Гид по выбору объективов. Сборка объективов насыпной конструкции

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

Кафедра электронной техники и технологии

РЕФЕРАТ

На тему:

«Сборка объективов насыпной конструкции. Расчет автоколлимационных точек»

МИНСК, 2008

Типы конструкций объективов оптических приборов. Общие требования к сборке объективов

Разнообразные оптические приборы имеют самые различные конструкции объективов: от двух-, трехлинзовых объективов телескопических приборов до сложных многолинзовых фотообъективов с переменным фокусным расстоянием. Конструктивные особенности объективов накладывают отпечаток на способ их сборки.

Объективы представляют собой центрированные оптические системы, т.е. систему линз или зеркал, центры кривизны сферических поверхностей которых расположены на прямой липни, называемой оптической осью системы.

В зависимости от точности центрирования линз различают следующие основные типы объективов.

1. Объективы «насыпной» конструкции, в которых линзы в оправах при сборке центрируют с максимально возможной точностью относительно посадочных поверхностей оправы и устанавливают затем с минимально возможным зазором в общий корпус объектива без дополнительной юстировки.

2. Объективы со свинчивающимися справами, линзы и оправы которых изготовляют по калибрам и соединяют между собой с минимально допустимыми зазорами. Оправы с линзами соединяют с корпусом объектива резьбой без дополнительной юстировки.

3. Объективы единичных приборов и приборов, выпускаемых мелкими сериями, детали которых подгоняют в процессе сборки, сопровождаемой юстировкой.

Процесс сборки объективов должен обеспечить: получение требуемых параметров объектива (фокусного и рабочего расстояний, разрешающей силы и необходимого качества изображения); надежную и длительную работу объектива в реальных условиях эксплуатации; выпуск необходимого количества объективов в установленные сроки.

Процесс сборки объектива имеет два этапа: предварительную и окончательную сборку.

Предварительная сборка включает в себя:

подготовку механических деталей (промывку и чистку деталей);

сборку механических узлов объектива (ирисовой диафрагмы, фокусировочной оправы объектива);

предварительную сборку блока объектива, т. е. установку и крепление линз в оправах и сборку оправ с линзами в корпусе объектива, при которой обеспечивают необходимую величину межлинзовых воздушных промежутков.

Окончательная сборка включает в себя:

чистку линз в оправах;

установку оправ с линзами в корпусе объектива и центрирование объектива;

сборку механизмов, располагающихся на объективе;

выполнение рабочего расстояния объектива;

окончательную чистку внешних деталей объектива;

контроль параметров объектива в лаборатории и ОТК с оформлением паспорта;

упаковку объектива для отправки в цех сборки фотоаппаратов или на склад готовой продукции.

Приведенная последовательность сборки типична для мелкосерийного изготовления объективов. При индивидуальной сборке объективов возможно совмещение этапов сборки.

При крупносерийном изготовлении объективов указанные этапы сборки разбивают на более мелкие и сборочный процесс часто оформляют в виде конвейерной сборки.

Сборка объектива без последующей юстировки возможна лишь при изготовлении деталей с очень высокой точностью из материалов, полностью отвечающих предъявляемым требованиям. Однако в условиях реального производства размеры деталей объектива имеют отклонения от номинальных величин. Эти отклонения необходимо компенсировать в процессе сборки.

Реальный объектив, изображая предмет, вносит искажения в его форму, цвет, соотношение яркостей его частей. Эти искажения обусловлены:

остаточными аберрациями объектива (искажениями изображения, допускаемыми при расчете объектива);

отклонениями размеров оптических деталей и формы их преломляющих и отражающих поверхностей;

отклонениями преломляющих свойств стекла, возникающими при его варке (изменение показателя преломления по объему стекла);

неточным взаимным расположением оптических деталей в собранном объективе, вызываемым неточностью изготовления оправ и децентрировкой линз;

неодинаковым спектральным пропусканием просветляющих пленок и стекла линз;

влиянием рассеянного света, возникающего в результате отражения света от поверхностей линз и оправ.

