Форми і основоположні принципи конструкції об’єктива

Лінза Френеля (Fresnel)
Тип позитивної лінзи, утвореної шляхом точного поділу опуклою поверхні опуклою лінзи на безліч концентричних колоподібних кільцевих лінз і їх поєднання з метою максимально скоротити товщину лінзи, в той же час зберігаючи її функцію як опуклою лінзи. Щоб ефективно спрямувати периферійний розсіяне світло в окуляр в одиноб'єктивними дзеркальному фотоапараті, сторона, протилежна матової поверхні фокусировочного екрану, утворюється як ступінчаста лінза з кроком 0,05 мм. Лінзи Фреснель також широко застосовуються в фотоспалах. На них вказують концентричні кола, відомі на білому розсіюється екрані, що покриває лампу фотоспалахи. Прикладом гігантської лінзи Фреснель може служити проекційна лінза, яку використовували для проектування світла від маяка.

повітряна лінза
Повітряний простір між скляними лінзами, складовими фотооб'єктив можна уявити собі як лінзи, що складаються зі скла, що володіють таким же показником заломлення, як повітря (1,0). Повітряний простір, з самого початку спроектоване з урахуванням такої концепції, називається повітряної лінзою. Оскільки переломлення повітряної лінзи протилежно заломлення скляної, опукла форма діє як увігнута лінза, а увігнута форма діє як опукла лінза. Цей принцип був вперше висунутий в 1898 році людиною на ім'я Еміль фон Хег, який працював в німецькій компанії "Герц".

Діаграма концепції повітряної лінзи

Реально існуючі фотооб'єктиви
Коли дивишся на збільшене зображення об'єкта через збільшувальне скло, найчастіше краю зображення бувають спотворені або обесцвечени, хоча центр зображення і буває чітким. Це вказує на те, що одне-лінзовий об'єктив страждає багатьма видами аберації і не може відтворити зображення, ясно окреслений від одного кінця до іншого. Через це фотооб'єктиви будуються з декількох лінз з різною формою і характеристиками, з тим щоб отримати чітке зображення по всій площі фотознімку. Ця основна конструкції об'єктива вказана в розділі специфікацій буклетів і інструкцій із зазначенням лінз і груп лінз. На малюнку 33 показаний приклад об'єктива EF 85 mm f / 1.2L USM. що складається з 8 лінз і 7 груп лінз.

Конструкція об'єктива EF 85mm f / 1.2 USM

Основи конструкції об'єктива
Існує п'ять основних конструкцій, що використовуються в об'єктивах з одним фокусною відстанню загального призначення. Перший тип з одного лінзою є найпростішим, складається з однієї або двох з'єднаних лінз. Другий і третій це подвійні об'єктиви, що складаються з двох незалежних лінз. Четвертий тип це триплети, об'єктиви, що складається з трьох незалежних лінз, розташованих в такій послідовності: опукла-увігнута-опукла. П'ятий тип - симетричний, що складається з двох груп по одній або більше лінз однакової форми і конфігурації в групі, симетрично орієнтованих навколо діафрагми.

Основні групи лінз в об'єктивах

-Об'єктиви з одним фокусною відстанню

Симетричні.
У об'єктивах цього типу група лінз за діафрагмою має майже таку ж конфігурацію і форму, як група лінз, розташована перед діафрагмою. Симетричні об'єктиви класифікуються далі на різні типи, такі, як тип Гаусса, потрійний, тип Тессар, тип Топкон і ортометричною. З них найбільш широко використовується об'єктив конфігурації Гаусса і його варіації, тому що

• а) його симетрична конструкція забезпечує добре збалансовану корекцію всіх типів аберації і
• б) можна досягти порівняно довгого заднього фокуса.

Об'єктив "Канон" 50 мм f / 1.8, випущений ще в 1951 році, з успіхом ліквідував кому, яка була єдиним слабким місцем об'єктива Гаусса в той час. В результаті цього він став знаменитий як історична віха в створенні об'єктивів завдяки різкому поліпшення якості роботи, яке він забезпечував. "Канон" як і раніше використовує конструкцію Гаусса в нинішніх об'єктивах, таких, як EF 50mm f / 1.8 IL, EF 50mm f / 1.0 L USM, EF 50 mm f / 1.4 USM, EF 85 mm f / 1.2 USM і TS-E 90mm f / 2.8.
Типи Тессар і Триплет симетричної конфігурації широко використовуються сьогодні в компактних камерах, оснащених об'єктивами з одним фокусною відстанню.

Характерні типи фотооб'єктивів

телеоб'єктив
У звичайних фотооб'єктивах загальна довжина об'єктива (відстань від вершини передньої лінзи до фокальній площині) більше, ніж фокусна відстань. Зазвичай це не так в об'єктивах з особливо великою фокусною відстанню, однак, тому що використання звичайної конструкції об'єктива призвело б до створення занадто громіздкого некерованого об'єктива. Щоб зберегти розмір такого об'єктива розумної величини, в той же час забезпечуючи велика фокусна відстань, комплект увігнутою (негативною) лінзи розташовується позаду комплекту основний опуклою (позитивної) лінзи, в результаті чого виходить об'єктив, який коротше свого фокусної відстані. Об'єктиви такого типу називаються телеоб'єктивами. В такому об'єктиві друга головна точка розташована перед передньою лінзою об'єктива.

