Главная | Обратная связь

Принципы устройства объективов с переменным фокусным расстоянием.

Субботина

Перспектива изображения определяется выбором точки съемки. Чтобы правильно заполнить кадр при удачно выбранной точке, необходим объектив определенного фокусного расстояния, которого может не оказаться даже в большом наборе сменных объективов или афокальных насадок. Для этой цели служит объектив с плавно меняющимся фокусным расстоянием. Он не только заменяет набор сменных объективов, но и позволяет переходить без перерыва от общего плана к крупному и даже к отдельной детали, что особенно важно в кино- и телевизионной технике, где объективы с переменным фокусным расстоянием получили широкое распространение.

(http://klax.tula.ru/~vendi/optik10.html полный текст о переменном ф.р. из «Справочника фотолюбителя» и схемы советских трансфокаторов; http://klax.tula.ru/~vendi/optik11.html - про насадки)

«Фотографическая оптика», Д. Волосов, 1978. Более развернутое, очень хорошее введение к теме, отличный ответ на билет (после статьи еще дополнительная информация):

Около 35 лет назад в СССР впервые были разработаны теория и метод расчета оптических анастигматических систем с переменными оптическими характеристиками, в частности объективов с переменным фокусным расстоянием. В те годы подобные системы лишь начали появляться. В отличие от ранее существовавших апланатических панкратических систем зрительных труб, у которых относительные отверстия и поля зрения были малыми, новые системы должны были применяться в качестве фотографических, в частности киносъемочных объективов, а следовательно, должны были быть анастигматическими с достаточно большими полями зрения и высокой светосилой.

Конечно, первые варианты рассчитанных объективов были несовершенны как по своим оптическим качествам, так и по эксплуатационным параметрам. Ограниченная область их возможного применения (киносъемка), в которой к тому же существовал вполне конкурентноспособный способ съемки "наездом", ставила под сомнение целесообразность концентрации больших усилий для решения этой сложной оптической задачи. Начавшаяся война отодвинула эти работы на второй план.

Бурное развитие телевидения и телевещания в послевоенные годы стимулировало возрождение интереса к объективам с переменным фокусным расстоянием. В этой области, где способ "наездов" практически неприменим, создание эффекта непрерывного изменения масштаба изображения с помощью панкратической оптики особенно уместно как в условиях студийных, так тем более внестудийных телевизионных передач.

Появившийся вскоре за рубежом массовый интерес к узкопленочной 8-мм любительской кинематографии еще в большей мере стимулировал развитие объективов с переменным фокусным расстоянием, так как для малоформатной киносъемки, когда необходима короткофокусная оптика, подобные объективы имеют сравнительно малые габариты и массы, а следовательно, не вызывают затруднений при их повседневной эксплуатации.

Развитие этих областей техники в послевоенные годы у нас несколько задержалось; создалась досадная ситуация: там, где впервые начались теоретические и методические работы в этой области, не имелось соответствующих возможностей для их практической реализации.

В настоящее время объективы с переменным фокусным расстоянием прочно вошли в оптическую технику и находят все большее применение в профессиональной и любительской кинематографии, фототехнике, телевидении и в ряде отраслей специальной техники. Почти во всех зарубежных странах с развитой оптико-механической промышленностью ведутся разработки объективов этого типа.

Оригинальные оптические схемы и разработки объективов переменных фокусных расстояний различных оптических характеристик и разного назначения начали особенно часто появляться начиная со второй половины 50-х годов, когда внедрение ЭВМ позволило выполнять все трудоемкие численные исследования и расчеты.

· По своим оптико-коррекционным свойствам объективы с переменным фокусным расстоянием, которые для краткости назовем панкратическими объективами-анастигматами, можно условно подразделить на две группы:

1) вариообъективы, оптическая система которых корригирована в отношении всех аберраций как единое целое;

2) система насадка - объектив, илитрансфокаторы, в которых собственно объектив и расположенная впереди него афокальная насадка переменного увеличения корригируются независимо и самостоятельно в отношении почти всех аберраций, за исключением остаточной положительной кривизны поля собственно объектива, которая компенсируется отрицательной кривизной поля, вносимой афокальной насадкой.

* С точки зрения эксплуатационной, обе группы объективов тождественны, точнее, почти тождественны: лишь в отдельных случаях, как увидим ниже, афокальная насадка может применяться со сменным объективом, расположенным позади нее. Для этого необходимо совмещение выходного зрачка насадки со входным зрачком объектива.

· По оптико-кинематической схемеперемещения компонентов системыпанкратические объективы-анастигматы подразделяются также на две группы:

1) объективы с оптической компенсацией сдвига плоскости изображения, в которых компоненты оптической системы перемещаются по простым (линейным) законам; положение плоскости изображения при этом остается с должной точностью фиксированным;

2) объективы с механической компенсацией сдвига плоскости изображения, в которых хотя бы один, а иногда и более из компонентов оптической системы перемещаются по сложному (нелинейному) закону, необходимому для сохранения положения плоскости изображения. Сложная кинематика перемещения компонента обычно осуществляется кулачковым механизмом.

* Группировка панкратических объективов на вариообъективы и трансфокаторы весьма условна и, как указывалось выше, она проведена исходя лишь из принципа оптической коррекции; в параксиальной области схему трансфокатора можно всегда преобразовать в вариообъектив и обратно.

** Иногда в целях универсализации возможности применения объектива, позади афокальной насадки переменного увеличения устанавливают систему из двух переключающихся сменных объективов различных фокусных расстояний - короткофокусного и длиннофокусного.

Тем самым получают возможность проводить съемки с плавно изменяющимся масштабом изображения как близких, так и удаленных объектов (например, телевизионная съемка студийная и внестудийная), как это осуществлено в нашем объективе "Алькор-6".

Часто за объективом переменного фокусного расстояния устанавливают сменные дополнительные компоненты - удлинители, работающие с линейными полутора-трехкратными увеличениями, что также расширяет оптические характеристики набора объективов.

*** За последние годы впереди малогабаритных объективов (например, 8-мм киносъемочных камер) иногда начали устанавливать афокальные насадки переменного увеличения, плавно изменяющегося в 2,5-3 раза, а также афокальные насадки постоянного увеличения, устанавливаемые впереди малогабаритных объективов переменного фокусного расстояния (например, в тех же 8-мм кинокамерах) и соответственно сдвигающие - укорачивающие или удлиняющие - абсолютные значения изменяющихся фокусных расстояний, сохраняя при этом кратность этих изменений.

В заключение укажем, что оптические характеристики панкратических объектов :

кратность,

пределы абсолютных значений изменения фокусных расстояний,