Составной объектив


Волна + Индустар

Эта краткая заметка родилась как ответ на одно из писем. Ее тема — создание на коленке из двух объективов оптической системы с переменным фокусным расстоянием. Это очень старый, хорошо известный, но уже позабытый способ, как при отсутствии длиннофокусного объектива получить крупное изображение удаленных объектов. Я просто попытался проиллюстрировать его применение с цифровыми зеркальными камерами. О составных насадках для аппаратов с несменной оптикой я писал уже довольно давно в статье «Труба Кеплера — макроконвертер и фоторужье в одном флаконе».

Рассматриваемая установка была собрана из подручных материалов буквально в течение часа. Результаты имеют скорее познавательный, чем практический интерес. И, тем не менее, мой специфический опыт подсказывает, что иногда подобное знание может пригодиться.

Лирическое отступление 1.  Специфика экспедиции заключается в том,  что все что взяли, то взяли; если понадобится что-то еще, то вся надежда на лом и какую-то мать. И хотя образование у нас бесплатное, но знание о том, как воспользоваться этим самым ломом, иногда стоит очень дорого. Так вот, то, что будет описано дальше, может очень пригодиться, если сидя на необитаемом острове, ожидая через пару месяцев смену, вы вдруг обнаружите, что в окрестных водах объявилось лохнесское чудовище. :-)

Итак, есть два объектива и какое-то количество крепежного материала. С помощью первого из них мы можем получить изображение на матовом стекле. А потом переснять его с помощью другого объектива, причем в достаточно широком диапазоне масштабов. Если матовое стекло убрать, то полученная оптическая схема все равно будет работать, правда, с некоторыми ограничениями. А именно: зерна матового стекла не позволяют получить очень детальное изображение, однако они рассевают свет во всех направлениях. Если мы его уберем, то лучи, проходящие через центральную точку, будут вести себя почти так же, как и с ним,   а вот лучи, формирующие изображение на периферии кадра, который может быть больше, чем размер задней линзы объектива, распространяются уже только под углом к оптической оси и в сторону от нее. То есть их поймать и использовать для построения вторичного изображения сможет только край передней линзы второго объектива. В результате, будет наблюдаться существенное виньетирование, и яркость вторичного изображения будет от центра к краю резко падать. Чем более мелкий фрагмент первичного изображения мы переснимаем, тем  меньше будет проявляться этот эффект.

Ниже приведена фотография получившейся установки. Она состоит из объектива Pentacon с фокусным расстоянием 135 мм, мехов ПЗФ, объектива Индустар-61 с фокусным расстоянием 50 мм, мехов Pentacon и камеры Canon EOS  D60. Суммарная длина примерно 40 см.

Pentacon + Индустар

Изменяя длину мехов Pentacon (a), мы меняем общее фокусное расстояние получившейся системы, а, изменяя длину мехов ПЗФ (b), — наводимся на резкость. Данная оптическая система дает нам прямое изображение объекта, и, следовательно, в видоискателе зеркальной камеры, оно будет перевернутым. Т. о. мы получили простейший объектив с переменным фокусным расстоянием, который, впрочем, собрал воедино все возможные дефекты, с которыми борются при расчете современных вариообъективов. Даже грубая оценка геометрии получившейся системы, т. е. диаметр передней линзы и получившееся фокусное расстояние показывают, что относительное отверстие уменьшится на порядок. Диафрагмирование объективов приведет к виньетированию изображения. Однако при больших увеличениях периферийные участки линз могут и не работать, и в этом случае диафрагмирование может слегка улучшить изображение. Оптимальные значения диафрагм обоих объективов подбираются экспериментально для каждого конкретного значения увеличения. Я пробовал собрать эту оптическую схему и с другими объективами, так, я в качестве второго объектива использовал объектив Гелиос-44. Использование объектива Волна с фокусным расстоянием 80 мм от аппарата Киев 88 в качестве первого объектива (фото в заголовке статьи) дало неплохие результаты, однако предельное увеличение при равном пороговом качестве оказалось меньше.  Нижеприведенные снимки сделаны пасмурным вечером 3 сентября 2006 года с балкона московской квартиры. 

Результаты

Начнем с того, что можно получить с помощью одного объектива Pentacon 135:

Миниатюра
Фрагмент
Pentacon
Pentacon
Pentacon F=135, ISO-400, 1/1000 с, F/4

Теперь посмотрим на то, к чему мы стремимся, — снимок, сделанный объективом Рубинар 500:

Миниатюра
Фрагмент
Рубинар
Рубинар
Рубинар F=500, ISO-400, 1/250 с, F/8

Теперь посмотрим, что нам даст составной объектив; начнем с минимального увеличения комбинации Pentacon 135 — Гелиос 44:.

фото ISO-400, 1/750 с. Несмотря на полностью открытые диафрагмы, заметно виньетирование.
фото ISO-400, 1/30 с.Если диафрагмы прикрыть, то виньетирование становится явным и оно не симметрично относительно центра, что свидетельствует о недостаточной жесткости конструкции и что, естественно, отрицательно сказывается на результатах.
фрагмент Разрешение по центру не столь уж и плохо

Теперь увеличим расстояние a и посмотрим, что получится:

Миниатюра
Фрагмент
Pentacon + Гелиос 44
Pentacon + Гелиос 44
Pentacon + Гелиос 44. ISO-400, 1/125 с. Чуть не дотягивает по увеличению до снимка, сделанного с объективом Рубинар, и уступает ему по качеству.

Переходим к другой паре — Pentacon + Индустар 61.

Миниатюра
Фрагмент
фото
фото
фото
Pentacon + Индустар 61. Диафрагмы прикрыты таким образом, чтобы виньетирование не бросалось в глаза.
ISO-400 1/15 с. Масштаб и качество сопоставимы с Рубинаром, но выдержка в 17 раз больше.
А это снимок при полностью открытых диафрагмах.
ISO-400 1/125 с.

В заключение, в этой же паре еще больше увеличим отрезок a и попытаемся переплюнуть Рубинар :-)

Миниатюра
Фрагмент
фото
фото
Pentacon + Индустар 61. ISO-800 1/45 с.

Как мы видим, результат получить изображение удаленного объекта, сравнимое по масштабом со снимком, сделанным объективом Рубинар, достигнут. Ну, а какой ценой и какого качества, — судите сами.   






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.