Объектив с трансфокатором – Объектив переменного фокусного расстояния — Википедия

Объектив переменного фокусного расстояния — Википедия

Объектив переменного фокусного расстояния (другие названия: трансфока́тор, ва́риообъекти́в или зум-объектив от англ. zoom) — объектив, фокусное расстояние которого может изменяться ступенчато или плавно. В последнем случае объектив называется панкратическим^[1]. Наиболее широко используется в кинематографе, фотографии и на телевидении для изменения масштаба изображения объекта при его съёмке с одной точки. Некоторое применение вариообъективы нашли в проекционной технике.

Независимо от оптической конструкции конкретных объективов, в разных сферах применения они могут называться по-разному: на телевидении чаще всего используется название «вариообъектив», в кинематографе — «трансфокатор», а в фотографии общепринят термин «зум»^[3]. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью объектива^[4][5]

.

История появления панкратических объективов[править | править код]

Первый трансфокатор для киносъёмки «Астро-Берлин»

Впервые переменное угловое увеличение было реализовано ещё в XIX веке в наблюдательных приборах, таких как телескоп и зрительная труба. Небольшие угловое поле и светосила этих устройств позволяли строить системы изменяемого увеличения при минимальном астигматизме и приемлемой разрешающей способности. Создание подобных съёмочных объективов потребовало решения более сложной задачи конструирования анастигмата для больших углов поля зрения^[6]. Первые конструкции вариообъективов были неприемлемы для кинематографа, поскольку требовали дополнительной фокусировки из-за смещения фокальной плоскости при любом изменении фокусного расстояния. Патент за номером 696,788 на объектив с компенсацией смещения фокуса был выдан только в 1902 году^[7]. Первый серийный панкратический объектив для киносъёмки «Кук-Варо» (англ. Cooke Varo) с диапазоном фокусных расстояний 40—120 мм, был выпущен компанией «Белл-Хауэлл» в 1932 году

[8]^[9]. Спустя четыре года инженер немецкой фирмы «Астро-Берлин» Хуго Грамацки запатентовал афокальную насадку-трансфокатор^[3][10].

Панкратические объективы появились сначала в кинематографе, а затем на телевидении. Они пришли на смену револьверным головкам с обычными («дискретными») объективами, заменяемыми оператором в перерывах съёмки^[11]. Возможность непрерывного изменения масштаба изображения в наибольшей степени востребована именно в этих областях, давая на экране эффект приближения или удаления объекта съёмки при неподвижной камере. Вариообъектив стал одним из наиболее эффективных средств внутрикадрового монтажа. Однако, уровня качества оптического рисунка, сопоставимого с дискретной оптикой, киносъёмочные вариообъективы достигли только к середине 1950-х годов, когда и стали активно применяться, особенно в документальном кино. В постановочных фильмах трансфокатор позволил частично заменить съёмку с движения, и получить новейший приём, называемый в различных школах как «Транстрав» (англ. Trans Trav) или «Долли-зум» (англ. Dolly Zoom). Суть приёма заключается в изменении фокусного расстояния, синхронном с перемещением операторской тележки «Долли» в противофазе. При совпадении направления движения тележки с оптической осью объектива масштаб основного объекта съёмки остаётся неизменным, а фон «отъезжает» или «наезжает» на неподвижного персонажа. В СССР одним из первых этот приём использовал кинооператор Вадим Юсов в картине «Чёрный монах»

[12].

Первый серийный фотозум «Voigtländer Zoomar 36-82/2.8» (1959)

В фотографии возможность изменения фокусного расстояния объектива долго считалась нецелесообразной, поскольку в отличие от телевидения и кино не играет роли выразительного средства. Точное кадрирование, недоступное в момент съёмки обычными объективами, выполнялось в процессе фотопечати. Кроме того, реальная возможность использования зумов появилась только с распространением в начале 1960-х годов однообъективных зеркальных фотоаппаратов, вытеснивших непригодные для съёмки трансфокаторами дальномерные и двухобъективные зеркальные

[13]. Дополнительным препятствием стали размеры кадра, который даже в малоформатной фотографии значительно больше, чем в кино и на телевидении. Прямая зависимость габаритов и массы объектива от формата выводила эти параметры за разумные пределы для доступных на тот момент конструкций трансфокаторов. Попытки создания фотообъективов со ступенчатым изменением фокусного расстояния были также признаны бесперспективными, поскольку никак не упрощали конструкцию^[14].

Ситуация кардинально изменилась после появления достаточно мощных компьютеров, позволивших рассчитать принципиально новые оптические схемы и усовершенствовать существующие^[15]. Дополнительные возможности открылись с распространением технологий многослойного просветления, значительно снижающего светорассеяние в многолинзовых системах

[16]. Новые сорта оптического стекла и совершенствование методик расчёта позволили создать фотозумы, которые нашли применение в фотожурналистике, повысив качество снимков за счёт максимального использования площади негатива. Одним из первых фотозумов считается «Фохтлендер-Зумар» (нем. Voigtländer Zoomar 36—82/2,8), разработанный Хайнцем Килфитом в 1959 году^[17][14]. Тем не менее, до конца 1970-х годов такие объективы считались вспомогательным типом, поскольку обладали более скромными характеристиками, чем объективы с постоянным фокусным расстоянием^[18]. Ощутимый выигрыш фотозумы давали только при съёмке слайдов, не поддающихся кадрированию^[19]. При этом, высокая стоимость делала трансфокаторы доступными только профессиональным фотографам. Ситуация изменилась к концу 1980-х годов, благодаря появлению новейших технологий и материалов, в частности доступных асферических линз. Любительские фотозумы также постепенно вытеснили дискретную оптику, благодаря удешевлению производства и массовому использованию технологичных пластмасс.

Одновременно с зумами для фотоаппаратов появились подобные объективы для узкоплёночных кинопроекторов. В СССР такой объектив «ПФ-1» с диапазоном фокусных расстояний от 15 до 25 мм был разработан для любительского проектора «Квант». Для советских же кинопроекторов «Луч-2», поставлявшихся на экспорт, японской компанией «Лайт-оптик» был сконструирован вариообъектив «Луч-Зум» с таким же диапазоном^[20]. При существенном выигрыше в массе и габаритах японский объектив незначительно уступал советскому в светосиле. Под формат «8 Супер» в отраслевой лаборатории кинооптики ЛИКИ спроектирован объектив «Варио-Ликар-П2» («ПФ-6») с диапазоном фокусных расстояний 18—30 мм. В 1970 году в ЦКБК освоен выпуск панкратического объектива «Варио-Ликар П1» для 16-мм кинопроекторов с диапазоном 35—65 мм, также разработанного в ЛИКИ^[21]. Возможность изменения фокусного расстояния проекционного объектива служит сервисной функцией, позволяя регулировать размер изображения без перемещения экрана и проектора. Аналогичная оптика выпускалась для диапроекторов, давая те же удобства. В профессиональных кинопроекторах, предназначенных для кинотеатров использование зума нецелесообразно, поскольку кинозал проектируется и строится с учётом стандартных фокусных расстояний объективов. Проекционные объективы переменного фокусного расстояния используются также в автоматических фотопринтерах и мини-фотолабораториях для возможности изменения формата фотопечати

[22].

Устройство панкратических объективов[править | править код]

Принцип действия простейшего трансфокатора Анимация работы трансфокатора

В отличие от объективов с фиксированным фокусным расстоянием, содержащих от 3 до 7 линз, вариообъективы имеют многолинзовую конструкцию, и количество оптических элементов в них может превышать 20. При этом отдельные линзы перемещаются внутри оправы и относительно друг друга, иногда по сложным законам, меняя фокусное расстояние всей системы при неизменном положении фокальной плоскости. По принципу коррекции аберраций панкратические объективы условно делятся на две группы

[23]:

• Вариообъектив сконструирован как одно целое и состоит из вариатора, внутри которого по сложным законам перемещаются отдельные линзы, и корректора, исправляющего остаточные аберрации вариатора^[24]. По сравнению с трансфокатором, позволяет достичь лучшего исправления многих аберраций при меньшем числе линз и компонентов, а также добиться повышенной геометрической светосилы во всём диапазоне фокусных расстояний. По схеме вариообъектива построен первый советский панкратический фотообъектив «Рубин-1», а также киносъёмочные и телевизионные объективы семейства «Вариогоир»;

Ещё одним критерием классификации панкратических объективов служит способ компенсации сдвига фокальной плоскости при изменении фокусного расстояния. Известны два типа объективов^[23]

^[25]:

• С оптической компенсацией: в этом случае коррекция осуществляется перемещением линз по простому (линейному) закону;
• С механической компенсацией. Такой способ, впервые реализованный Пьером Анженье в 1956 году, предполагает сложный (нелинейный) закон перемещения одного или нескольких оптических компонентов. Во втором случае усложняется конструкция оправы объектива, включающей кулачковый механизм смещения линз^[26];

Маркировка телевизионных вариообъективов предполагает указание кратности и минимального фокусного расстояния. Например, советский вариообъектив для телекамер «ОЦТ 35×13», в соответствии с маркировкой обладает кратностью, равной 35 при минимальном фокусном расстоянии 13 мм. Максимальное фокусное расстояние составляет 460 мм^[27]. Таким же образом, объектив «Fujinon 22×8 BERD» при кратности 22× обладает минимальным фокусным расстоянием 8 мм и максимальным 176^[28]. Современная оптика для камер видеожурналистики часто кроме плавного изменения фокусного расстояния дополнительно оснащается ступенчатым. Для этого предусматривается встроенный телеэкстендер, позволяющий быстро менять рабочий диапазон фокусных расстояний вводом оптических компонентов сзади основного вариообъектива

[29]^[30].

