекты от бесконечности до 47 см от плоскости матрицы. Размер объекта занимающего полный кадр при этом составляет 45 мм, т. е. масштаб съемки будет 1:2. Съемка в большем масштабе легко достигается вкручиванием дополнительных удлинительных колец между аппаратом и мехами. Отмечу, что при макросъемке для фокусировки часто удобнее перемещать не объектив, а всю камеру на специальных салазках. Меха ПЗФ имеют встроенные салазки, однако они не очень удобны, поскольку не имеют системы плавного перемещения и снабжены только фиксатором мехов на рельсах. Я предпочитаю использовать переделанные салазки от мехов фирмы Pentacon, снабженные кремальерой.

Индустар 100
Система с объективом Индустар 100 и аппаратом Canon D60.

Для макросъемки можно использовать и более короткофокусные объективы, такие как Индустар 50 или Индустар 61 ЛЗ,  с фокусным расстоянием примерно  50 мм. Однако более короткофокусные объективы интересны не при макросъемке, а в первую очередь при съемке относительно удаленных объектов. Сфокусироваться на бесконечность этим объективам не дают меха, толщина которых   в самом сжатом состоянии практически равна фокусному расстоянию объектива. Чтобы решить эту проблему, была сделана попытка заглубить объектив Индустар 50 внутрь мехов. Оправы полувековой давности делались на токарном станке и крайне добротно.  Их можно многократно разбирать, не рискуя сломать. Мне удалось извлечь блок линз из объектива и вставить его в оправу задом наперед. Таким образом объектив ввинчивался как бы внутрь аппарата, но при этом передняя линза осталась передней, а задняя задней.

Индустар 50
Одинаковые объективы Индустар 50 в разных оправах. Слева объектив вставлен в оправу задом наперед.

В данной ситуации, чтобы изменить диафрагму, пришлось бы тыкать пальцем вглубь оправы и, рискуя оставить жирный отпечаток в центре линзы, попытаться повернуть кольцо привода диафрагмы. Чтобы решить эту проблему, внутрь оправы был вставлен кусок металлической трубки длиной около 2 см, совпадающей по диаметру с кольцом привода диафрагмы. После этой переделки стало возможным поворачивать кольцо диафрагмы пальцем, находящимся на расстоянии нескольких сантиметров от передней линзы.

Индустар 50
Индустар 50

Система с объективом Индустар 50 и аппаратом Canon D60.

Сделав систему, позволяющую наклонять объектив, казалось заманчивым сразу же сделать и систему, позволяющую его сдвигать. Это нужно, как для исправления перспективных искажений, так и для более корректной сшивки одного снимка из двух кадров. Если мы закрепим объектив на штативе и будем относительно него сдвигать камеру, то при сшивке двух кадров нам не придется исправлять дисторсию и в программах сшивки панорам можно воспользоваться опцией,  предназначенной для соединения отсканированных по частям изображений.  

Нажимая на стрелки на картинке, можно повернуть камеру или сдвинуть кадровое окно, и посмотреть, как это отразится на изображении здания.

Если вопрос стоит только о подвижках, то у моей конструкции много конкурентов. Первым и основным является новый Фотошоп CS2, поскольку входящий в его комплект плагин Lens Correction, предназначен, в том числе,  для коррекции горизонтальной и вертикальной перспективы. Этот плагин, в первую очередь предназначенный для исправления дисторсии, виньетирования и хроматических аберраций, является, на мой взгляд, значительным событием, потому что превращает программу  из инструмента для обработки готовых изображений в инструмент, участвующий в получении оптимального результата в процессе съемки. Имея такой инструмент, очень вероятно, что можно не пытаться исправлять дисторсию и виньетирование оптически, поскольку информация при этой аберрации только искажается, но не теряется, а упростить объектив, уменьшив его светорассеяние, и переложить функцию исправления дисторсии на программу.

Lens Correction
Интерфейс программы Lens Correction. Для демонстрации ее возможностей дефекты не устранялись, а наоборот утрированно усиливались.

Вторым конкурентом является приставка, сделанная фотомастерскими РСУ под торговой маркой Jolos, предназначенная для крепления к 35 мм аппаратам объективов для среднеформатных камер  с байонетом Б или (через переходное кольцо) В.

Jolos
Приставка Jolos с объективом Волна и камерой Canon D60.

Эта приставка позволяет не только крепить объективы, но и сдвигать и вращать их. Рабочий отрезок для байонета В составляет 82,1 мм против 74,1 у байонета Б. Если отказаться от возможности использовать объективы с байонетом Б, то можно воспользоваться разницей в рабочих отрезках для создания системы, позволяющей не только сдвигать, но и наклонять объектив.

Jolos
Как мне это удалось сделать, можно видеть на приведенных фотографиях. Сверху изображена оригинальная приставка в разборе. Слева направо: переходное кольцо с байонета Б на В, верхняя доска с байонетом Б, нижняя доска с системой поворота вокруг оси и крепление к аппарату с резьбой М42. Переделка свелась к тому, что верхняя доска с байонетом Б, была заменена на самодельную, состоящую из двух элементов, с байонетом В от удлинительного кольца. Естественно, что в окончательном варианте конструкцию желательно покрасить черной краской и вклеить в щели полоски коленкора, не препятствующие движению, но пресекающие паразитную засветку. Впрочем, при выдержках короче 1/100 с при съемке на улице и без этих мер предосторожности заметная засветка не была зафиксирована.
Jolos

 

Jolos
Самодельная система на базе Jolos. Объектив Мир 26 В (F= 45 мм)

Галерея снимков

Щелкнув мышью по миниатюре можно, увидеть полноразмерную фотографию.

Система с объективом Индустар 100 и аппаратом Canon D60
фото
фото
фото
фото
Система с объективом Индустар 100 и аппаратом OLYMPUS E-300
фото
фото
для оценки достигнутой глубины резкости справа приведен снимок сбоку
Оригинальная конструкция Jolos
фото
фото
Сшивка одного снимка из трех кадров.
фото
фото
Самодельная система на базе Jolos. Объектив Мир 26 В (F= 45 мм)
фото
фото
Без перекоса объектива
С перекосом объектива
фото
фото





Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.