Все, что нужно знать о качестве объектива

Все, что нужно знать о качестве объектива

Понимание физических основ оптики крайне важно для создания качественных фотографий. С уверенностью можно утверждать, что, знание принципов взаимодействия света с линзами является самым важным на начальном этапе. В этой статье мы рассмотрим физическое строение фотообъектива, что позволит понять каждую составляющую стоимости объектива.

Попытка решить, какой именно объектив купить может стать реальной головной болью, поскольку необходимо рассмотреть слишком много факторов, начиная от качества сборки и диафрагмы и заканчивая стоимостью и стабилизацией изображения. Но что же именно отличает один объектив от другого?

Группы, элементы и почему они так важны

Каждый объектив состоит из нескольких отдельных стеклянных линз, называемых элементами. Идея использования множества элементов заключается в том, чтобы попытаться уменьшить аберрации (отклонения от нормы), чтобы изображения выглядели резкими и без искажений.

Во всех объективах линзы, имеющие различные формы и размеры, группируются вместе, чтобы преломлять различные длины волн света под разными углами, и это позволяет свету сходиться более четко и, следовательно, различные отклонения уменьшатся. Попробуйте представить, каким путем свет проходит через призму, проникая в нее под одним углом, преломляясь и выходя под другим.

Каждый оптический элемент, имеющий различную форму, будет преломлять свет, который попадает на объектив по-разному, что позволяет разработчикам объективов создавать различные модели управления пучком света. Группировка элементов, таких как линзы различной формы, обеспечивает больший контроль над пучком света для уменьшения искажений.

Типы элементов

Большинство элементов объективов имеют изогнутую поверхность, в основном сферическую, так как они должны быть расположены в пределах сферической поверхности. Исторически они были относительно дешевыми и простыми в изготовлении с использованием шлифовальных технологий, но подобная конструкция приводила к искажениям длин световых волн, и, следовательно, к несовершенству и отклонениям в изображении.

Эти искажения удается уменьшить в объективах высшего класса за счет использования асферических линз, о которых будет рассказано позже.

Апохроматические (APO) элементы используются в основном в телеобъективах. Длинные объективы особенно восприимчивы к хроматическим аберрациям, что приводит к снижению контрастности и резкости изображений. Элемент APO фокусирует три длины волн светового спектра (как правило, зеленый, синий и красный) в одну плоскость и это позволяет уменьшать искажения.

Объективы высокого класса также имеют «плавающие» внутренние элементы, которые движутся в зависимости от фокусного расстояния, уменьшая кривизну поля, которая приводит к потере резкости по краям изображения.

Литье против шлифовки

Физические методы изготовления линз также оказывают влияние на качество изображения, которое они способны выдавать. Существуют три основных метода производства, первый из которых «полированные асферические стекла». Изготовление линз методом шлифовки и полировки – это процесс трудоемкий и дорогой и поэтому применяется только для линз профессионального уровня. Canon использует эти элементы большого диаметра для диапазона линз класса «L». Эти линзы обеспечивают превосходное качество, так как фокусируют свет под любым углом.

Следующий уровень элементов – это литые асферические линзы, или в терминологии Nikon, «высокоточное литье стекла» (Precision Glass Mold – PGM). Стекло нагревают до такой степени, что оно может быть сформировано в асферические формы и установлено с использованием металлического штампа или формы. Nikon утверждает, что аспект точности в этих линзах достигается  благодаря тому, что они измеряют каждый элемент в микронах, или 1/1000 миллиметра. Этот тип линзы дешевле в изготовлении, и, следовательно, используется в объективах, ориентированных на продвинутых любителей и энтузиастов фотографии.

Третий из наиболее распространенных методов изготовления элементов объективов представляет собой гибрид, состоящий из стекла и пластиковой асферической поверхности, придающей линзе соответствующую форму. Эти линзы чувствительны к изменениям таких параметров окружающей среды, как влажность и температура, и поэтому не очень подходит для профессионалов. Гибридные линзы применяются в основном на фотоаппаратах потребительского класса.

1

 

Покрытие объектива

Вы можете не знать этого, но обычно, объективы теряют много света за счет отражения от поверхности. В некоторых случаях, каждый элемент в объективе может потерять около 5% света, и, как результат, количество света, попадающего в объектив с 10 элементами, будет снижено примерно на 50%.

Для того, чтобы ограничить отражение света, были разработаны специальные покрытия для линз, которые позволяют свету беспрепятственно проходить через объектив, подобно покрытию на солнцезащитных очках, которое отражает определенные длины волн света, позволяя при этом другим беспрепятственно проходить сквозь стекло.

В качестве покрытий используются такие материалы как фторид магния и монооксид кремния. Покрытие наносится на поверхность линз очень тонкими слоями, причем, обычно для уменьшения отражений, то есть фильтрации различных длин волн, требуется нанесение нескольких слоев покрытия.