Киносъёмочные и фотографические зумы, напротив, предполагают обязательное обозначение как минимального, так и максимального фокусных расстояний и соответствующих значений светосилы. Советские профессиональные киносъёмочные трансфокаторы маркировались индексом «ОПФ», перед которым указывалась цифра, отражающая формат киноплёнки. Вторая цифра соответствует заводскому номеру разработки. Например, объектив «35ОПФ 18-1» с диапазоном фокусных расстояний от 20 до 120 мм, предназначен для съёмки в обычном формате на 35-мм киноплёнке, что отражено в названии^[31]. Анаморфотные вариообъективы снабжалась индексом «А» в конце названия, например «35ОПФ 9-1А» с диапазоном 50—200

[32]. Соответственно, объектив 16ОПФ1-2М, предназначен для стандартного кадра 16-мм киноплёнки. Любительские трансфокаторы чаще всего имели собственные оригинальные названия, например «Метеор-5», выпускавшийся для камер семейства «Красногорск».

Телевизионные вариообъективы и некоторые киносъёмочные кроме ручного привода изменения фокусного расстояния оснащаются многоскоростными электроприводами для обеспечения плавных «наезда» и «отъезда». Вариообъективы для студийных телекамер вообще не оснащаются ручным приводом масштабирования, поскольку изначально рассчитаны на дистанционное управление с рукояток штативной головки. В киносъёмочной оптике встроенный электропривод встречается реже, поскольку она конструируется с расчётом на стыковку с дополнительным модулем аналогичного назначения при помощи фоллоу-фокуса. В фотографических объективах управление фокусным расстоянием осуществляется вручную, за исключением простейших любительских камер.

Достоинства и недостатки[править | править код]

Фотоснимок, полученный при помощи зума на длинной выдержке

Современные вариообъективы, предназначенные для телевизионных и видеокамер, обладают диапазоном фокусных расстояний, перекрывающим практически все необходимые потребности. Благодаря этому, появляется возможность обойтись без сменной оптики одним панкратическим объективом. В той же мере это относится к любительской аппаратуре, например бытовым видеокамерам, а также компактным и псевдозеркальным фотоаппаратам где такие объективы выполняются несъёмными. Жестковстроенный объектив, кроме упрощения пользования камерой, исключает проникновение пыли на фотоматрицу. В фотоаппаратах наличие зума даёт возможность использовать Zoom-эффект (англ. Explozoom), выполняемый при съёмке на длинных выдержках быстрым изменением фокусного расстояния.

Однако, качество изображения, даваемого вариообъективами, считается более низким, чем у дискретной оптики^[17]. Это объясняется, прежде всего, большим количеством элементов и преломляющих поверхностей. Следствием сложной конструкции является более высокое светорассеяние, приводящее к снижению контраста изображения и ухудшению проработки мелких деталей^[11]. Кроме того, объективы с переменным фокусным расстоянием характеризуются более низкой светосилой, большими габаритами и весом. Особенно остро проблема светосилы проявляется в анаморфотных вариообъективах, предназначенных для съёмки в широкоэкранных форматах. Необходимая точность перемещения отдельных элементов накладывает отпечаток на конструкцию оправы, значительно более сложную и дорогую, чем у обычной оптики^[17].

Точное кадрирование при съёмке объективом с переменным фокусным расстоянием возможно только при сквозном визировании. Поэтому, использование вариообъективов допустимо только на кинокамерах с зеркальным обтюратором и однообъективных зеркальных фотоаппаратах. Трансфокаторы, предназначенные для кинокамер с обычным обтюратором, должны снабжаться встроенным визирным устройством светоделительного типа, удорожающим объектив^[33]. Для дальномерных фотоаппаратов существуют зумы со ступенчатым изменением фокусного расстояния (например, «Leica Tri-Elmar-M 16-18-21mm f/4 ASPH»), которые не получили распространения из-за неудобства согласования с видоискателем^[34]. При использовании электронного видоискателя панкратические объективы применимы без каких либо ограничений, поэтому стали обычным явлением в телевизионной технике и цифровых фотоаппаратах всех классов.

Вариообъектив камеры для видеожурналистики

В настоящее время кратность вариообъективов для телевидения может достигать 100× за счёт небольших размеров светочувствительной матрицы и использования двухступенчатой схемы с двумя согласованно работающими вариаторами^[35][36]. Самый мощный из известных вариообъективов «Panavision HD Superzoom» может изменять своё фокусное расстояние в 300 раз^[37]. Такие объективы нашли широкое применение в телекамерах для внестудийного вещания, которые устанавливаются на штатив, предотвращающий тряску на крупных планах. Широкий диапазон фокусных расстояний необходим при телетрансляциях с больших стадионов и концертных площадок, обеспечивая съёмку удалённых объектов при дефиците времени на перемещение камеры. В телестудиях пользуются менее мощными объективами с кратностью от 15 до 25, и более высокой светосилой. Сравнительно небольшая кратность 13—18× при постоянной высокой светосиле характерна для вариообъективов компактных камер видеожурналистики.

Светосила объективов повышенной кратности телекамер внестудийного вещания остаётся постоянной в определённом диапазоне фокусных расстояний, а затем начинает снижаться по мере увеличения масштаба изображения^[27]. В камерах телевидения это компенсируется за счёт автоматического управления экспозицией изменением времени считывания заряда (выдержки), а в киносъёмочной аппаратуре считается недопустимым^[35]. Поэтому, для киносъёмочных объективов максимальной кратностью считается 10× при постоянной светосиле. Это обусловлено не только неизбежным ростом габаритов объектива из-за более крупных размеров кадра, но и повышенными требованиями к разрешающей способности, значительно превышающими стандарты телевидения высокой и особенно стандартной чёткости. Несмотря на отличные оптические характеристики современных киносъёмочных трансфокаторов, операторы-постановщики в большинстве случаев предпочитают им дискретные объективы из-за более качественного рисунка.

Фотозум «Canon EF 28—300/3,5—5,6L USM»

Для большинства фотообъективов профессионального класса, рассчитанных на малоформатный кадр, кратность редко превышает значение 3—4×^[38][39]. В отличие от телевизионной оптики, перекрывающей весь возможный диапазон, фотозумы, как правило, выполняются как альтернатива сменным широкоугольным, нормальным и длиннофокусным объективам с возможностью более точного кадрирования. Такое положение вещей характерно для профессиональной фотографии, поскольку не избавляет фотографа от необходимости иметь комплект сменной оптики для перекрытия всего необходимого диапазона фокусных расстояний. В то же время такие зумы сегодня по качеству рисунка сопоставимы с обычными объективами, и обладают постоянной светосилой во всём диапазоне^[38]. Тем не менее, даже профессиональные фотозумы уступают по светосиле лучшим объективам с постоянным фокусным расстоянием.

Большая кратность характерна для любительской фотооптики, позволяющей обходиться единственным объективом, когда потеря светосилы и снижение разрешающей способности допустимы. Прямая зависимость размеров объектива от его кратности и формата кадра заставляет ограничивать светосилу, которая уменьшается одновременно с ростом фокусного расстояния, не требуя запаса диаметра входного зрачка. Одним из немногих примеров профессионального фотозума большой кратности может служить «Canon EF 28—300/3,5—5,6L IS USM». Подобные зумы получили некоторое распространение в новостной фотожурналистике, как компромисс в условиях дефицита времени на замену объектива при репортажной съёмке.

Значительно реже зумы встречаются в среднеформатной фотографии, подразумевающей постановочную съёмку. Дело осложняется тем, что в современной среднеформатной аппаратуре большинство объективов снабжаются дополнительным центральным затвором, который может быть использован при отключённом или вовсе отсутствующем фокальном. Поэтому, большинство линеек среднеформатной оптики кроме обычных объективов насчитывают всего 1—2 зума, предназначенных для репортажной съёмки, не характерной для этого класса аппаратуры^[40][41]. В крупноформатных фотоаппаратах, как предназначенных для студийной работы, так и в пресс-камерах, использование зумов нецелесообразно. Вариообъектив даже невысокой кратности оказался бы слишком громоздким для сравнительно небольшого формата 9×12 см.

