Объектив зеркальный – Зеркально-линзовый объектив «МС РУБИНАР- 8/500 МАКРО»

Содержание

Зеркально-линзовый объектив «МС РУБИНАР- 8/500 МАКРО»

С момента изобретения зеркально-линзовых систем Д.Д.Максутовым (Государственная премия, 1941 год) прошло уже больше 60 лет. И дело его живет и побеждает. На смену легендарному МТО пришел РУБИНАР, выпускаемый Лыткаринским заводом оптического стекла ОАО ЛЗОС.

Отмечу, что сайт завода интересен не только каталогом продукции, но и очень неплохой обзорной статьей по терминам, относящимся к оптическому стеклу

Объективы МТО отличались жесткими допусками на центровку. Объективы РУБИНАР имеют аналогичную оптическую схему, а в конструкцию внесены некоторые изменения: раньше зеркало наносилось на обратную сторону передней линзы-мениска, теперь оно крепится на «пробке» в отверстии в центре мениска. Хотя, вероятно, допуски остались прежними, однако изменения в технологии изготовления позволили получить объектив с разрешением 50 пар линий /мм, что на 10 линий /мм больше, чем у МТО или ЗМ — 5 СА, и при очень умеренной цене (около 100$).

Рассматриваемый нами объектив состоит из трех основных компонентов: афокального мениска, сохраняющего параллельность выходящего луча входящему и удобного для устранения сферической аберрации; зеркальной системы и компенсатора, корригирующего кому и кривизну поверхности изображения. В объективах хорошо исправлена хроматическая аберрация. Фокусировка зеркально-линзовых объективов осуществляется перемещением мениска с закрепленным на нем зеркалом относительно неподвижного зеркала и склеенной линзы. Такой способ фокусировки позволяет переходить при съемке от бесконечности к коротким дистанциям при весьма малых перемещениях мениска.

Зеркально-линзовые, или катодиоптрические системы (от. греч. катооптрон — зеркало, диоптрон — линза) — системы, включающие зеркальные и преломляющие поверхности. Мениск
в оптике — выпукло-вогнутая (или вогнуто-выпуклая) линза, ограниченная двумя сферическими поверхностями.

Менисковые системы — разновидность оптических зеркально-линзовых систем, в которых перед сферическим зеркалом устанавливается один или несколько ахроматических менисков. Изобретены в 1941 одновременно и независимо друг от друга Д. Д. Максутовым и Д. Габором. В таких системах используются менисковые линзы с мало отличающимися радиусами кривизны поверхностей. Эти линзы являются компенсаторами, т. е. мало влияют на общий ход лучей, но заметно изменяют аберрации оптических систем.

Основное применение подобных систем — это астрономия. Крупнейшие в мире максутовские телескопы (диаметр мениска 70 см) установлены в Абастуманской астрофизической обсерватории (Грузия) и в обсерватории Серро-Робле (Чили). Однако зеркально-линзовые объективы неплохо себя зарекомендовали и в фотографии. Ниже на нескольких примерах я постараюсь показать возможности МС РУБИНАР 8/500 при работе совместно с цифровой камерой Canon EOS D60 и Casio QV4000. Canon D60 + ТК-2 + МС РУБИНАР — 8/500

Особенность зеркально-линзовых объективов состоит в том, что они имеют одну фиксированную диафрагму. По сравнению с линзовыми объективами при одном и том же отверстии эти объективы имеют большие диаметры. Для регулировки светового потока применяются нейтральные фильтры разной плотности. В комплекте с рассматриваемым объективом поставляется нейтральный светофильтр Н-4х (резьба 77×0,75) и оранжевый О-2,8х, в комплект также входит бленда. Есть и более светосильные зеркально-линзовые объективы, однако данный примечателен тем, что его толщина не вступает в конфликт с выступом на корпусе камеры, в который спрятана вспышка. В тестировании принимал участие объектив с резьбой М42 (выпускаются и объективы с байонетом К). К аппарату Canon EOS D60 объектив крепился с помощью переходного кольца фирмы Поиск-Фото. Как показали съемки миры, у объектива практически отсутствуют хроматические аберрации. Разрешение тоже выше всяких похвал и, вероятно, в данной системе лимитируется матрицей. Однако наблюдается большой коэффициент светорассеяния, что приводит к пониженному контрасту изображения. Впрочем, учитывая 16-битное представление изображения в камере Canon и возможность последующего редактирования, этот недостаток нельзя считать очень существенным.


край кадра	центр кадра

Ширина фрагментов примерно соответствует 1 мм матрицы камеры Canon D60. Снимки сделаны с расстояния 20 м. Количество пар линий в рядах сверху вниз, соответственно, 40; 20; 10; 4.