Так, например высококлассные линзы от Canon имеют порядка десяти слоев покрытия, что обеспечивает порядка 99,9% прохождения спектра: в диапазоне от  ультрафиолетового и практически до инфракрасного.

2

 

Искажения и аберрации

В идеале линза должна передавать прямые линии без искажений, однако, в действительности, линзы имеют изогнутую поверхность и не могут сводить пучок параллельных световых лучей в одну точку, и поэтому прямые линии искажаются и искривляются. Эта кривизна присуща любым линзам со сферическими элементами, но, она может значительно различаться в зависимости от конструкции объектива и используемого фокусного расстояния.

Это искажение наиболее заметно при съемке объектов с параллельными линиями и часто по краям кадра, где эффект искажения максимизируется. Большинство зум-объективов страдают от так называемых «баррельных» или цилиндрических  искажений по ширине, в которых, как следует из названия, искажение выражается в виде выпуклости от центра в сторону широкой стороны кадра.

Объективы могут также иметь «подушечные» искажения по длине кадра, при которых наблюдается противоположное явление, когда центральная часть кадра как бы западает. Тем не менее, как правило, в средней точке зум-объективов искажений не бывает!

Однако искажение зависит не только от объектива. Оно варьируется в зависимости от вашей близости к объекту. Для ландшафтных и архитектурных фотографов, искажения объектива представляет собой серьезную проблему, так как при этом типе съемки требуется четкость и пропорциональность изображения, в то время как портретные фотографы не так критичны к прямым линиям и поэтому искажения для них не являются столь большой проблемой.

Большинство крупных производителей объективов сегодня используют конструкции с асферическими элементами, призванными ограничить аберрации и искажения. В отличие от сферических линз, асферические линзы имеют изогнутую поверхность, которая способна корректировать аберрации. Это достигается, благодаря тому, что свет проходит через элемент и сходится в одной точке, в результате чего на датчик попадает один луч, и тем самым уменьшаются искажения, вызванные несколькими лучами, проходящими через элементы.

На рисунке ниже иллюстрируется наличие и отсутствие искажений на примере двух кадров, которые были сняты недавно на свадьбе. На левом кадре очевидно наличие бликов света и искажений, в то время как изображение справа имеет только теплое свечение.

3

 

Конструкция Диафрагмы

Одной из главных особенностей, которая интересует фотографов при выборе объектива, является максимальная диафрагма, так как именно от нее зависит потенциал глубины резкости и способность объектива работать в условиях низкой освещенности. Значение диафрагмы, измеряемое в f/величина, устанавливает размер отверстия (проема) объектива, которое пропорционально квадрату фокусного расстояния объектива.

Например, 50-мм объектив может быть в состоянии достичь диафрагмы в f/1,2, но для объектива с фокусным расстоянием 100 мм потребуется в 4 раза большее отверстие, чем 50-мм объективу. Таким образом, диафрагма не определяется диаметром отверстия, но зависит от фокусного расстояния.

Кроме того, необходимо учитывать, что 50-мм объектив имеет широкое поле зрения и, следовательно, вполне может пропускать больше света. У больших телеобъективов компенсация осуществляется очень большими фронтальными элементами, однако, это также приводит к увеличению сферических аберраций, для уменьшения которых и достижения более резких изображений требуется больше групп элементов, а, следовательно, неизбежно повышается стоимость объектива.

4

Боке

На языке фотографических терминов, боке означает то, как объектив отображает блики света вне фокуса. Боке наиболее заметны в небольших деталях фона, которые часто появляются в виде кружков света. Каждый объектив имеет различные боке в зависимости от конструкции диафрагмы. Боке часто ошибочно используют для обозначения малой глубиной резкости, где объект находится в фокусе, а фон вне фокуса. На самом деле вид боке определяет как выглядят объекты вне зон фокусировки.

Способность линз исправлять сферическую аберрацию способствует улучшению боке, так как боке визуально увеличивает детали фона по мере их отдаленности от зоны фокусировки и равномерно распределяют свет по всему пространству кадра.

Стандартные профессиональные объективы имеют больше возможностей для решения проблем искажения света благодаря сочетанию сгруппированных элементов.

Однако, эта техническая конструкция диафрагмы оказывает наибольшее влияние на боке объектива. Важнейшим фактором является количество лепестков диафрагмы, так как от этого зависит насколько округлым и гладким будет отверстие диафрагмы, которое отображается в виде боке на фоне и делает его более привлекательным.

Стандартные профессиональные объективы, как правило, имеют больше лепестков диафрагмы, и, следовательно, производят лучшее боке, как видно из рисунка ниже, где изображено боке производства Canon EF 50-мм объектива (слева), и значительно более гладкое боке от объектива Canon L 24-105мм справа.