«Ультразум» или «Суперзум» (лат. ultra — сверх, чрезмерно, англ. zoom — увеличение изображения) — трансфокатор с большой кратностью (>9^×). Такие объективы стали основой для целого класса цифровой фотоаппаратуры без оптического видоискателя. Это объясняется стремлением производителей упростить пользование такими камерами: замена объектива может оказаться слишком сложной процедурой для неподготовленного пользователя, и оттолкнуть потенциальных покупателей. Кроме того, сменная оптика требует отдельной сумки для хранения всего комплекта аппаратуры, неудобного для туристов и фотолюбителей. Небольшие размеры матрицы псевдозеркальных фотоаппаратов позволяют конструировать вариообъективы большой кратности очень компактными при хорошей светосиле. Так для фотоаппаратов «Canon PowerShot SX50 IS», «Fujifilm FinePix SL1000» и «Sony Cyber-shot DSC-HX300» кратность зума составляет 50× при минимальной светосиле f/6,5 на длинном фокусе. При этом за счёт телескопической оправы размеры объектива в нерабочем положении не превышают габаритов корпуса, выдвигаясь только при максимальных фокусных расстояниях.

Для компактных фотоаппаратов и простейших видеокамер более характерны недорогие зумы малой кратности, не превышающей 10—12×. При этом производители искусственно увеличивают кратность такого зума цифровым кадрированием данных, получаемых с матрицы. При достижении максимального фокусного расстояния объектива масштабирование продолжается цифровой выкадровкой, «удлиняя» диапазон. Технология, получившая название «цифровой зум», имеет исключительно маркетинговое значение, поскольку в отличие от оптического зума, цифровой значительно снижает качество снимка: при этом используется лишь небольшая центральная часть поля изображения объектива и матрицы^[42][43]. Это эквивалентно кадрированию в графическом или видеоредакторе, обрезающему края изображения^[44][45]. Несмотря на это, для пользователей, не желающих заниматься самостоятельной обработкой снимков, цифровой зум может быть полезной функцией, позволяя получать нужную крупность плана, не приближаясь к объекту съёмки и без дополнительных манипуляций.

1. ↑ ^{1 2} Фотокинотехника, 1981, с. 337.
2. ↑ Canon DIGISUPER 86 II TELE xs (рус.). Studio/Field Lenses. Canon. Дата обращения 18 апреля 2015.
3. ↑ ^{1 2} MediaVision, 2012, с. 80.
4. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 45.
5. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 216.
6. ↑ Волосов, 1978, с. 349.
7. ↑ Clile C. Allen. Optical objective (англ.). Патент US696788. US Patent Office (1 April 1902). Дата обращения 19 апреля 2015.
8. ↑ Innovating Since 1893 (англ.). History. Cooke. Дата обращения 19 апреля 2015.
9. ↑ Barbara Lowry. A Cooke Look Back (англ.) // Film and Digital Times : журнал. — 2013. — No. 1. — P. 6.
10. ↑ Hugh Ivan Gramatzki. Improvements in Photographic and like Objectives (англ.). Patent 449,434 specification (26 June 1936). Дата обращения 19 апреля 2015.
11. ↑ ^{1 2} MediaVision, 2014, с. 52.
12. ↑ MediaVision, 2012, с. 81.
13. ↑ Георгий Абрамов. Послевоенный период. Часть II (рус.). История развития дальномерных камер. Photohistory. Дата обращения 10 мая 2015.
14. ↑ ^{1 2} Волосов, 1978, с. 375.
15. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 38.
16. ↑ Фотомагазин, 2001, с. 18.
17. ↑ ^{1 2 3} Вариообъективы для кино и ТВ, 2012, с. 84.
18. ↑ Фотография: Техника и искусство, 1986, с. 84.
19. ↑ Волосов, 1978, с. 374.
20. ↑ Волосов, 1978, с. 478.
21. ↑ Техника кино и телевидения, 1971, с. 6.
22. ↑ Как работает минилаб (рус.). Minilab Service. Дата обращения 24 ноября 2016.
23. ↑ ^{1 2 3} Волосов, 1978, с. 350.
24. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 43.
25. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 48.
26. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 110.
27. ↑ ^{1 2} Техника кино и телевидения, 1981, с. 43.
28. ↑ 4K UHD Telephoto ENG style lens (англ.). UA22x8BERD. Fujifilm. Дата обращения 19 апреля 2015.
29. ↑ Журнал 625, 2011, с. 5.
30. ↑ Волосов, 1978, с. 351.
31. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 112.
32. ↑ Справочник кинооператора, 1979, с. 168.
33. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 97.
34. ↑ The super wide-angle lens with three focal lengths (англ.). M-Lenses. Leica Camera. Дата обращения 19 апреля 2015.
35. ↑ ^{1 2} Киносъёмочная техника, 1988, с. 114.
36. ↑ Broadcast Television Lenses 2014 (англ.) (недоступная ссылка). Canon. Дата обращения 18 апреля 2015. Архивировано 18 марта 2015 года.
37. ↑ 300× Compound Zoom Technology (англ.) (недоступная ссылка). Panavision. Дата обращения 19 апреля 2015. Архивировано 19 апреля 2015 года.
38. ↑ ^{1 2} Фотоаппараты, 1984, с. 46.
39. ↑ Фотография: Техника и искусство, 1986, с. 83.
40. ↑ Фотомагазин, 1997, с. 14.
41. ↑ Борис Бакст. Hasselblad. Глава 6 (рус.). Статьи о фототехнике. Фотомастерские РСУ (19 августа 2011). Дата обращения 10 января 2014.
42. ↑ Цифровой зум (рус.). Термины. SmartPhone. Дата обращения 20 апреля 2015.
43. ↑ Оптический или цифровой зум (рус.) (недоступная ссылка). Подробности. Digi Portfolio. Дата обращения 20 апреля 2015. Архивировано 20 сентября 2015 года.
44. ↑ Цифровая фотография. Справочник, 2003, с. 20.
45. ↑ Оптический зум или цифровой? (рус.). Статьи. Photostart. Дата обращения 20 апреля 2015.

• В. И. Артишевский, Л. Е. Баранчук, Н. М. Суковицын. Коррекция диафрагмы вариообъективов повышенной кратности (рус.) // «Техника кино и телевидения» : журнал. — 1981. — № 9. — С. 43—45. — ISSN 0040-2249.

• Д. С. Волосов. §8. Объективы с переменным фокусным расстоянием // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 348—352. — 543 с. — 10 000 экз.

•  Гордийчук О. Ф., Пелль В. Г. Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.,: «Искусство», 1979. — 440 с. — 30 000 экз.

• Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. I. Основные части фотоаппарата // Краткий справочник фотолюбителя. — М.,: «Искусство», 1985. — С. 33—71. — 367 с. — 100 000 экз.

• Владимир Самарин, Андрей Шеклеин, Roger Hicks, Bob Shell. Объективы начала XXI века (рус.) // «Фотомагазин» : журнал. — 2001. — № 9. — С. 14—30. — ISSN 1029-609-3.

• В. Самарин, А. Шеклеин. Средний формат: больше = лучше? (рус.) // «Фотомагазин» : журнал. — 1997. — № 1. — С. 13—20. — ISSN 1029-609-3.

• Хокинс Э., Эйвон Д. Фотография: Техника и искусство / А. В. Шеклеин. — М.: «Мир», 1986. — 280 с. — 50 000 экз.

• М. Я. Шульман. Фотоаппараты / Т. Г. Филатова. — Л.,: «Машиностроение», 1984. — 142 с. — 100 000 экз.

• Том Энг. Цифровая фотография. Справочник / Д. Пуденко. — М.: «Астрель», 2003. — 408 с. — ISBN 5-271-06805-6.

ru.wikipedia.org

Трансфокатор — Традиция

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»

Современный зум-объектив «Canon EF 70-200мм Пример работы трансфокатора

Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в или «зум» от англ. zoom) — объектив с переменным фокусным расстоянием.^[1]

Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием[править]

В силу разных конструктивных особенностей оптической схемы объективов их можно разделить на два основных типа:

• Трансфокаторы
• Вариообъективы

Трансфокатор[править]

Трансфокатор содержит оптическую систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. Конструкция как бы имеет две оптические системы: объектив и панкратическую (афокальную) насадку с переменным угловым увеличением. В такой системе трансфокатором называют только панкратичекую афокальную насадку. Юстировка всего зум-объектива ведется раздельно, но главным источником аберраций и дисторсии является панкратичекая афокальнуая насадка. Применение асферических линз в объективах с переменным фокусным расстоянием до минимума снижает аберации и дисторсию линз. Главным источником различных погрешностей является механника. Зазоры, люфты в телескопических системах перемещений блоков разных групп линз нарушает постоянство их положения и юстировку при первоночальной их сборке и подгонке. Профессиональные объективы изготавливаются с применением изностойких материалов с прецезионной (даже ручной) сборкой и подгонкой всех оптических и мехенических систем. Применение специальных смазок, обеспечение минимальных зазороа при сборке обеспечивает дополнительно их точность, герметичность, что очень важно при эксплуатации. Откуда и высокое качество, надёжность объективов и как следствие получаемых изображений. (Но высокая их стоимость).

