Основные типы объективов
Объективы классифицируют по оптической схеме, по оптическим характеристикам, по назначению. По оптической схеме (в зависимости от количества линз и компонентов, последовательности их расположения, формы поверхности) объективы разделяются на линзовые, зеркальные, симметричные, асимметричные и др.; по оптическим характеристикам (в зависимости от фокусного расстояния, относительного отверстия, угла поля изображения и др.) – на «рыбий глаз», сверхширокоугольный, широкоугольный, нормальный, длиннофокусный, сверхдлиннофокусный, с переменным фокусным расстоянием; по назначению – на макросъёмочный, мягкорисующий, гидросъёмочный, портретный, репродукционный. Полный набор съёмочных объективов с принадлежностями (адаптеры, переходные кольца, бленды, защитные крышки) придаёт системе фотоаппарата универсальность, позволяет получить требуемый масштаб изображения предмета съёмки, расположенного на разных дистанциях.
Нормальный объектив
Нормальный объектив используется для большинства видов съёмки, имеет фокусное расстояние, близкое к размеру диагонали кадра (угол поля зрения 40–50°), широкоугольный – меньше, длиннофокусный – больше.
Широкоугольный объектив
Широкоугольный объектив применяется при фотографировании интерьеров, архитектурных ансамблей и других видов съёмки в условиях ограниченного пространства. Сверхширокоугольный объектив характеризуется углом поля зрения, равным 83° и более, объектив типа «рыбий глаз» – 180° и более.
Объектив «рыбий глаз»
У объектива «рыбий глаз» впереди положительного компонента размещается отрицательная линза, причём расстояние между ними должно быть достаточно большим (угол 180° получается за счёт придания указанной линзе менискообразной формы, вогнутой поверхностью направленной к объективу). Отличительной особенностью такого объектива является наличие бочковидной дисторсии: в зависимости от угла расположения предмета съёмки относительно оптической оси объектива масштаб его изображения изменяется.
Длиннофокусный объектив
Длиннофокусный объектив характеризуется углом поля зрения 39° и менее, сверхдлиннофокусный – 9° и менее. Длиннофокусные объективы применяются для съёмки удалённых предметов; разделяются на собственно длиннофокусные и телеобъективы, т. е. объективы, у которых расстояние от первой преломляющей поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния. Отдельную группу телеобъективов составляют зеркальные объективы, у которых вместо преломляющей поверхности используется зеркальная отражающая (не менее 2).
Диапазон фокусных расстояний объективов, используемых с малоформатным фотоаппаратом, составляет 6–2000 мм (угол поля зрения – 200–1°), в любительской практике – 28–200 мм.
Зеркальный объектив
У зеркального объектива оптическая система включает не менее двух отражающих поверхностей и имеет конструктивную длину значительно меньше фокусного расстояния. Он относится к длиннофокусным (f = 300–2000 мм: n = 5,5–11, чаще n = 8) и предназначен для фотографирования удалённых объектов. Зеркальные оптической системы подразделяются на чисто зеркальные, или катооптрические, и системы, включающие преломляющие поверхности, или катодиоптрические (от греч. «катооптрон» – зеркало, «диоптрон» – линза). Ход лучей, приведённый на рис. 2, показывает, что в зеркальном объективе использование традиционной ирисовой диафрагмы не представляется возможным. Для регулирования светового потока применяются нейтральные светофильтры разной плотности. Фокусировка объектива производится перемещением переднего мениска.
Объектив с переменным фокусным расстоянием (ОПФ)
Данный вид объектива имеет ряд функциональных преимуществ: возможность использования одного объектива вместо нескольких; получения различного масштаба изображения при съёмке с одной и той же точки; рационального построения кадра, что особенно важно при работе с цветной обращаемой плёнкой, когда возможности кадрирования диапозитива ограничены; получения специальных эффектов при многократной съёмке на один кадр. Оптические системы переменного увеличения разделяются на устройства с дискретным и непрерывным изменением увеличения. Последние, называемые панкратическими, подразделяются на вариообъективы и трансфокаторы. У вариообъектива изменение фокусного расстояния осуществляется посредством непрерывного перемещения одного или ряда компонентов вдоль оптической оси. Трансфокатор представляет собой систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. ОПФ обеспечивают: непрерывное изменение фокусного расстояния; сохранение заданного максимально допустимого смещения плоскости изображения во всём диапазоне изменения фокусных расстояний; постоянное значение относительного отверстия; соответствие линейному закону движения компонентов; сравнительно высокое качество изображения. По методу сохранения положения плоскости изображения при изменении фокусного расстояния ОПФ подразделяются на объективы с оптической (в случае линейного перемещения компонентов, осуществляемого посредством винтовой направляющей) и механической (нелинейного перемещения с помощью одного или двух кулачковых механизмов) компенсацией. На рис. 3 представлены оптико-кинематические схемы, направление перемещения компонентов ряда объективов для малоформатных фотоаппаратов. Направление перемещения компонентов приведено для случая изменения фокусного расстояния от f мин до f макс. Некоторые объективы выпускают с переменным относительным отверстием, что применимо для автоматизированных зеркальных фотоаппаратов, измерение света производится за объективом. У ОПФ учтена проблема обеспечения достаточной освещённости на краю изображения при съёмке с близкого расстояния: минимальная дистанция съёмки по абсолютной величине больше, чем соответствующая дистанция у объективов, имеющих постоянное фокусное расстояние.