Отклонения показателей преломления линз в полученной партии стекла учитывают перед изготовлением оптических деталей путем перерасчета толщин линз, расстояний между линзами и иногда радиусов линз. Сочетание показателей преломления стекла линз в данной партии называется комбинацией и обозначается порядковым номером в сопроводительном документе партии оптических деталей.

Отклонения толщин линз компенсируют, подбирая их таким образом, чтобы по возможности не увеличивать аберраций объектива. При этом в случае необходимости из меняют величину междулинзовых воздушных промежутков. Поэтому к комплекту линз, направляемому на сборку
объектива, прилагают комплектовочную таблицу, в которой указываются номер комбинации парт; и стекла, отклонения толщин линз и окончательные величины воздушных промежутков, которые необходимо выдержать при
сборке объектива.

Отклонения радиуса линзы от номиналы ой величины (так называемой «цвет» поверхности) и отклонения формы поверхности линз проверяют сравнением с эталонной поверхностью при изготовлении линзы и не учитывают при комплектации линз.

Неблагоприятное сочетание перечисленных отклонений приводит к существенному ухудшению качества изображения и к необходимости изменения воздушных промежутков объектива после его сборки.

Дефекты поверхностей линз «(бугры», «ямы», двойная кривизна поверхности, «сорванный цвет») и недопустимая оптическая неоднородность стекла (плавная или в виде «свилей») не могут быть скомпенсированы при сборке объектива.

Деформации поверхностей линз и зеркал при креплении в оправах должны быть устранены перед сборкой, так как ухудшение качества изображения, вызванное их воздействием, в процессе сборки нельзя скомпенсировать.

При чрезмерном ухудшении качества объектива от суммарного воздействия указанных выше причин объектив бракуют и возвращают для устранения этих причин.

Важнейшей операцией при сборке объектива является его центрирование.

Центрированием объектива называется расположение центров кривизны всех оптических поверхностей на одной прямой линии, называемой оптической осью объектива:

Смещение центра кривизны поверхности с оптической оси объектива называется децентрировкой поверхности и приводит к ухудшению качества изображения, образуемого объективом, что выражается в появлении «комы» в центре поля изображения и наклоне плоскости изображения с наилучшей резкостью.

Допустимые значения децентрировки для каждой оптической поверхности вычисляют при расчете объектива, учитывают при разработке конструкции и назначении допусков на изготовление деталей и сборку объектива.

Сборка объективов насыпной конструкции

Метод сборки объективов насыпной конструкции называют автоколлимационным методом сборки. Его применяют для объективов, требующих особенно точного центрирования линз, например сильных микрообъективов, светосильных киносъемочных объективов, широкоугольных фотообъективов.

Метод сборки заключается в центрировании базовых поверхностей оправы относительно оптической оси линзы. Затем оправы с линзами вставляют в корпус объектива с минимальным зазором по диаметру оправ. В результате центры кривизны поверхностей линз будут расположены с достаточной точностью вблизи геометрической оси корпуса объектива, т. е. обеспечивается хорошая центрировка объектива. Конструктивное оформление, объектива, собранного автоколлимационным методом, показано на рис.1.

Линзы, предназначенные для автоколлимационной сборки, в оптическом цехе центрируют с невысокой точностью (0,03-0,1 мм). Оправы для линз изготовляют в механическом цехе с припусками по наружному диаметру и торцам. Затем линзы закрепляют в оправах завальцовкой или резьбовым кольцом.

Рассмотрим чертеж линзы фотообъектив в оправе для автоколлимационной сборки (рис.2).

На чертеже обычно указывают допустимые децентрировки поверхностей А и Б относительно геометрической оси оправы

20**. Допустимые децентрировки берут из оптической схемы объектива. Центры кривизны поверхностей линзы, закрепленной в оправе, расположены относительно оси оправы линзы с децентрировками, превышающими допустимые (так как оправа под линзу изготовлена заранее в механическом цехе по 2-му или 3-му классам точности, а линза имеет децентрировку при изготовлении в оптическом цехе).

Рис.1. Широкоугольный фотообъектив «Руссар МР-2» (

=20мм).

Рис.2. Пример чертежа линзы для автоколлимационной сборки.