Вариообъектив[править]

Принцип действия зум-объектива

Вариообъектив представляет из себя цельную оптическую систему, рассчитанную и собираемую в виде цельной конструкции со всеми юстировками и доводками , что обеспечивает получение малых аберраций. По сравнению с трансфокатором вариообъектив позволяет при сборке добиться лучшего юстировки и сведения до минимума многих аберраций. При меньшем числе линз и компонентов, а также упрощения конструкции появляется возможность получение объектива с болльшей светосилой во всём диапазоне фокусных расстояний. (По схеме вариообъектива изготовлен объектив «Рубин-1», киносъёмочные объективы «Вариогоир»).

Оба этих термина часто применяются к таким объективам как синонимы.

Немного истории[править]

Исторически зум-объективы имели небольшой коэффициент увеличения — от двух до трёх, так как производство сферических линз не могли освоить из-за сложной расчётной формы получаемой поверхности. Хотя теоретически ещё в 19 столетии уже расчёты были сделаны. Только в 1966 году (Западная Германия) впервые освоила технологию обработки расчётных асферических (на прецезионном оборудовани с програмным управлением) поверхностей и начала изготавливать широкоугольные объективы с асферическими линзаим.^[2]

В настоящее время, в связи с массовым переходом на автофокусные объективы, трансфокаторы конструктивно в основном обеспечивают условие сохранения постоянства наводки на резкость при зумировании (сохраняют выбранный масштаб изображения или дистанцию). В массовых, дешёвых (мыльницах) фотоаппаратах, где главным фоктором является габарит, маленький вес, это условие сохранения постоянства дистанции фокусировки не требуется собпюдать (Это даёт уменшение количества дополнительных конструктивных элементов и экономию материалов, уменьшения веса).

Достоинства трансфокаторов[править]

• Возможность изменения масштаба изображения;
• Трансфокатор заменяет набор объективов с дискретными фокусными расстояниями, что в любых условиях фотосъёмок удобно (нет необходимосмоти смены объективов, оперативность, возможности получения изображений,например, при споривных съёмках в динамике с изменённым масштабом и т.д.)
• В кинематографе появление оптики с переменным фокусным расстоянием вообще необходимо. Появлась возможность применения новых изобразительных средств (наезд, отъезд при неподвижной камере, новые эффекты, получаемые комбинированием движения камеры и изменения фокусного расстояния).
• Возможность создания снимков с Zoom-эффектом (См.Рис.1).

Недостатки трансфокаторов[править]

• Большой вес;
• Более высокие погрешости — хроматические аберрации, дисторсия и др. (в силу применения большего количества групп линз, сложности конструкции , что требует высокой точности и новых материалов, технологий просветления оптики — многослойных покрытий для уменьшения бликов, муара и др.):
• Увеличение количества зазоров в корпусе и соединениях при интенсивной эксплуатации, откуда идёт разгерметизация, ухудшение точности юстировок и др.;
• Увеление светосилы связано с увеличением габаритов и количества линз и соответственно веса объектива. Тем не менее один современный зум-объектив более предпочтителен 3-4 дискретным объективам.

Современные объективы[править]

В настоящее время появляются зум-объективы с 10 и более кратным изменением фокусных расстояний, но при этом вынужденно ведёт к потере качества и всегда к потере светосилы (например Canon EF35-350mm f/3.5-5.6L USM). У зумов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с объективами с постоянным фокусным расстоянием (дискретным) того же ценового диапазона. Однако с переходом на фотосенсоры c ISO более 1600 единиц уменьшение светосилы сейчас не играет значения. При этом портретные съёмки, съёмки с уменьшением глубины резкости компенсируются увеличением фокусного расстояния.(Что возможно при «зумировании»).

В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В основном все зум объективовы в формате 24×36 мм.

Трансфокаторы в «мыльницах»[

traditio.wiki

Трансфокатор — это… Что такое Трансфокатор?

Принцип работы трансфокатора Пример работы трансфокатора

Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в, Панкрати́ческий объекти́в или «зум» от англ. zoom) — объектив с переменным фокусным расстоянием.

Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием

По способу построения оптической схемы объектива выделяют два основных типа:

• Трансфокатор представляет собой оптическую систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. Исправление аберраций производится для обеих частей трансфокатора по отдельности. В такой системе трансфокатором могут называть только афокальную насадку.

• Вариообъектив представляет собой оптическую систему, рассчитанную как единое целое с точки зрения аберраций. По сравнению с трансфокатором позволяет достичь лучшего исправления многих аберраций при меньшем числе линз и компонентов, а также добиться большей геометрической светосилы во всём диапазоне фокусных расстояний. По схеме вариообъектива построен фотографический объектив «Рубин-1», киносъёмочные объективы «Вариогоир».

В широком применении находятся объективы обоих типов, и оба термина часто применяются к ним как синонимы.

История развития трансфокаторов

Voigtländer Zoomar 36-82/2.8 — первый серийный трансфокатор для 35-мм фотокамер (1959)

Исторически зум-объективы имели небольшой коэффициент увеличения — от двух до трёх, так как не было мощных вычислительных средств для расчёта таких многолинзовых конструкций.

Первые механические версии объективов с трансфокатором разрабатывались так, чтобы при изменении фокусного расстояния не сбивалась установка на резкость. В настоящее время, в связи с массовым переходом на автофокусные объективы, это условие было снято для удешевления конструкции, хотя профессиональные репортёрские объективы по прежнему не меняют дистанцию фокусировки при смене фокусного расстояния.

Достоинства трансфокаторов

• Главное достоинство — возможность оперативного изменения масштаба изображения часто позволяет получить изображение более качественное, нежели увеличение фрагмента с плёнки или матрицы.

• Один трансфокатор весит меньше, чем набор объективов с дискретными фокусными расстояниями, и покупка трансфокатора может быть экономически оправданной.

• В кинематографе появление оптики с переменным фокусным расстоянием привело к появлению новых изобразительных средств (наезд, отъезд при неподвижной камере, а также эффекты, получаемые комбинированием движения камеры и изменения фокусного расстояния)

Недостатки трансфокаторов

Если рассмотреть некоторый трансфокатор, из которого планируется разработать дискретный объектив, тогда, взяв исходный трансфокатор в рассматриваемом положении фокусного расстояния как исходную конструкцию, можно:

• упростить, сократив количество линз и добиться, как минимум, меньшего светорассеяния.

• улучшить оптические характеристики, такие как хроматические аберрации, дисторсии.

• увеличить светосилу, путём варьирования параметров линз исходной конструкции.

Если посмотреть на конструкции дискретных объективов, то в их конструкции редко бывает больше 12 линз (кроме разве что у сверхширокоугольных и телеобъективов длиннее 200 мм), при этом в конструкциях зум-объективов редко бывает меньше 12 элементов. В зум-объективах больше подвижных частей, и получается, что в зумах на качество изображения существеннее влияет качество изготовления, так как (как минимум) надо полировать в два раза больше поверхностей линз. Неточности изготовления механизмов перемещения также влияют на качество изображения.

Современные объективы

В настоящее время ситуация немного изменилась и существуют объективы с коэффициентом увеличения 10 и более, но это как правило либо ведёт к существенному увеличению стоимости либо к потере качества и всегда к потере светосилы (например Canon EF35-350 mm f/3.5-5.6L USM). У зумов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с дискретными объективами того же ценового диапазона (однако практически у всех современных зумов (сделанных известными брендами) даже при тестах эти искажения незаметны на глаз).

В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В формате 24×36 мм зум объективов множество, но коэффициент увеличения редко превышает 7. В полукадровом и меньшем формате существуют зумы с коэффициентом увеличения более 18.

Ультразум

Ультразум (лат. ultra — сверх, чрезмерно, англ. zoom) — трансфокатор с большой кратностью зума (>9×). Также ультразумом ошибочно называют беззеркальные цифровые фотоаппараты с ультразум-объективами.