- коефіцієнт телеоб'єктива
Відношення загальної довжини телеоб'єктива до його фокусної відстані називається коефіцієнтом телеоб'єктива. Іншими словами, це величина відстані від вершини передньої лінзи до фокальній площині, розділена на фокусна відстань. Для телеоб'єктива ця величина менше одиниці. Для довідки: коефіцієнт телеоб'єктива EF 300 mm f / 2.8 L USM дорівнює 0,91, а телеоб'єктива EF 600 mm f / 4 L USM - 0,78.

Тип об'єктива з ретрофокусом
У ширококутних об'єктивів звичайної конструкції такий короткий задній фокус, що їх не можна використовувати в однооб'єктивних дзеркальних фотоапаратах, тому що вони будуть заважати руху, що гойдає головного дзеркала вгору-вниз. В силу цього ширококутні об'єктиви для таких камер мають конструкцію, протилежну конструкції телеоб'єктивів, в якій комплект негативних лінз розташований перед комплектом головною лінзи. Це переміщує другу головну точку за об'єктив (між самою останньою лінзою і площиною плівки) і створює об'єктив із заднім фокусом, який довший фокусної відстані. Зазвичай об'єктив такого типу називається ретрофокусним за назвою вироби, випущеного на ринок французькою компанією "Енженю компані". З оптичної точки зору цей тип об'єктива класифікується як інвертований телеоб'єктив.

Зум-об'єктив з чотирьох груп лінз
Зум-об'єктив стандартної конфігурації з чітко розмежовані функції чотирьох груп лінз (фокусировочная група, група зміна збільшення, група корекції і група формування зображення). Дві групи - зміни збільшення і корекції - рухаються під час зміни фокусної відстані. Оскільки при такій конструкції легко досягти кратності зміни фокусної відстані з великим збільшенням, вона зазвичай використовується в об'єктивах кінокамер і в телезум-об'єктивах однооб'єктивних дзеркальних фотоапаратів. Однак через проблеми, що виникають під час розробки компактних Зум-об'єктивів, її використання стає не таким широким в сучасних звичайних Зум-об'єктиви. У серії об'єктивів EF у об'єктива EF 100-300 mm F / 5.6L конструкція дуже схожа на цей тип.

Фокусування і способи руху об'єктива Методи переміщення об'єктива для фокусування можна в загальному поділити на п'ять типів, описаних нижче.
Загальна лінійне подовження
Вся оптична система об'єктива рухається прямо взад і вперед при фокусуванні. Яскравими прикладами об'єктивів, в яких використовується цей тип фокусування є EF 28 mm f / 2.8, EF 35 mm f / 2 і EF 50 mm f / 1.8 II. (TS-45mm f / 2.8 це заднефокусний об'єктив, а TS-E 24 mm f / 3.5L це загальне лінійне подовження з рухомою системою.) Лінійне подовження передньої групи
Задня група залишається нерухомою, і тільки передня група рухається прямо взад і вперед під час фокусування. Прикладами об'єктивів з лінійним подовженням передньої групи можуть служити об'єктиви EF 50 mm f / 2.5 Компакт Макро, EF 100 f / 2.8 Макро, EF 50 mm f / 1.0L USM і EF 85 mm f / 1.2L USM.
Обертальний подовження передньої групи
Відділ тубуса об'єктива, що містить передню групу обертається, переміщуючи передню групу взад і вперед під час фокусування. Цей тип фокусування використовується тільки в Зум-об'єктиви і не зустрічається в об'єктивах з єдиним фокусною відстанню. Яскравими прикладами об'єктивів, в яких застосовано цей метод, є EF 35-80 mm f / 4-5.6 USM і EF 100-300mm f / 5.6L. Оскільки кільце під'єднання фільтра і бленда обертаються разом з об'єктивом під час фокусування, при зйомці через віконне скло необхідно уважно стежити за тим, щоб кінець об'єктива не стикався зі склом.
внутрішнє фокусування
Фокусування здійснюється шляхом переміщення однієї або декількох груп лінз, розташованих між передньою групою лінз і діафрагмою. задня фокусування
Фокусування здійснюється шляхом переміщення однієї або декількох груп лінз, розташованих позаду діафрагми.
рухома система
Звичайні фотооб'єктиви сконструйовані для того, щоб досягти оптимального рівноваги компенсації аберації лише на одній загальноприйнятою дистанції зйомки. Таким чином, хоча аберації добре компенсовані при довідкової дистанції зйомки, вони збільшуються при інших дистанціях зйомки (особливо при зйомці з близької відстані) і викликають погіршення якості зображення. Щоб цього не сталося, застосовується рухлива система, яка змінює інтервал між певними лінзами відповідно до величини подовження. Це метод також називають механізмом компенсації аберації при зйомці з невеликої відстані.