Децентрировку можно уменьшить до допустимой величины, если линзу в оправе на специальном центрировочном патроне смещать и разворачивать таким образом, чтобы центры кривизны ее поверхностей совместились с осью вращения шпинделя токарного станка, после чего обработать базовые поверхности оправы. При этом оптическая ось линзы совмещается с геометрической осью оправы с требуемой точностью.

Рассмотрим схематически процесс центрирования линзы. На рис. 3, а изображена линза, установленная в центрировочном патроне. Линза установлена так, чтобы центр кривизны наружной поверхности линзы

был расположен в одной плоскости с центром кривизны О сферической части патрона. Центры кривизны поверхностей линзы и смещены относительно оси шпинделя станка и при вращении шпинделя описывают окружности. Смещения центров кривизны с оси вращения шпинделя наблюдают и измеряют с помощью автоколлимационной центрировочной трубки ЮС-13, разработанной А.А. Забелиным.

4223 Я - юный фотограф! 0

Ну что, друзья, вы уже немного освоили свой фотоаппарат? Узнали, какие и для чего нужны у него кнопки на корпусе? Наверное, еще не все понятно. Не отчаивайтесь, вы обязательно со всем разберетесь! Не стесняйтесь спрашивать у взрослых, что вам сложно и не понятно, или писать нам на форуме сайта. Договорились?

Сегодня мы с вами узнаем, для чего нужен фотоаппарату объектив. Заглянем внутрь его конструкции и попытаемся понять, как он работает. Так же мы разберемся, какие бывают объективы и зачем они нужны. Не страшно? Тогда вперед, за знаниями!

Объектив - это круглый бочонок впереди фотокамеры. Если у вас компактная камера - он может прятаться внутрь корпуса при выключении. У остальных камер - зеркальных или беззеркальных - он солидно расположился на своем месте, и его можно даже отсоединить и рассмотреть.

Объектив компактной камеры - он может прятаться!

Для чего нужен этот сложный оптический прибор - объектив? Именно он передает картинку, отраженный от нее свет - внутрь корпуса, на сенсор. И чем лучше у вас объектив - тем круче можно с ним делать фотографии!

ЗАПОМИНАЕМ!

Качество фотографий, как мы уже выяснили в первом уроке, зависит не только от физического размера сенсора, но и от качества объектива. Причем - в большей степени от объектива!

А теперь посмотрим, что же там у объектива внутри. Объектив фотокамеры представляет собой весьма сложную конструкцию. Он состоит из множества стеклянных круглых элементов - линз, изготовленных из специального оптического стекла, металлической оправы и диафрагмы. В простейших объективах используются лишь несколько линз, а в очень дорогих - количество этих элементов может быть десять и больше.

Ни в коем случае, конечно же, не следует пытаться разобрать объектив! Ну и что, что интересно! Если вы не хотите испортить его - оставьте все таким, как его сделали.

Диафрагма в объективе представляет собой заслонку из лепестков с отверстием в центре, которая не дает всему свету попасть на матрицу. Эти лепестки диафрагмы поворачиваются одновременно друг с другом. Диафрагма служит еще и для изменения глубины резко изображаемого пространства или сокращенно ГРИП. Что это такое? Узнаем чуть позже, запоминаем новый термин - ГРИП! Размер отверстия диафрагмы регулируется или автоматически камерой, или в ручную. Значения диафрагмы, которые могут быть настроены на объективе, показаны в его маркировке. Например: f/2.8 или f/ 3.5-5.6.

У объектива не компактной камеры вы можете заметить кольца. В результате поворота одного из колец камера в ручном режиме наводится на резкость. Если же объектив автофокусный - авто означает с автоматической, не ручной фокусировкой - кольцо вращается автоматически благодаря специальному мотору внутри объектива: при нажатии на кнопку для фотографирования (она называется кнопкой спуска затвора) объектив автоматически фокусируется на резкость. Переключение с ручной наводки на резкость на автоматическую делается или на корпусе объектива, или на корпусе (или в меню) самой камеры. Тем, у кого компактная камера - сделать это нельзя.