Трансфокаторы в «мыльницах»

Практически все современные «мыльницы» оснащены несъёмным зум-объективом. При покупке фотоаппарата многие начинающие фотолюбители руководствуются кратностью зума. Однако стоит знать некоторые скрытые аспекты. Исключая из рассмотрения цифровой зум, возможность использования которого лишь портит снимки, об оптическом зуме следует знать следующее:

• Фотоаппараты с высокократным зумом удобнее, но, как правило, качество их ниже, чем у низкократных. Стоит ограничиться зумом кратностью 3^× или 4^×. Практически у любых зум-объективов наилучшие по качеству снимки выходят при использовании среднего положения зума.
• Одинаковые в прочих отношениях фотоаппараты могут давать разную картинку. Дело в том, что сама кратность зума говорит лишь о том, насколько крупнее можно получить картинку наибольшего приближения относительно наименьшего. Исходя из кратности зума невозможно судить о степени приближения или широте угла зрения фотоаппарата. Вместо кратности зума стоит руководствоваться эквивалентным фокусным расстоянием, указанным на объективе. Например: «28—85 мм». Первое число указывает на фокусное расстояние при наименьшем зуме, второе — при наибольшем. Чем меньше эквивалентное фокусное расстояние, тем больший угол обзора у фотоаппарата (хорошо для съёмок в помещении). Чем больше эквивалентное фокусное расстояние, тем крупнее можно снять удалённые объекты. Бывает, что на объективе указано не эквивалентное фокусное расстояние, а фокусное расстояние (например: 5,4—16,2 мм). Для сравнения разных моделей необходимо перевести фокусное расстояние в эквивалентное фокусное расстояние. Для этого необходимо каждое из чисел умножить на кроп-фактор данного фотоаппарата. Узнать кроп-фактор можно исходя из размера светочувствительной матрицы. См. таблицу в статье «кроп-фактор».
• В большинстве современных «мыльниц» (исключение составляют очень дорогие модели) при увеличении кадра с помощью зума падает светосила. Прямым следствием будет увеличение выдержки для снимка, а следовательно и большая вероятность получить смазанный, нечёткий снимок. Следует обратить внимание на указанные диафрагменные числа. Например: 1:2,8—1:4 или (другая форма записи) f/2,8—f/4. Первое число указывает на диафрагменное число при наименьшем зуме, второе — при наибольшем. В приведенном примере, при максимальном зуме, света попадает через объектив вдвое меньше, чем при минимальном. Таким образом, в условиях недостаточной освещённости (сумерки, съёмка в помещении) вдвое труднее будет получить хороший снимок пользуясь максимальным зумом. Приведённый пример — типичное для средней «мыльницы» значение. Числа меньше — лучше (например, 1:2—1:3,5), больше (например, 1:3—1:5,6) — хуже.
• Как правило, камера с повышенной кратностью зума может сильнее приближать объекты (на длинном фокусе), при этом почти никогда не увеличивается угол обзора на коротком фокусе, что для рядового потребителя значительно важнее. Часто суперзум ограничивает возможности широкоугольной съёмки.
• Делать снимки на более «длинном» зуме тяжелее. Для больших фокусных расстояний придётся либо увеличивать выдержку и получать смазанный снимок из-за дрожания рук, либо повышать светочувствительность и получать зашумлённое фото.
• Зачастую (а у недорогих камер — почти всегда) объектив не имеет достаточной разрешающей способности для сильного приближения. Другими словами — степень детализации изображения удаленных предметов возрастает в меньшей степени, чем возрастает масштаб изображения при зуммировании. Субъективно это воспринимается как некоторое снижение резкости на больших увеличениях. Производители обычно не приводят в документации к камерам информации о разрешающей способности объектива. Потенциальный покупатель может узнать этот параметр, только изучив результаты тестирования специализированными организациями, например, по заказам общества защиты прав потребителей. Также, при наличии навыков и знаний, можно провести самостоятельное тестирование.
• Практика показывает, что на большом увеличении меньше сюжетов для съёмки.

Примечания

dic.academic.ru

Трансфокатор Википедия

Объектив переменного фокусного расстояния (другие названия: трансфока́тор, ва́риообъекти́в или зум-объектив от англ. zoom) — объектив, фокусное расстояние которого может изменяться ступенчато или плавно. В последнем случае объектив называется панкратическим^[1]. Наиболее широко используется в кинематографе, фотографии и на телевидении для изменения масштаба изображения объекта при его съёмке с одной точки. Некоторое применение вариообъективы нашли в проекционной технике.

Независимо от оптической конструкции конкретных объективов, в разных сферах применения они могут называться по-разному: на телевидении чаще всего используется название «вариообъектив», в кинематографе — «трансфокатор», а в фотографии общепринят термин «зум»^[3]. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью объектива^[4][5].

История появления панкратических объективов[ | ]

Первый трансфокатор для киносъёмки «Астро-Берлин»

Впервые переменное угловое увеличение было реализовано ещё в XIX веке в на

ru-wiki.ru

Объективы для камер видеонаблюдения. Трансфокаторы и варифокальные системы.

В зависимости от исполнения камеры видеонаблюдения могут иметь два типа объективов — встроенные и сменные (приобретаемые отдельно).

Несмотря на то, что объектив, равно как камера, имеет такую характеристику как разрешающая способность, подробно останавливаться на ней не будем, поскольку при выборе объектива приоритетно обращают внимание на другие характеристики и опции, а именно:

Фокусное расстояние.

Эта характеристика объектива определяет его угол обзора, соответственно размер изображения и степень его детализации (Подробнее…). Чем больше фокусное расстояние объектива тем дальше «видит» камера видеонаблюдения, но при этом имеет меньшую площадь зоны обзора.

Резкость изображения.

Если нарисовать схемы получения изображения для объектов, находящихся на различном удалении от объектива, то можно увидеть, что они располагаются в разных плоскостях (рис.1).

Для получения резкого изображения матрица камеры видеонаблюдения должна находиться в соответствующей плоскости. Достигается это перемещением объектива относительно матрицы.

Существует, однако, значительное количество камер (со встроенными объективами), не нуждающихся в наводке на резкость.

Опустив теоретические выкладки с определенной долей допущения можно принять, что при выполнении соотношения S/F>100 изображение, формируемое объективом, находится вблизи фокальной плоскости и наводки на резкость не требует.

Таким образом, для камеры видеонаблюдения с фокусным расстоянием, например, 8 мм все объекты, находящиеся на расстоянии более 80 см будут отображаться с достаточной степенью резкости.

В остальных случаях нужно учитывать такой параметр как глубина резкости, определяющий минимальное и максимальное расстояния в пределах которых изображение сохраняет резкость.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ (ДИАФРАГМА)

Если подходить строго, то диафрагма — это устройство, обеспечивающее изменение относительного отверстия объектива: 1/k=D/f, где:

• 1/k — относительное отверстие,
• D — диаметр входного зрачка объектива,
• f — его фокусное расстояние.

На практике указывают значение k (диафрагменное число), чтобы не возиться с дробями.

Чем больше относительное отверстие (соответственно значение k меньше) тем объектив имеет большую светочувствительность, однако про больших уровнях освещенности матрица камеры может войти в режим насыщения (не справиться со световым потоком).

Поэтому для видеонаблюдения при условиях изменяющейся в больших пределах освещенности (уличное видеонаблюдение) применяются устройства автоматически изменяющие относительное отверстие (автоматическая регулировка диафрагмы — АРД).

Следует знать, что уменьшение относительного отверстия увеличивает глубину резкости объектива. Соответственно, при настройке резкости объектива с АРД ее нужно производить в условиях максимально низкой освещенности.

Резкость камеры видеонаблюдения настроенной при ярком солнечном свете в сумерках может значительно ухудшиться.

ВАРИФОКАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТИВЫ И ТРАНСФОКАТОРЫ

Варифокальным называют объектив с возможностью регулировки фокусного расстояния в определенных пределах (так называемый ZOOM). Трансфокатор же — это моторизованный варифокальный объектив.

Очень кратко рассмотрим их достоинства и недостатки:

Ручной варифокальный объектив целесообразно использовать для случаев, когда по каким либо причинам невозможно произвести расчет требуемого фокусного расстояния, например, до последнего момента не определено место установки камеры видеонаблюдения.

Трансфокаторы можно применять при наличии сотрудника физической охраны, контролирующего обстановку на объекте при посредстве системы охранного видеонаблюдения. Как правило, одновременно используется поворотное устройство видеокамеры.

Это приводит к тому, что при больших фокусных расстояниях угол обзора принимает достаточно малые значения, соизмеримые со скоростью поворота камеры. То есть быстро «попасть» в нужную зону контроля становится очень тяжело.

Кроме того, система подвижных линз обладает худшими оптическими характеристиками, нежели «классические» объективы и меньшим уровнем надежности.

  *  *  *

© 2014-2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

video-praktik.ru

Трансфокатор Википедия

Объектив переменного фокусного расстояния (другие названия: трансфока́тор, ва́риообъекти́в или зум-объектив от англ. zoom) — объектив, фокусное расстояние которого может изменяться ступенчато или плавно. В последнем случае объектив называется панкратическим^[1]. Наиболее широко используется в кинематографе, фотографии и на телевидении для изменения масштаба изображения объекта при его съёмке с одной точки. Некоторое применение вариообъективы нашли в проекционной технике.

