Трансфокатор

Современный зум-объектив «Canon EF 70-200мм

Пример работы трансфокатора

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

Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием

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

• Трансфокаторы
• Вариообъективы

Трансфокатор

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

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

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.

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

• 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

• 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

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»

В основном все современные «мыльницы» оснащены несъёмными зум-объективами.

Они отличаются:

• Высокократным зумом.
• В современных «мыльницах» (исключение составляют очень дорогие модели) при увеличении кадра с помощью зума падает светосила. Это требует увеличение выдержки для снимка или увеличение чувствительносьти фотоматериала. Следует обратить внимание на указанную светосилу объектива. Например: 1:2.8 — 1:4 или (другая форма записи) f/2.8 — f/4. Первое число указывает на светосилу при наименьшем зуме, второе — при наибольшем. В приведенном примере светосила при максимальном зуме вдвое меньше, чем при минимальном. Таким образом, в условиях недостаточной освещённости (сумерки, съемка 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. Однако с каждым годом фотосенсоры иготавливают с высокой светочувствительностью (с ИСО 1600) работающих в автаматическом режиме с величиной шума визуально не определяемым.
• Как правило, камера с повышеной кратностью зума, может сильнее приближать объекты и почти никогда не увеличивается угол обзора, что важно для рядового потребителя.
• Делать снимки на более «длинном» зуме (при телесъёмке) тяжелее. Для больших фокусных расстояний приходится либо увеличивать выдержку и получать смазанный снимок из-за дрожания рук, либо повышать светочувствительность и получать зашумлённое фото.
• Объективы с меньшей разрешающей способностью при сильном приближении.
• Практика показывает, что при макросъёмках получаем меньше деталей в получаемых изображениях.

См. также

• Асферическая линза
• Апохромат

Примечания

• Гл.ред. Е. А. Иофис Фотокинотехника. Энциклопедия. — М.: «Советская Энциклопедия», 1981. Статьи «Вариообъектив», «Трансфокатор», «Объектив с переменным фокусным расстоянием».
• FAQ: объективы в цифровых фотоаппаратах