Переключатель фокусировки на объективе: A - автоматическая; M - ручная (мануальная)

Для чего нужна ручная фокусировка? - спросите вы., ведь вс\наводит на резкость умная электроника фотоаппарата. А бывает, когда ей это сложно сделать или она фокусируется не там, где вы хотите. Вот тогда и пригодится - ручная фокусировка. Едем дальше!

Помимо автофокуса, в конструкции объектива часто встраивается и механизм стабилизации, или его профи называют "стабом". Он помогает получать резкие кадры тогда, когда уже объектив без стаба не справится и на длинной выдержке получится смазанное изображение. Это специальная подвижная линза, которая упраляется той же электроникой фотоаппарата. Очень полезный механизм!

Объектив с переменным фокусным расстоянием (зум-объектив) имеет специальное кольцо, используемое для изменения фокусного расстояния. С помощью такого кольца линзы внутри объектива передвигаются, как на схеме, и можно приблизить или отдалить снимаемый объект в кадре. Сразу скажем, что есть объективы, в которых "приблизить" нельзя - это фикс-объективы, они более качественные, но менее удобные в работе.

ЗАПОМИНАЕМ!

Зум-объектив - с переменным фокусным расстоянием, который может приближать или отдалять объект съемки. Более сложный, тяжелый и часто дорогой объектив, но при изменении фокусного расстояния (зумировании) - качество снимков может меняться. Узнать его можно по маркировке на корпусе. Например: 18-55mm или 70-200mm.

Фикс-объектив - с неизменным фокусным расстоянием, более компактный и качественный объектив, но менее удобный в работе. Узнать его также можно по маркировке, например: 50mm или 35mm.

Один зум может заменить сразу несколько фикс-объективов в вашей фотосумке, но если вам нужно супер-качество - лучше место не экономить, а носить несколько фиксов.

У фотоаппаратов, у которых объектив можно снять и поменять на другой, есть байонет - это крепление объектива к камере. Такие системы крепления у каждой фирмы свои. То есть объектив от Sony, например, нельзя поставит на Canon или Nikon. Если у вас камера позволяет снимать объектив - с помощью взрослых потренируйтесь снимать и ставить объектив на камеру. Подсказываем: для облегчения правильной установки на корпусе камеры и объективе есть специальные точки.

Итак, мы с вами выяснили, что у объектива есть такие характеристики: значение диафрагмы (ее еще называют СВЕТОСИЛОЙ) и фокусное расстояние. Значения этих параметров указываются на корпусе любого объектива. Светосильными называют объективы, у которых f/... - цифра как можно меньше, от 2.8 и далее: 1.8, 1.4, 1.2 - качество фотографий такими объективами заметно лучше, но и цена на них может быть просто фантастическая.

Фотокамеру, если вы задумались о покупке, нужно выбирать с как можно более качественным, светосильным объективом.

Фотоаппараты со сменными объективами часто продаются в комплекте со штатным, "китовым" объективом. Кит, от англ. Kit - набор, комплект; штатный объектив, и не имеет отношения ни к огромному морскому млекопитающему, ни к ужасным группам синих китов в социальных сетях.

От такого объектива лучше тоже отказаться и покупать "боди" - только камеру и отдельно более дорогой, но лучший объектив.

Наиболее качественные фотографии получаются светосильными объективами с фиксированными фокусными расстояниями (фиксами), и именно поэтому большинство профессиональных фотографов предпочитают съемку именно ими.

А теперь, чтобы отдохнуть от сложных терминов, немножко расскажем вам о том, как правильно ухаживать за вашим объективом. Объективы очень не любят грязь и пятна на линзах, которое могут снизить качество ваших фотографий. А уж царапины и вовсе не желательны. Поэтому запомним несколько простых правил:

1. Для ухода за объективом нужно купить специальные салфетки, щеточки-карандаши для чистки (пусть родители спросят в магазине Lenspen - Ленспен), груши для продувки пыли. Это обязательно!

2. Всегда используйте специальную сумку для фотокамеры и объективов. Сумка защитит аппарат от попадания пыли и ударов, которые часто бывают при транспортировке.