Независимо от оптической конструкции конкретных объективов, в разных сферах применения они могут называться по-разному: на телевидении чаще всего используется название «вариообъектив», в кинематографе — «трансфокатор», а в фотографии общепринят термин «зум»^[3]. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью объектива^[4][5].

История появления панкратических объективов

Первый трансфокатор для киносъёмки «Астро-Берлин»

Впервые переменное угловое увеличение было реализовано ещё в XIX веке в наблюдательных приборах, таких как телескоп и зрительная труба. Небольшие угловое поле и светосила этих устройств позволяли строить системы изменяемого увеличения при минимальном астигматизме и приемлемой разрешающей способности. Создание подобных съёмочных объективов потребовало решения более сложной задачи конструирования анастигмата для больших углов поля зрения^[6]. Первые конструкции вариообъективов были неприемлемы для кинематографа, поскольку требовали дополнительной фокусировки из-за смещения фокальной плоскости при любом изменении фокусного расстояния. Патент за номером 696,788 на объектив с компенсацией смещения фокуса был выдан только в 1902 году^[7]. Первый серийный панкратический объектив для киносъёмки «Кук-Варо» (англ. Cooke Varo) с диапазоном фокусных расстояний 40—120 мм, был выпущен компанией «Белл-Хауэлл» в 1932 году^[8][9]. Спустя четыре года инженер немецкой фирмы «Астро-Берлин» Хуго Грамацки запатентовал афокальную насадку-трансфокатор^[3][10].

Панкратические объективы появились сначала в кинематографе, а затем на телевидении. Они пришли на смену револьверным головкам с обычными («дискретными») объективами, заменяемыми оператором в перерывах съёмки^[11]. Возможность непрерывного изменения масштаба изображения в наибольшей степени востребована именно в этих областях, давая на экране эффект приближения или удаления объекта съёмки при неподвижной камере. Вариообъектив стал одним из наиболее эффективных средств внутрикадрового монтажа. Однако, уровня качества оптического рисунка, сопоставимого с дискретной оптикой, киносъёмочные вариообъективы достигли только к середине 1950-х годов, когда и стали активно применяться, особенно в документальном кино. В постановочных фильмах трансфокатор позволил частично заменить съёмку с движения, и получить новейший приём, называемый в различных школах как «Транстрав» (англ. Trans Trav) или «Долли-зум» (англ. Dolly Zoom). Суть приёма заключается в изменении фокусного расстояния, синхронном с перемещением операторской тележки «Долли» в противофазе. При совпадении направления движения тележки с оптической осью объектива масштаб основного объекта съёмки остаётся неизменным, а фон «отъезжает» или «наезжает» на неподвижного персонажа. В СССР одним из первых этот приём использовал кинооператор Вадим Юсов в картине «Чёрный монах»^[12].

Первый серийный фотозум «Voigtländer Zoomar 36-82/2.8» (1959)

В фотографии возможность изменения фокусного расстояния объектива долго считалась нецелесообразной, поскольку в отличие от телевидения и кино не играет роли выразительного средства. Точное кадрирование, недоступное в момент съёмки обычными объективами, выполнялось в процессе фотопечати. Кроме того, реальная возможность использования зумов появилась только с распространением в начале 1960-х годов однообъективных зеркальных фотоаппаратов, вытеснивших непригодные для съёмки трансфокаторами дальномерные и двухобъективные зеркальные^[13]. Дополнительным препятствием стали размеры кадра, который даже в малоформатной фотографии значительно больше, чем в кино и на телевидении. Прямая зависимость габаритов и массы объектива от формата выводила эти параметры за разумные пределы для доступных на тот момент конструкций трансфокаторов. Попытки создания фотообъективов со ступенчатым изменением фокусного расстояния были также признаны бесперспективными, поскольку никак не упрощали конструкцию^[14].

Ситуация кардинально изменилась после появления достаточно мощных компьютеров, позволивших рассчитать принципиально новые оптические схемы и усовершенствовать существующие^[15]. Дополнительные возможности открылись с распространением технологий многослойного просветления, значительно снижающего светорассеяние в многолинзовых системах^[16]. Новые сорта оптического стекла и совершенствование методик расчёта позволили создать фотозумы, которые нашли применение в фотожурналистике, повысив качество снимков за счёт максимального использования площади негатива. Одним из первых фотозумов считается «Фохтлендер-Зумар» (нем. Voigtländer Zoomar 36—82/2,8), разработанный Хайнцем Килфитом в 1959 году^[17][14]. Тем не менее, до конца 1970-х годов такие объективы считались вспомогательным типом, поскольку обладали более скромными характеристиками, чем объективы с постоянным фокусным расстоянием^[18]. Ощутимый выигрыш фотозумы давали только при съёмке слайдов, не поддающихся кадрированию^[19]. При этом, высокая стоимость делала трансфокаторы доступными только профессиональным фотографам. Ситуация изменилась к концу 1980-х годов, благодаря появлению новейших технологий и материалов, в частности доступных асферических линз. Любительские фотозумы также постепенно вытеснили дискретную оптику, благодаря удешевлению производства и массовому использованию технологичных пластмасс.

Одновременно с зумами для фотоаппаратов появились подобные объективы для узкоплёночных кинопроекторов. В СССР такой объектив «ПФ-1» с диапазоном фокусных расстояний от 15 до 25 мм был разработан для любительского проектора «Квант». Для советских же кинопроекторов «Луч-2», поставлявшихся на экспорт, японской компанией «Лайт-оптик» был сконструирован вариообъектив «Луч-Зум» с таким же диапазоном^[20]. При существенном выигрыше в массе и габаритах японский объектив незначительно уступал советскому в светосиле. Под формат «8 Супер» в отраслевой лаборатории кинооптики ЛИКИ спроектирован объектив «Варио-Ликар-П2» («ПФ-6») с диапазоном фокусных расстояний 18—30 мм. В 1970 году в ЦКБК освоен выпуск панкратического объектива «Варио-Ликар П1» для 16-мм кинопроекторов с диапазоном 35—65 мм, также разработанного в ЛИКИ^[21]. Возможность изменения фокусного расстояния проекционного объектива служит сервисной функцией, позволяя регулировать размер изображения без перемещения экрана и проектора. Аналогичная оптика выпускалась для диапроекторов, давая те же удобства. В профессиональных кинопроекторах, предназначенных для кинотеатров использование зума нецелесообразно, поскольку кинозал проектируется и строится с учётом стандартных фокусных расстояний объективов. Проекционные объективы переменного фокусного расстояния используются также в автоматических фотопринтерах и мини-фотолабораториях для возможности изменения формата фотопечати^[22].

Устройство панкратических объективов

Принцип действия простейшего трансфокатора Анимация работы трансфокатора

В отличие от объективов с фиксированным фокусным расстоянием, содержащих от 3 до 7 линз, вариообъективы имеют многолинзовую конструкцию, и количество оптических элементов в них может превышать 20. При этом отдельные линзы перемещаются внутри оправы и относительно друг друга, иногда по сложным законам, меняя фокусное расстояние всей системы при неизменном положении фокальной плоскости. По принципу коррекции аберраций панкратические объективы условно делятся на две группы^[23]:

• Вариообъектив сконструирован как одно целое и состоит из вариатора, внутри которого по сложным законам перемещаются отдельные линзы, и корректора, исправляющего остаточные аберрации вариатора^[24]. По сравнению с трансфокатором, позволяет достичь лучшего исправления многих аберраций при меньшем числе линз и компонентов, а также добиться повышенной геометрической светосилы во всём диапазоне фокусных расстояний. По схеме вариообъектива построен первый советский панкратический фотообъектив «Рубин-1», а также киносъёмочные и телевизионные объективы семейства «Вариогоир»;

Ещё одним критерием классификации панкратических объективов служит способ компенсации сдвига фокальной плоскости при изменении фокусного расстояния. Известны два типа объективов^[23][25]:

• С оптической компенсацией: в этом случае коррекция осуществляется перемещением линз по простому (линейному) закону;
• С механической компенсацией. Такой способ, впервые реализованный Пьером Анженье в 1956 году, предполагает сложный (нелинейный) закон перемещения одного или нескольких оптических компонентов. Во втором случае усложняется конструкция оправы объектива, включающей кулачковый механизм смещения линз^[26];

Маркировка телевизионных вариообъективов предполагает указание кратности и минимального фокусного расстояния. Например, советский вариообъектив для телекамер «ОЦТ 35×13», в соответствии с маркировкой обладает кратностью, равной 35 при минимальном фокусном расстоянии 13 мм. Максимальное фокусное расстояние составляет 460 мм^[27]. Таким же образом, объектив «Fujinon 22×8 BERD» при кратности 22× обладает минимальным фокусным расстоянием 8 мм и максимальным 176^[28]. Современная оптика для камер видеожурналистики часто кроме плавного изменения фокусного расстояния дополнительно оснащается ступенчатым. Для этого предусматривается встроенный телеэкстендер, позволяющий быстро менять рабочий диапазон фокусных расстояний вводом оптических компонентов сзади основного вариообъектива^[29][30].