Угловое поле объектива около 5 градусов для кадра 24×36 мм. Учитывая, что размеры матрицы меньше, чем пленки, изображение, снятое этим объективом на цифровую камеру, будет выглядеть, как снятое объективом с фокусным расстоянием 750 мм на пленочную. Если добавить в оптическую систему еще и телеконвертер ТК-2 или ТКЛ-2, то угол поля зрения будет соответствовать объективам с фокусным расстоянием 1500 мм для камер, рассчитанных на 35 мм пленку. Оптическая схема телеконвертера ТК-2

С такой оптической системой диаметр луны на снимке будет составлять 1150 пикселей. В статье приведен снимок луны, сделанный без телеконвертера, снимок же, сделанный с телеконвертером ТК-2 (производства Харьковского завода точного приборостроения), можно посмотреть здесь (83 КБ).
Canon D60 + МС РУБИНАР — 8/500

Фотоаппарат с этим объективом представляет собой неплохое фоторужье, хотя, конечно, птичек влет не поснимаешь. Аппарат необходимо установить на штатив, а чтобы добиться приемлемой резкости, фокусировка должна быть очень точной. Как показывает расчет глубины резкости (программу расчета можно найти здесь), при расстоянии до объекта 10 м глубина резко изображаемого пространства составит всего 10 см. Canon D60 + МС РУБИНАР — 8/500
Уменьшенный фрагмент; чтобы увидеть весь кадр, щелкните по фото мышью. Размер файла 267 КБ.

Птичек влет приходится щелкать существенно более короткофокусной оптикой, но зато автофокус позволяет получить резкое изображение в тот короткий момент, когда чайка оказалась непосредственно над вами. Приведенное фото сделано объективом Soligor с фокусным расстоянием 210 мм. Приведена, хоть и большая, но миниатюра кадра; весь кадр можно увидеть, щелкнув по ней мышью.
Canon D60 + Soligor — 2,8/210
Уменьшенный фрагмент; чтобы увидеть весь кадр, щелкните по фото мышью. Размер файла 65 КБ.

При столь маленькой глубине резкости значительная часть кадра может оказаться нерезкой. Вопросу о резкости изображения в последнее время уделяется довольно много внимания, появился даже специальный термин Бо-Кё. Предполагается, что иногда нерезкая часть изображения способна испортить впечатление даже от выдающегося сюжета. Считается, что «хорошая нерезкость» — это та, где энергетические диаграммы пятен рассеяния оптической системы имеют высокий пик в центре, равномерно сходящий на нет к краям пятна. В силу оптической конструкции зеркально-линзового объектива энергетическая диаграмма пятна рассеяния имеет спад в центре. Поэтому нерезкие точечные источники света будут изображаться в виде колец. Нерезкие тонкие линии будут раздваиваться. В общем случае, это, конечно, недостаток. Но иногда изображение получается несколько неожиданным и достаточно приятным. Canon D60 + МС РУБИНАР — 8/500

Добавив к объективу окуляр, мы сможем использовать его как телескоп или, как было показано в статье «Труба Кеплера», снимать с его помощью камерами, имеющими несъемные объективы.
Casio QV4000+ Гелиос 44 + МС РУБИНАР — 8/500

На следующих иллюстрациях приведен фрагмент кадра с изображением пня, снятого с одной точки камерой Casio QV4000 с телескопическрой системой, состоящей из объективов Гелиос 44 и МС Рубинар-8/500; камерой Canon D60 с объективом МС Рубинар 8/500; и камерой Canon D60 с телеконвертером ТК-2 и объективом МС Рубинар 8/500.
Casio QV4000+ Гелиос 44 + МС РУБИНАР — 8/500 (фрагмент)

Canon D60 + МС РУБИНАР — 8/500

Canon D60 + ТК-2 + МС РУБИНАР — 8/500

www.ixbt.com

Зеркальный объектив

Союз Советсиик

Сециаиистичесиик реснубяик

О П И С А Н И Е S30277

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6i ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено05.07.79 (21) 2795018/18-10 (5() jN Kn

602 В 17/06 с присоединением заявки М (23) Приоритет

636 JA3pctNNhll квивтвт

СССР

N йвиа взебрвтвквй и втврытиВ

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания15.05.81 (53) УДК 535. .833 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э. А. Лустберг и Л. A. Пе (7! ),Заявитель (54) ЗЕРКАЛЬНЫЙ ОБЬЕКТИЭ

Изобретение относится к приборостро- ению а именно, к астрономическому объек. тивостроению, и может быть использова.вЂ” но для создания приборов, работающих в широкой области спектра при больших полях зрения (несколько градусов).

Извести, получившие широкое применение . в астрономии, классические двухзеркальные системы Кассегрена, Шварцшильда и др. fll °

Однако объективы обеспечивают высоков качество изображения только на попе размером около одного градуса.