3. Ни в коем случае не снимайте грязь или пятна с линз пальцами и не используйте не специальный материал. Это может испортить линзу или ее покрытие.

4. Не дуйте на объектив - микроскопические капельки слюны обязательно попадают на линзу, как бы вы того не хотели.

А теперь - наша "домашка".

1. Внимательно изучить новые слова по теме урока и постараться их запомнить. В дальнейшем вы будете часто их использовать.

2. Практическое задание: изучите объектив вашей фотокамеры, его маркировку. Расскажите нам, что написано на корпусе, какие цифры есть в маркировке и где указано фокусное расстояние, а где - светосила.

Результаты выполнения задания мы ждем на форуме сайта. Там же мы можете задать свои вопросы. До новых встреч, наши юные друзья!

© 2015 сайт

Объектив следует считать ключевым узлом оптического прибора под названием фотоаппарат. Всё верно: не матрицу, а именно объектив. Фотография – это изображение, и не что иное, как фотографический объектив формирует это изображение на светочувствительном материале. Матрица лишь преобразует созданное объективом изображение в цифровую форму.

Фотограф не обязан быть экспертом в области прикладной оптики, но наличие некоторого представления о том, как работает объектив вашей фотокамеры, не только не помешает вашему творческому росту, но и поможет сделать фотосъёмку более осознанной и управляемой.

Конструкция объектива

С основной задачей фотографического объектива – собрать свет, идущий от снимаемой сцены, и сфокусировать его на матрице или плёнке фотоаппарата – может справиться обычная двояковыпуклая линза. Однако качество изображения при этом будет весьма посредственным из-за обилия оптических аберраций . Чтобы обеспечить оптимальное качество картинки, в оптическую схему объектива вводятся дополнительные линзы, корректирующие световой поток, исправляющие аберрации и придающие объективу требуемые свойства. Число оптических элементов в современных объективах может в отдельных случаях достигать двух десятков и более. Элементы могут быть объединены в группы и все вместе они должны действовать как единая собирающая оптическая система.

Помимо оптического блока, т.е. системы линз, расположенных в определённой последовательности, конструкция объектива включает в себя также ряд вспомогательных механизмов, обеспечивающих наводку на резкость, управление диафрагмой, изменение фокусного расстояния (в зум-объективах), оптическую стабилизацию и пр.

Оправа, т.е. корпус объектива, соединяет все его компоненты воедино, а также служит для крепления объектива к фотоаппарату.

Хочется подчеркнуть, что фокусное расстояние не является в буквальном смысле «длиной» объектива и лишь косвенно указывает на его линейные размеры. Физически объектив может быть как длиннее, так и короче своего фокусного расстояния. Следует понимать, что из-за особенностей конструкции многих современных объективов их задняя главная плоскость может располагаться как в пределах системы линз, так и за её пределами.

В случае если задняя главная плоскость вынесена вперёд, фокусное расстояние объектива будет превышать его физические размеры. Такой объектив называется телеобъективом . Практически все современные длиннофокусные объективы являются телеобъективами, что позволяет уменьшить их габариты.

Если задняя главная плоскость расположена в середине объектива, то фокусное расстояние оказывается меньше расстояния от переднего элемента объектива до заднего фокуса. Таковы нормальные и умеренно короткофокусные объективы.

И, наконец, задняя главная плоскость может лежать позади объектива. В этом случае фокусное расстояние будет короче заднего фокального отрезка , т.е. расстояния от заднего оптического элемента до заднего фокуса. Такие объективы называются ретрофокусными объективами или объективами с удлинённым задним отрезком . Зачем нужна столь сложная схема? Ведь габариты она явно не экономит. Дело в том, что наличие поворотного зеркала в зеркальных фотоаппаратах налагает жёсткие ограничения на минимальную допустимую величину заднего фокального отрезка. Иными словами, зеркало не позволяет приблизить объектив вплотную к матрице или плёнке, а это значит, что короткофокусные объективы для зеркальных фотокамер должны проектироваться по ретрофокусной схеме.