Киносъёмочные и фотографические зумы, напротив, предполагают обязательное обозначение как минимального, так и максимального фокусных расстояний и соответствующих значений светосилы. Советские профессиональные киносъёмочные трансфокаторы маркировались индексом «ОПФ», перед которым указывалась цифра, отражающая формат киноплёнки. Вторая цифра соответствует заводскому номеру разработки. Например, объектив «35ОПФ 18-1» с диапазоном фокусных расстояний от 20 до 120 мм, предназначен для съёмки в обычном формате на 35-мм киноплёнке, что отражено в названии^[31]. Анаморфотные вариообъективы снабжалась индексом «А» в конце названия, например «35ОПФ 9-1А» с диапазоном 50—200^[32]. Соответственно, объектив 16ОПФ1-2М, предназначен для стандартного кадра 16-мм киноплёнки. Любительские трансфокаторы чаще всего имели собственные оригинальные названия, например «Метеор-5», выпускавшийся для камер семейства «Красногорск».

Телевизионные вариообъективы и некоторые киносъёмочные кроме ручного привода изменения фокусного расстояния оснащаются многоскоростными электроприводами для обеспечения плавных «наезда» и «отъезда». Вариообъективы для студийных телекамер вообще не оснащаются ручным приводом масштабирования, поскольку изначально рассчитаны на дистанционное управление с рукояток штативной головки. В киносъёмочной оптике встроенный электропривод встречается реже, поскольку она конструируется с расчётом на стыковку с дополнительным модулем аналогичного назначения при помощи фоллоу-фокуса. В фотографических объективах управление фокусным расстоянием осуществляется вручную, за исключением простейших любительских камер.

Достоинства и недостатки

Фотоснимок, полученный при помощи зума на длинной выдержке

Современные вариообъективы, предназначенные для телевизионных и видеокамер, обладают диапазоном фокусных расстояний, перекрывающим практически все необходимые потребности. Благодаря этому, появляется возможность обойтись без сменной оптики одним панкратическим объективом. В той же мере это относится к любительской аппаратуре, например бытовым видеокамерам, а также компактным и псевдозеркальным фотоаппаратам где такие объективы выполняются несъёмными. Жестковстроенный объектив, кроме упрощения пользования камерой, исключает проникновение пыли на фотоматрицу. В фотоаппаратах наличие зума даёт возможность использовать Zoom-эффект (англ. Explozoom), выполняемый при съёмке на длинных выдержках быстрым изменением фокусного расстояния.

Однако, качество изображения, даваемого вариообъективами, считается более низким, чем у дискретной оптики^[17]. Это объясняется, прежде всего, большим количеством элементов и преломляющих поверхностей. Следствием сложной конструкции является более высокое светорассеяние, приводящее к снижению контраста изображения и ухудшению проработки мелких деталей^[11]. Кроме того, объективы с переменным фокусным расстоянием характеризуются более низкой светосилой, большими габаритами и весом. Особенно остро проблема светосилы проявляется в анаморфотных вариообъективах, предназначенных для съёмки в широкоэкранных форматах. Необходимая точность перемещения отдельных элементов накладывает отпечаток на конструкцию оправы, значительно более сложную и дорогую, чем у обычной оптики^[17].

Точное кадрирование при съёмке объективом с переменным фокусным расстоянием возможно только при сквозном визировании. Поэтому, использование вариообъективов допустимо только на кинокамерах с зеркальным обтюратором и однообъективных зеркальных фотоаппаратах. Трансфокаторы, предназначенные для кинокамер с обычным обтюратором, должны снабжаться встроенным визирным устройством светоделительного типа, удорожающим объектив^[33]. Для дальномерных фотоаппаратов существуют зумы со ступенчатым изменением фокусного расстояния (например, «Leica Tri-Elmar-M 16-18-21mm f/4 ASPH»), которые не получили распространения из-за неудобства согласования с видоискателем^[34]. При использовании электронного видоискателя панкратические объективы применимы без каких либо ограничений, поэтому стали обычным явлением в телевизионной технике и цифровых фотоаппаратах всех классов.

Современные объективы

Вариообъектив камеры для видеожурналистики

В настоящее время кратность вариообъективов для телевидения может достигать 100× за счёт небольших размеров светочувствительной матрицы и использования двухступенчатой схемы с двумя согласованно работающими вариаторами^[35][36]. Самый мощный из известных вариообъективов «Panavision HD Superzoom» может изменять своё фокусное расстояние в 300 раз^[37]. Такие объективы нашли широкое применение в телекамерах для внестудийного вещания, которые устанавливаются на штатив, предотвращающий тряску на крупных планах. Широкий диапазон фокусных расстояний необходим при телетрансляциях с больших стадионов и концертных площадок, обеспечивая съёмку удалённых объектов при дефиците времени на перемещение камеры. В телестудиях пользуются менее мощными объективами с кратностью от 15 до 25, и более высокой светосилой. Сравнительно небольшая кратность 13—18× при постоянной высокой светосиле характерна для вариообъективов компактных камер видеожурналистики.

Светосила объективов повышенной кратности телекамер внестудийного вещания остаётся постоянной в определённом диапазоне фокусных расстояний, а затем начинает снижаться по мере увеличения масштаба изображения^[27]. В камерах телевидения это компенсируется за счёт автоматического управления экспозицией изменением времени считывания заряда (выдержки), а в киносъёмочной аппаратуре считается недопустимым^[35]. Поэтому, для киносъёмочных объективов максимальной кратностью считается 10× при постоянной светосиле. Это обусловлено не только неизбежным ростом габаритов объектива из-за более крупных размеров кадра, но и повышенными требованиями к разрешающей способности, значительно превышающими стандарты телевидения высокой и особенно стандартной чёткости. Несмотря на отличные оптические характеристики современных киносъёмочных трансфокаторов, операторы-постановщики в большинстве случаев предпочитают им дискретные объективы из-за более качественного рисунка.

Фотозум «Canon EF 28—300/3,5—5,6L USM»

Для большинства фотообъективов профессионального класса, рассчитанных на малоформатный кадр, кратность редко превышает значение 3—4×^[38][39]. В отличие от телевизионной оптики, перекрывающей весь возможный диапазон, фотозумы, как правило, выполняются как альтернатива сменным широкоугольным, нормальным и длиннофокусным объективам с возможностью более точного кадрирования. Такое положение вещей характерно для профессиональной фотографии, поскольку не избавляет фотографа от необходимости иметь комплект сменной оптики для перекрытия всего необходимого диапазона фокусных расстояний. В то же время такие зумы сегодня по качеству рисунка сопоставимы с обычными объективами, и обладают постоянной светосилой во всём диапазоне^[38]. Тем не менее, даже профессиональные фотозумы уступают по светосиле лучшим объективам с постоянным фокусным расстоянием.

Большая кратность характерна для любительской фотооптики, позволяющей обходиться единственным объективом, когда потеря светосилы и снижение разрешающей способности допустимы. Прямая зависимость размеров объектива от его кратности и формата кадра заставляет ограничивать светосилу, которая уменьшается одновременно с ростом фокусного расстояния, не требуя запаса диаметра входного зрачка. Одним из немногих примеров профессионального фотозума большой кратности может служить «Canon EF 28—300/3,5—5,6L IS USM». Подобные зумы получили некоторое распространение в новостной фотожурналистике, как компромисс в условиях дефицита времени на замену объектива при репортажной съёмке.

Значительно реже зумы встречаются в среднеформатной фотографии, подразумевающей постановочную съёмку. Дело осложняется тем, что в современной среднеформатной аппаратуре большинство объективов снабжаются дополнительным центральным затвором, который может быть использован при отключённом или вовсе отсутствующем фокальном. Поэтому, большинство линеек среднеформатной оптики кроме обычных объективов насчитывают всего 1—2 зума, предназначенных для репортажной съёмки, не характерной для этого класса аппаратуры^[40][41]. В крупноформатных фотоаппаратах, как предназначенных для студийной работы, так и в пресс-камерах, использование зумов нецелесообразно. Вариообъектив даже невысокой кратности оказался бы слишком громоздким для сравнительно небольшого формата 9×12 см.

Ультразум и цифровой зум

«Ультразум» или «Суперзум» (лат. ultra — сверх, чрезмерно, англ. zoom — увеличение изображения) — трансфокатор с большой кратностью (>9^×). Такие объективы стали основой для целого класса цифровой фотоаппаратуры без оптического видоискателя. Это объясняется стремлением производителей упростить пользование такими камерами: замена объектива может оказаться слишком сложной процедурой для неподготовленного пользователя, и оттолкнуть потенциальных покупателей. Кроме того, сменная оптика требует отдельной сумки для хранения всего комплекта аппаратуры, неудобного для туристов и фотолюбителей. Небольшие размеры матрицы псевдозеркальных фотоаппаратов позволяют конструировать вариообъективы большой кратности очень компактными при хорошей светосиле. Так для фотоаппаратов «Canon PowerShot SX50 IS», «Fujifilm FinePix SL1000» и «Sony Cyber-shot DSC-HX300» кратность зума составляет 50× при минимальной светосиле f/6,5 на длинном фокусе. При этом за счёт телескопической оправы размеры объектива в нерабочем положении не превышают габаритов корпуса, выдвигаясь только при максимальных фокусных расстояниях.