Макросъёмочный объектив
Съёмочные объективы, как правило, рассчитывают для работы либо на бесконечности, либо на конечном расстоянии. При съёмке с меньших расстояний, особенно менее 10 f, качество изображения существенно ухудшается. Объективы, специально корригированные для съёмки с конечного короткого расстояния, называются макросъёмочными. Они позволяют получать изображение предмета съёмки в масштабе 1:1. Обычно применяются макросъёмочные объективы, дающие масштаб изображения 1:2, что объясняется необходимостью значительного выдвижения объектива, при большем масштабе изображения; для получения масштаба 1:1 используют дополнительное промежуточное кольцо, либо оптический макроадаптер. Отдельные макросъёмочные объективы имеют одну, а иногда две шкалы увеличения, одна из которых реализуется в случае применения промежуточного кольца определённой высоты; на некоторых объективах нанесены значения экспозиционного фактора, изменяющегося в зависимости от дистанции съёмки; объективы, используемые с фокусирующим мехом, могут иметь только шкалу диафрагменных чисел, причём для получения большей глубины резко изображаемого пространства имеются значения 32 и даже 45. Известны макросъёмочные объективы с фиксацией на сфокусированном положении.
Мягкорисующий объектив
При выполнении некоторых видов фотосъёмки, например портретной, требуется формирование изображения, в котором контраст снижен для получения плавных переходов по контурам, что достигается использованием мягкорисующего съёмочного объектива. Известны два типа этого объектива: у одного меньшая резкость обеспечивается только при максимальном относительном отверстии, для второго характерен контроль резкости при любом значении диафрагмы. Снижение контраста изображения достигается за счёт недостаточной коррекции аберраций, т. е. умышленного сохранения либо хроматической, либо сферической аберрации. Так как хроматическая аберрация нежелательна при работе на цветном фотоматериале, используется отрицательная сферическая аберрация, при которой мягкий эффект создаётся за счёт несовпадения центральных и краевых лучей. Однако в данном случае заметен ореол, делающий эффект мягкого изображения чрезмерным. Для исправления этого применяют специальное диафрагменное устройство, имеющее кроме центрального отверстия ряд малых отверстий, которые расположены по периферии и определяют количество света, проходящего в краевой зоне, регулируя этим степень ореола. Это устройство может быть либо встроено за традиционной ирисовой диафрагмой, либо помещено перед объективом. Известны объективы, у которых установлены две или три пары пластин или дисков. Пара дисков может быть развёрнута на угол до 15°, так что отверстия могут быть либо открыты, либо закрыты, либо установлены в промежуточное положение. Это позволяет изменить эффект мягкого изображения за счёт наложения первичного изображения, образуемого центральным пучком, и вторичного, формируемого краевыми отверстиями. Существуют объективы, где степень снижения контраста (аберраций) обеспечивается путём перемещения ряда оптических компонентов по определённым законам, т. е. изменением расстояния между группами линз. Такие объективы имеют кольцо, устанавливаемое в четыре положения. Первое из них обеспечивает резкое изображение, а следующие три, отвечающие большему расстоянию между линзами, увеличивают эффект мягкого изображения.
Объектив с изменяемой кривизной поля изображения
Известно, что при наличии значительной аберрации кривизны поля резкое изображение плоского предмета лежит не на плоскости, а на искривленной поверхности. Это приводит к ухудшению разрешающей способности по полю изображения. При расчёте оптической системы этот дефект стремятся свести до минимума. Однако при отдельных видах съёмки, когда предмет имеет вогнутую или выпуклую форму, находит применение специальный объектив, обеспечивающий изменяемую кривизну поля за счёт варьирования значений указанной аберрации. Изменение кривизны поля осуществляется подвижным передним оптическим компонентом объектива. Управление им производится дополнительным кольцом, которое можно устанавливать в три положения: крайние отвечают искривлению поля к предмету съёмки или от него, при среднем положении обеспечивается съёмка плоских предметов.
Объективы со смещением и наклоном оптической оси
Для исправления искажения перспективы, возникающего при фотографировании объекта с протяжёнными прямыми вертикальными линиями (при архитектурной съёмке, фотографировании плоских предметов, расположенных в разных плоскостях), в малоформатном фотоаппарате применяются объективы со смещением и (или) наклоном оптической оси. Данное оптическое устройство представляет собой широкоугольный объектив с полем изображения большим, чем необходимо для кадра формата 24х36 мм (например, диаметр поля изображения равен 64 мм). Оптическая система объектива имеет возможность смещения (до 12 мм) относительно присоединительной оправы в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Кроме смещения по вертикали и горизонтали конструкция отдельных объективов допускает одновременный поворот их вокруг оптической оси на 180° и даже 360° с фиксацией через каждые 30°. Известны объективы, у которых ось оптической системы можно наклонять относительно опорной плоскости присоединительной оправы (до 11°).
Диафрагма объектива может быть постоянной, при которой её отверстие постоянно, или переменной. В простых фотоаппаратах установка отверстия производится вручную, причём неавтоматическая диафрагма может иметь фиксацию. Более сложной модификацией является диафрагма с предварительной установкой, когда механизм диафрагмы имеет устройство для предварительного выбора значения относительного отверстия. В современных фотоаппаратах более высокого класса установка диафрагмы автоматизирована.