Мерой светопропускающей способности объектива является диафрагменное число или число диафрагмы , представляющее собой отношение между фокусным расстоянием объектива и диаметром отверстия диафрагмы. Например, при фокусном расстоянии объектива 200 мм и диаметре отверстия диафрагмы 50 мм их отношение будет равно: 200 ÷ 50 = 4. Последнее обычно записывается как f/4 и означает, что диаметр отверстия диафрагмы в четыре раза меньше фокусного расстояния объектива.

Что будет, если мы уменьшим диаметр отверстия, скажем, до 25 мм? Число диафрагмы окажется равным: 200 ÷ 25 = 8. Таким образом, чем меньше относительное отверстие, тем больше диафрагменное число.

Почему говорят именно об относительном отверстии, а не просто о диаметре отверстия диафрагмы? Потому, что нас в данном случае не интересуют конкретные значения фокусного расстояния и диаметра отверстия, а лишь отношение между ними. Число диафрагмы – величина безразмерная. Независимо от своего фокусного расстояния все объективы, диафрагма которых установлена на f/8, будут пропускать одинаковое количество света. При этом очевидно, что фактический диаметр отверстия будет тем больше, чем больше фокусное расстояние объектива – главное, чтобы их отношение оставалось неизменным.

Для того чтобы уменьшить количество света, проходящего через объектив, в два раза, т.е. на одну ступень экспозиции (), необходимо в два раза уменьшить площадь отверстия диафрагмы. Его диаметр при этом уменьшится в √2 раза. В связи с этим диафрагменные числа, отстоящие друг от друга на одну ступень, различаются в √2, т.е. примерно в 1,414 раза, и образуют следующий стандартный ряд: f/1; f/1,4; f/2; f/2,8; f/4, f/5,6; f/8; f/11; f/16; f/22; f/32; f/45; f/64.

Минимальное доступное значение диафрагмы, т.е. максимальный размер относительного отверстия конкретного объектива, принято называть его светосилой .

В большинстве современных объективов используется механизм т.н. «прыгающей» или «моргающей» диафрагмы. Суть его в том, что вне зависимости от того, какое число диафрагмы выбрано для съёмки, диафрагма остаётся полностью открытой до самого момента спуска затвора и только тогда закрывается до заранее выбранного значения. После каждого снимка диафрагма автоматически возвращается в открытое состояние. Это позволяет осуществлять кадрирование, экспозамер и наводку на резкость при максимальной величине относительного отверстия (минимальном числе диафрагмы) и соответствующей ему максимально яркой картинке в видоискателе. В случае же если у фотографа возникает желание визуально оценить глубину резкости будущего кадра, диафрагму можно принудительно закрыть до рабочего значения, используя кнопку репетира диафрагмы.

Байонет

Объектив крепится к фотоаппарату посредством байонетного соединения. На хвостовике оправы объектива имеются лепестки (обычно их три), которым соответствуют пазы во фланце камеры. При установке объектива хвостовик вставляется во фланец и запирается поворотом на небольшой угол. Несимметричность лепестков исключает затрудняет неправильную ориентацию байонета. Чтобы отсоединить объектив необходимо нажать на кнопку и повернуть его в обратную сторону. См. «Смена объектива ».

По сравнению с резьбовым соединением байонет обладает двумя основными преимуществами: во-первых, смена объективов происходит быстрее, а во-вторых, обеспечивается более точная ориентация объектива относительно камеры, что необходимо для оптимального совмещения электрических контактов и механических приводов.

Помимо своей основной функции – крепления объектива к камере, – байонет должен также обеспечивать и функциональную связь между ними, согласовывая работу диафрагмы, автофокуса, стабилизатора и прочих устройств. Байонеты большинства современных фотографических систем (Canon EF, Sony E, Fujifilm X) не предполагают какой-либо механической связи между камерой и объективом – обмен информацией осуществляется исключительно через электронный интерфейс. В более традиционных байонетах (например, Nikon F) управление диафрагмой (а для старых моделей объективов ещё и автофокусом) реализовано посредством механических приводов.