5

 

Общая конструкция объективов

Есть целый ряд объективов, созданных производителем оптики компанией Zeiss еще на рубеже веков, которые актуальны и по сей день. Вы все еще можете найти эти объективы, которые успешно используются в сочетании с современными фотоаппаратами. Их оригинальные конструкции были модернизированы, но оптическая конструкция сгруппированных элементов остается в значительной степени такой же самой.

 

Планар

Объективы типа планар были изобретены и рассчитаны Паулем Рудольфом в 1896 году, когда он работал в компании Carl Zeiss. Его шестиэлементная симметричная конструкция имела оригинальную диафрагму f/4,5 и давала чрезвычайно резкое изображение, хотя изображение получалось с массой бликов из-за многочисленных переходов на границе воздух-стекло, проблема, которая сейчас решается покрытиями. Самый удачный и известный объектив типа планар вероятно это модель 110мм f/2,0, которая была популярна среди владельцев среднеформатных камер Hasselblad 2000 и 200.

6

 

 

Tessar

Tessar – это еще один объектив, разработанный Паулем Рудольфом за время работы в компании Zeiss и впервые продемонстрированный в 1902 году, Tessar получил свое название от греческого слова «Tessera», что означает четыре, благодаря своей конструкции с четырьмя элементами. Диафрагма объектива составляет f/6,3. Tessar был компактным, имел высокие оптические показатели по доступной цене. Многие 50-мм со сих пор используют конструкцию от Tessar.

7

 

Sonnar

Объективы Sonnar появились несколько позже, были запатентованы компанией Zeiss Ikon в 1929 году, и были разработаны доктором Людвигом Бертеле. Сначала появился объектив Sonnar 50 мм из пяти элементов, предназначенный для работы с аппаратом Zeiss Contax I с дальномером. Его название произошло от немецкого слова «Sonne», которое означает «солнце», благодаря своей открытой диафрагме f/1,5.

В Sonnar были учтены конструктивные недостатки прошлых объективов, была достигнута большая контрастность и меньшая бликовость, чем в Planar и диафрагма объектива работала гораздо быстрее, а хроматические аберрации были значительно ниже, чем у Tessar.

8

Стабилизация изображения

Исключительно важное значение для качества изображения, обеспечиваемого объективом, имеют системы стабилизации изображения (IS) или подавления вибраций (VR), которые позволяют получать четкие фотографии с выдержками до четырех пунктов большими, без риска получить размытые кадры.

Объективы как от Canon, так и от Nikon используют чрезвычайно умные технологии, с датчиками движения для обнаружения и подавления нежелательных колебаний камеры, которые могут привести к размытости изображения. Сигнал о механических вибрациях посылается на микрокомпьютер, который передает информацию на микропривод, за доли секунды регулирующий и компенсирующий IS или VR группы линз.

9

 

Вращающиеся передние элементы

Существуют объективы, у которых имеется вращающийся передний элемент, не вызывающий никаких проблем до тех пор, пока не возникает необходимость в использовании определенных фильтров, типа кругового поляризатора. Проблема здесь в том, что после установки фильтра изменение фокуса приведет к сдвигу поляризатора, что и приводит к проблемам. Из этой ситуации иногда выходят путем использования квадратных держателей фильтра. И, тем не менее, этот нюанс необходимо учитывать при покупке объективов любителям использовать фильтры.

Проскальзывание Зума

Я заметил, что некоторые объективы, даже из диапазона «L» от Canon, имеют тенденцию к проскальзыванию вниз когда они направлены вертикально вниз. Это просто воздействие гравитации, но это может раздражать при съемке. Необходимо навести камеру на объект и убедиться, что зум полностью задвинут на минимальное положение.

Некоторые объективы имеют встроенную блокировку, которая ограничивает движение зума и держит его на нужном расстоянии фокусировки, и это с одной стороны решает проблему, но с другой стороны замедляет зуммирование, из-за того, что каждый раз приходится ждать щелчка и разблокировки зума.

11

Заключение

Безусловно верным является утверждение, что именно от объектива в значительной степени зависит качество изображения. Для тех, кто хочет приобрести объектив, наиболее важными факторами являются такие аспекты, как стоимость, максимальная диафрагма и качество сборки. Тем не менее, важно понимать физическую конструкцию объектива и материалы, из которых изготовлены его элементы, чтобы знать, за что именно вы платите.

Теперь, когда вы знаете основные физические аспекты фотографирования и работы оптической системы, вам не составит труда по достоинству оценить плюсы и минусы объектива, которым вы пользуетесь, когда снимаете свои фотографии.

Источник photo.tutsplus.com Перевод текста Валентина Педченко

Тип урока: 
Поделиться
 

Комментарии