Для компактных фотоаппаратов и простейших видеокамер более характерны недорогие зумы малой кратности, не превышающей 10—12×. При этом производители искусственно увеличивают кратность такого зума цифровым кадрированием данных, получаемых с матрицы. При достижении максимального фокусного расстояния объектива масштабирование продолжается цифровой выкадровкой, «удлиняя» диапазон. Технология, получившая название «цифровой зум», имеет исключительно маркетинговое значение, поскольку в отличие от оптического зума, цифровой значительно снижает качество снимка: при этом используется лишь небольшая центральная часть поля изображения объектива и матрицы^[42][43]. Это эквивалентно кадрированию в графическом или видеоредакторе, обрезающему края изображения^[44][45]. Несмотря на это, для пользователей, не желающих заниматься самостоятельной обработкой снимков, цифровой зум может быть полезной функцией, позволяя получать нужную крупность плана, не приближаясь к объекту съёмки и без дополнительных манипуляций.

См. также

Источники

1. ↑ ^{1 2} Фотокинотехника, 1981, с. 337.
2. ↑ Canon DIGISUPER 86 II TELE xs (рус.). Studio/Field Lenses. Canon. Дата обращения 18 апреля 2015.
3. ↑ ^{1 2} MediaVision, 2012, с. 80.
4. ↑ Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 45.
5. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 216.
6. ↑ Волосов, 1978, с. 349.
7. ↑ Clile C. Allen. Optical objective (англ.). Патент US696788. US Patent Office (1 April 1902). Дата обращения 19 апреля 2015.
8. ↑ Innovating Since 1893 (англ.). History. Cooke. Дата обращения 19 апреля 2015.
9. ↑ Barbara Lowry. A Cooke Look Back (англ.) // Film and Digital Times : журнал. — 2013. — No. 1. — P. 6.
10. ↑ Hugh Ivan Gramatzki. Improvements in Photographic and like Objectives (англ.). Patent 449,434 specification (26 June 1936). Дата обращения 19 апреля 2015.
11. ↑ ^{1 2} MediaVision, 2014, с. 52.
12. ↑ MediaVision, 2012, с. 81.
13. ↑ Георгий Абрамов. Послевоенный период. Часть II (рус.). История развития дальномерных камер. Photohistory. Дата обращения 10 мая 2015.
14. ↑ ^{1 2} Волосов, 1978, с. 375.
15. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 38.
16. ↑ Фотомагазин, 2001, с. 18.
17. ↑ ^{1 2 3} Вариообъективы для кино и ТВ, 2012, с. 84.
18. ↑ Фотография: Техника и искусство, 1986, с. 84.
19. ↑ Волосов, 1978, с. 374.
20. ↑ Волосов, 1978, с. 478.
21. ↑ Техника кино и телевидения, 1971, с. 6.
22. ↑ Как работает минилаб (рус.). Minilab Service. Дата обращения 24 ноября 2016.
23. ↑ ^{1 2 3} Волосов, 1978, с. 350.
24. ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 43.
25. ↑ Фотоаппараты, 1984, с. 48.
26. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 110.
27. ↑ ^{1 2} Техника кино и телевидения, 1981, с. 43.
28. ↑ 4K UHD Telephoto ENG style lens (англ.). UA22x8BERD. Fujifilm. Дата обращения 19 апреля 2015.
29. ↑ Журнал 625, 2011, с. 5.
30. ↑ Волосов, 1978, с. 351.
31. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 112.
32. ↑ Справочник кинооператора, 1979, с. 168.
33. ↑ Киносъёмочная техника, 1988, с. 97.
34. ↑ The super wide-angle lens with three focal lengths (англ.). M-Lenses. Leica Camera. Дата обращения 19 апреля 2015.
35. ↑ ^{1 2} Киносъёмочная техника, 1988, с. 114.
36. ↑ Broadcast Television Lenses 2014 (англ.) (недоступная ссылка). Canon. Дата обращения 18 апреля 2015. Архивировано 18 марта 2015 года.
37. ↑ 300× Compound Zoom Technology (англ.) (недоступная ссылка). Panavision. Дата обращения 19 апреля 2015. Архивировано 19 апреля 2015 года.
38. ↑ ^{1 2} Фотоаппараты, 1984, с. 46.
39. ↑ Фотография: Техника и искусство, 1986, с. 83.
40. ↑ Фотомагазин, 1997, с. 14.
41. ↑ Борис Бакст. Hasselblad. Глава 6 (рус.). Статьи о фототехнике. Фотомастерские РСУ (19 августа 2011). Дата обращения 10 января 2014.
42. ↑ Цифровой зум (рус.). Термины. SmartPhone. Дата обращения 20 апреля 2015.
43. ↑ Оптический или цифровой зум (рус.) (недоступная ссылка). Подробности. Digi Portfolio. Дата обращения 20 апреля 2015. Архивировано 20 сентября 2015 года.
44. ↑ Цифровая фотография. Справочник, 2003, с. 20.
45. ↑ Оптический зум или цифровой? (рус.). Статьи. Photostart. Дата обращения 20 апреля 2015.

Литература

• В. И. Артишевский, Л. Е. Баранчук, Н. М. Суковицын. Коррекция диафрагмы вариообъективов повышенной кратности (рус.) // «Техника кино и телевидения» : журнал. — 1981. — № 9. — С. 43—45. — ISSN 0040-2249.

• Д. С. Волосов. §8. Объективы с переменным фокусным расстоянием // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 348—352. — 543 с. — 10 000 экз.

•  Гордийчук О. Ф., Пелль В. Г. Справочник кинооператора / Н. Н. Жердецкая. — М.,: «Искусство», 1979. — 440 с. — 30 000 экз.

• Н. Д. Панфилов, А. А. Фомин. I. Основные части фотоаппарата // Краткий справочник фотолюбителя. — М.,: «Искусство», 1985. — С. 33—71. — 367 с. — 100 000 экз.

• Владимир Самарин, Андрей Шеклеин, Roger Hicks, Bob Shell. Объективы начала XXI века (рус.) // «Фотомагазин» : журнал. — 2001. — № 9. — С. 14—30. — ISSN 1029-609-3.

• В. Самарин, А. Шеклеин. Средний формат: больше = лучше? (рус.) // «Фотомагазин» : журнал. — 1997. — № 1. — С. 13—20. — ISSN 1029-609-3.

• Хокинс Э., Эйвон Д. Фотография: Техника и искусство / А. В. Шеклеин. — М.: «Мир», 1986. — 280 с. — 50 000 экз.

• М. Я. Шульман. Фотоаппараты / Т. Г. Филатова. — Л.,: «Машиностроение», 1984. — 142 с. — 100 000 экз.

• Том Энг. Цифровая фотография. Справочник / Д. Пуденко. — М.: «Астрель», 2003. — 408 с. — ISBN 5-271-06805-6.

Ссылки

wikiredia.ru

Что такое трансфокатор? | Фотошкола Genesis

Трансфокатор – это второе название зум-объектива (объектива с переменным фокусным расстоянием). Трансфокатор представляет собой оптическую систему, которая способна приближать и отдалять снимаемый объект подобным образом:

При этом трансфокатор освобождает фотографа от необходимости покупки нескольких фикс-объективов, то есть, является универсальным решением.

Трансфокатор состоит из фикс-объектива и специальной афокальной насадки, которая на различном расстоянии от линзы способна увеличивать изображение. Коррекция аберраций осуществляется для каждой части объектива в отдельности. На рисунке, опубликованном ниже, изображен принцип действия трансфокатора:

Объективы с переменным фокусным расстоянием также называют вариообъективами. В последнее время термины «трансфокатор» и «вариообъектив» используются как синонимы, хотя конструкции вариообъектива и трансфокатора различны.

Исторически трансфокатор не обладал большим увеличением – такой объектив на заре производства мог приближать объект съемки только в два-три раза. Однако сегодня, как известно, такие объективы универсальны. Некоторые из них способны снимать как на широком угле, так и на большом фокусном расстоянии (например, объективы 18-200). Главное достоинство трансфокатора состоит в возможности быстрого изменения границ кадра, без смены объективов.

В видеосъемке трансфокатор также успешно применяется для достижения специальных эффектов отъезда и наезда.

Один из главных недостатков трансфокатора – качество изображения, которое на порядок хуже качества фотографий, получаемых при помощи фикс-объективов.

с вашего сайта.

www.si-foto.com