Важнейшей характеристикой байонетного крепления является его рабочий отрезок . Рабочий отрезок – это расстояние от опорной поверхности объектива (или опорной поверхности фланца камеры) до фокальной плоскости, т.е. до плоскости матрицы или плёнки. Длина рабочего отрезка зависит от особенностей конструкции фотоаппарата. Так, у зеркальных камер рабочий отрезок значительно больше, чем у беззеркальных, поскольку поворотное зеркало не позволяет сделать корпус камеры слишком плоским.

Не следует путать рабочий отрезок с задним фокальным отрезком. Рабочий отрезок – это фиксированный параметр байонета, и его величина неизменна для всех камер и объективов в рамках данной фотографической системы. Задний фокальный отрезок – параметр конкретного объектива, и его величина может отличаться от величины рабочего отрезка, как в большую, так и в меньшую сторону, в зависимости от модели.

Фокусировка

В исходном положении объектив сфокусирован на бесконечность, т.е. в фокальной плоскости оказывается изображение бесконечно удалённого объекта. Чтобы сфокусировать объектив на более близких объектах, необходимо увеличить дистанцию между задней главной плоскостью объектива и плоскостью матрицы или плёнки. Иными словами, объектив должен быть как бы выдвинут навстречу объекту съёмки.

В простейших объективах с небольшим количеством элементов наводка на резкость осуществляется перемещением всего оптического блока внутри оправы объектива. Иногда движется только передняя линза. Хуже всего, когда она ещё и вращается при фокусировке, поскольку это весьма затрудняет использование поляризационных и градиентных фильтров.

В более сложных объективах применяется внутренняя фокусировка. Внешние размеры объектива в таком случае остаются неизменными, а смещение оптического центра достигается перемещением независимой группы линз внутри объектива. Частным случаем внутренней фокусировки является задняя фокусировка, при которой за наводку на резкость отвечает задняя группа элементов.

Большинство современных объективов предполагают использование автоматической фокусировки . Обычно в оправу автофокусных объективов встроен кольцевой электродвигатель (ультразвуковой или шаговый), который и приводит в движение фокусировочную группу линз. Исключение составляют лишь некоторые классические автофокусные объективы Nikon и Pentax, не имеющие собственного фокусировочного мотора. Мотор в данном случае встроен в камеру, а передача крутящего момента происходит посредством механической муфты.

Зум-объективы

Зум-объективами принято называть объективы с переменным фокусным расстоянием. Конструкция зум-объективов значительно сложнее конструкции дискретных объективов и включает ряд дополнительных оптических элементов, взаимное перемещение которых не только изменяет фокусное расстояние объектива, но и компенсирует возникающие при этом дополнительные оптические аберрации.

Отношение между максимальным и минимальным фокусным расстоянием зум-объектива называется его кратностью. Например, кратность зум-объектива с диапазоном фокусных расстояний 24-70 мм приблизительно равна: 70 ÷ 24 ≈ 3, что позволяет говорить о нём как о 3-х кратном зуме.

Оптический стабилизатор

В объективах, снабжённых оптическим стабилизатором изображения, одна из линз может при помощи электромагнитного привода перемещаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива, компенсируя тем самым вибрацию фотоаппарата и предотвращая смазывание изображения.

Об особенностях устройства и практическом применении стабилизированной оптики можно прочесть в статье: «Оптический стабилизатор. Нюансы использования IS и VR ».

Светофильтры

Практически все объективы могут использоваться вместе со светофильтрами . Чаще всего фильтры накручиваются на объектив спереди, для чего в оправе объектива предусмотрена специальная резьба. Однако в тех случаях, когда передняя линза объектива отличается необычайно большим диаметром или излишне выпуклой формой, традиционное использование фильтров физически затруднено, в связи с чем и резьба для фильтров может попросту отсутствовать. Существуют два основных подхода к решению этой проблемы. Супертелеобъективы обычно снабжаются выдвижной обоймой, в которую можно вложить стандартный светофильтр небольшого диаметра, после чего обойма вставляется внутрь объектива через специальную прорезь. Многие же сверхширокоугольные объективы в принципе не совместимы со стеклянными фильтрами и вместо этого имеют на хвостовике зажимы для тонких фильтров из пластиковой плёнки. Очевидно, что как внутреннее, так и заднее расположение светофильтров исключает возможность использования прозрачных фильтров для защиты передней линзы от грязи и царапин, предъявляя к вашей аккуратности повышенные требования.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

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.

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:

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

Теперь увеличим расстояние a и посмотрим, что получится:

Миниатюра	Фрагмент

Как я делал макро объектив…
Дело было вечером – фотографировал часики в воде, понял, что на моем китовом 18-105mm при 45cm фокусировки (для 35mm) ничего хорошего не получится.
Потому в Интернете пришлось пересмотреть кучу макро-объективов (на самом деле на мой фотоаппарат их не так уж и много). Параметры замечательные – но цены чуть-чуть кусаются, потому в соседнем маркете прикупил пару линз для экспериментов. (фото ниже)

Купленные линзы (на фото выше) характеризуются кратностью увеличения, в порядке слева на право 5, 6, 10, 6 и длинной фокуса, в порядке слева на право 90, 60, 50, 60 mm.

Чтобы получить максимально приемлемое качество нужно расположить предмет на расстоянии меньше длины F (фокусного растояния). На рисунке показано, что объект я установил на расстоянии в 5cm.

Вид объекта через линзу

С такой расстановкой уже можно работать, получаем увеличение изображения на лицо. Осталось лишь сфотографировать. Это и делаем, устанавливаем нашу камеру, так что основная осевая линия совпадала у линзы и объектива и настраиваемся… (фото ниже)

Расстановка для съемки макро

При такой съемке уменьшается фокусное расстояние самого объектива (точнее возможность сфотографировать на меньшей дистанции).

Но такой метод вносит неудобства:
1. Нужно выставлять линзу, предмет съемки и сам фотоаппарат
2. Неудобно корректировать положения всех 3 частей сьемки

Потому было решено поэкспериментировать и сделать линзу в качестве насадки на объектив. Трудность заключалась в том, что диаметр линзы и объектива разные. В моем случае одна из линз была на пол сантиметра меньше диаметра чем диаметр объектива (который составляет 67mm).
Потому я сделал следующую хитрость – отломал держатель линзы (какой был и какой стал можно увидеть на фото ниже), а разницу в диаметрах добавил обычным скотчем.

как делался обьектив

Наматывать советую таким образом, чтобы скотч и линза в оправе находились на столе, чтобы избежать скоса наматывания скотча.

При наматывании нужно было периодически проверять достаточно ли намотано.

Делалось это достаточно просто – попыткой установить линзу на объектив . После нескольких попыток – все получилось.
После – осталось лишь срезать остаточный выступ скотча.

Теперь можно было приступить к съемке.
При съемке уже отсутствовала проблема выставления композиции и параметров системы – все стало гениально просто – наведи и снимай.
Вот что получилось при таком эксперименте. (Прошу заметить, что приведенные ниже 3 фото не кропнутые – то есть не скадрированные, а являются оригиналами, пережатыми в меньший размер с сохранением пропорций сторон).
Сим-карточка, снимок дисплея, снимок клавитаруры телефона (моего Nokia 7610 old)

тестирование – сим карточка

тестирование – снимок дисплея

тестирование – снимок клавиатуры телефона

Конечно, бесплатный сыр только в мышеловке потому скажу о минусах такой установки :
1. Очень большие хроматические абберации (которые практически не возможно вылечить программным хромодавом)
2. Ужасная дисторсия (которую можно полечить кадрированием центральной зоны фотографии)
3. Неудобство установки линзы
4. Невозможность фотографировать на расстояниях больших 2F линзы (с поправкой на обьектив)

Но, конечно есть и плюсы :
1. Дешевизна (поставленная линза стоит 8грн. 30. коп, что эквивалент 45 рублям, или 1 доллару)
2. Простота создания
3. Возможность творить «психоделические творения»
4. В критический момент можно все-таки сфотографировать ту мелочь, что нужно.

Выводы? Экспериментировать и еще раз экспериментировать!

П.С. Оригинальный размер фото монитора можно посмотреть . Всем успехов!