Известен также зеркальный объектив, который включает в себя кроме асфери3S ческого и основного сферического зеркал еще и плоское зеркало. Введение в ход лучей между асферическим и сферическим зеркалами дополнительного плоского зеркала не влияет на коррекпию изображения Г2 1:

Однако в таком объективе меньшее экранированне пучков приемным узлом, габариты которого обычно значительно

2 превосходят размеры рабочего поля объектива.

Наиболее близким к изобретению является объектив, содержащий первичное асферическое зеркало и основное вогнунзе сферическое зеркало фокусное расстояние которого определяет величину фокусного расстояния всего объектива.

При относительном отверстии 1:2,5 в прео делах поля, равного 8, разрешение в угловой мере для объективов такого типа равно примерно 20 секундам f33.

Бель изобретения вЂ” улучшение качества изображения и увеличение поля зрения.

Бель достигается тем, что эеркальл ный объектив снабжен дополнительным вогнутым зеркалом, расположенным между планоидным и основным зеркалами, при этом его оптическая ось образует с оптической осью основного зеркала острый угол, лежащий в пределах ) 0- 15 а оптическая сила его состав.,яет

75 т (7 зп

4О

3 &

О, 01 вЂ” О, 004 величшп.1 оптической с1,вЂ” лы обьектива.

На чертеже представлена onтпческая схема объектива.

Объектив состоит из асферического планоидного зеркалQ 1 и вогнутых

Сферических зеркал 2 и 3. Второе сферическое вогнутое зеркало 2, оптическая сила которого соответствует 0,010,004 величины оптической силы объектива, установленного в ходе между планоидпым зеркалом 1 и основньпл сферическим зеркалом 3 так, что угол между осями этих сферических зеркал лсжит о о в пределах 10 вЂ” 15, Основное сферическое 39pKQIID 3 развернуто к асфериЧЕСКОМУ ПнаПОПДттОМУ ° 3Е, т тлУ I ПОД УГпом 11. „гт1е (т1 (I7 ® Q. -IIo1iMQ ii b к пе 13шине планоидного зеркала 1., Угон 1::е7к.ду паправттением падающегo и;-1а н ilopманью к вершине п11аноттдно»o зпрк iliA 1 !

ОбОЭН11ЧЕН, 7 . С. П О ца ЧЕП1Етко Сб:3;Ита чены центрь1 радиусов крщ3изцы, иходяDxHx B объектив зеркал, II пх >3åpöin»EI.

Фокальная ппоскосгь ОбъQKиio i .1 — Г, Входной зрачок ОбьеiITiinli сoi3l..ещец планопдн11м эеркапом .1.

Ход лучей в Обьекчпц=- c::ï :.i!ó::. ии»., Парплпельный пучок лучей с ппоскпк;

ВОПНОВЫМ ф1ЗОНТОМ, ПСХО7111тЦий ИЗ y1EBIIQil ного предмета, падает EIQ псфепи- .еское планоидное зеркало 1. Отражol ит П1 От него негомоцентрический пу ioiI направляется в сторону вогнутого с,;ерического зеркала 2, от1тическа11 сипа которого соответствует 0,01-0 00 1 вет1иины оптической силы объект113п. После Отражения От зеркала 2 ка к сход1йлос II-… Так и негомоцентричность пучка изменятотся вследствие падения пучка лучей пQ во1нутое сферическое зеркала 2 под боль шил углом. Затем этот п 1ок направляется на основное вогнутое сферщтескoo зеркало 3, фокусное расстояние которого главным образом и определяет величину фокусного расстояния объектгла, После отражения от зеркала 3 пучок лучей собирается в фокусе системы Г, расположенном вблизи вершины 0 зеркала 2 .

Так как лучи, падающие 13 объектив о,о

ПОд M QilbIM II 3 .Г I QM H Йт „,:: (1 0 вЂ” 1 3 ) раниру10тся вогнутым 3QpKQQÎÃë 2 то поле предлагаемого объектива в меридиОнаттьной плоскости (плоскосчи чертежа)

Определяется раэнОстъю между максиМаПЬПЫМ УГПОМб»,,т,

ЛОМб,,, » аКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ уГЛа т7(т,,„„) опРеделиетсЯ тРебованипли, предъявляемыми к величине кружка рассеяния и величиной виньетирование пуч ков пв зеркалах 2 и 3. В меридиональной плоскости угол поля объектива, равный разности углов т-т „-C ° может о о составлять 2 вЂ” 3 . В сагиттальной плоскости (плоскости, перпендикулярной чертежу) угол поля объектива 2 может

G о достигать 10 вЂ” 12 Раатт» IIII Профнпя аСфЕрИЧЕСКОй ПОверхности 1 имеет следующий вид:

„4,,„ь,а х= ау + ву + су +4у, где а,в,с, я коэффициенты уравне ния и рсфппя повер IlocTH пр;«.Оответствутощих степенях

13П1ссты зоны у„

PQc:

1тормупа изобретения

3.:ркптп ный Объектив, содержащий Вс(;»-.. .pIIIoñEIoå ппапоидное зеркало и основное вогнутое сферическое зеркало, о твЂ” л и ч а ю шийся тем, что, с целью улу 1птения качества изображения и увеличения поля зрения, Оп снабжен дополнитепвцым вогнутьпл зеркалом, расположен(л..-.,I IэжДУ Ппаliоgglibòú,,ã И OOЦОВЦЬПЛ ЭЕР калами, при этом его оптическач ось образу;.т с оптической осью основ ного зеркала Острый угол, лежащий в

О Ь прецечах 1 0 вЂ” 15, а оптическая сила его состазпяет 0,01 вЂ” 0,001 величины

Оп пиеской силы объектива.

Источники информации, принятые во внилание при экспертизе

l. Максутов Д, Q. Лстрономическая

Оптика, ОГЛЗ, 1946,, с„281-305, 2. Патент С1ПА ¹ 3963328, кл. 350 294, опублик. 1976.

3. Михельсон Н. Н, Оптические телескопы. М., «1-1аука „1976, с. 281 (прототип),

findpatent.ru

Как правильно выбрать объектив для зеркального фотоаппарата.

Поделиться статьёй:

ОБЪЕКТИВно ничего сложного

Цифровые технологии, призванные упростить жизнь фотографу, на деле приумножили число вопросов, возникающих у него в голове. Новичку задача сориентироваться в изобилии информации о фотоаппаратах и объективах вообще покажется китайской грамотой. Особенно когда знатоки неумеренно сыпят техническими терминами. Всё кажется тёмным лесом, но это только на первый взгляд, нужно только понять, какие творческие задачи вы собираетесь решать.

Объектив состоит из трубы (пластиковой или металлической) со стёклами по обеим сторонам (количество линз в нём может достигать 20-ти), лепестков диафрагмы и двигателя автофокуса.
Основных параметров не так много: фокусное расстояние (промежуток между оптическим центром и датчиком), светосила (степень передачи объективом реальной яркости объекта) и стабилизатор (фокусировка при съёмке без штатива и при плохом освещении).

Что вам больше по душе — заброшенные промышленные здания, цветущие сады, звёздное небо, люди с фактурной внешностью, насыщенная жизнь долгоносиков? От этого зависит выбор объектива.

Кит — это не животное…

Вариант, лежащий на поверхности – так называемый «китовый» (от английского kit – комплект) объектив. В линейке производителей они самые дешёвые. Пожалуй, это наиболее доступный пропуск в мир профессиональной фотографии, потому что «киты», как правило, идут в комплекте с фотоаппаратом.

Он неприхотлив и вполне подойдёт вам для того, чтобы разобраться с базовыми параметрами и собственными творческими задачами.

Самое распространённое фокусное расстояние «китов» – 18-55 мм. Светосила на них невысокая, это создаст проблемы при съемке в тёмном помещении. Но минимума, который дают киты, достаточно на первых этапах.

Фотогуру при слове «китовый» презрительно фыркают, просто для них это пройденный этап. Как только вы решите, что съёмки дружеских посиделок на лоне природы – не предел ваших мечтаний, это повод задуматься о покупке специального объектива. Хотя, никто не отменял того факта, что в волшебных руках “кит” творит чудеса. Не редки случаи, когда фотографии, снятые с помощью такого объектива, одерживали победы на престижных международных конкурсах.

Загребущее око широкоугольника

50 мм — стандартное фокусное расстояние. Всё, что меньше — широкоугольники, больше — телеобъективы.

Если вам жизненно необходимо вместить в объектив Красную площадь, Эйфелеву башню или запечатлеть панораму закатного неба — вам подойдёт широкоугольный объектив. Он же входит в тройку наиболее распространённых как среди профессионалов так и среди любителей.

Объективы бывают двух видов: с фиксированным фокусным расстоянием (Fix) и зумы (Zoom). Первые не приближают объект, поэтому к нему нужно будет подойти самостоятельно, а вторые дают возможность приблизиться, стоя на месте. “Фиксы” превосходят “зумы” по светосиле. Такие объективы делают дальние объекты близкими и наоборот. Если умело использовать эти возможности – можно достичь высоких результатов.

Большое видится на расстоянии и не только

При съёмке удалённых предметов (хотите, к примеру, снять вомбата в естественной среде обитания и не вспугнуть) вам понадобится телескопический объектив, относящийся к длиннофокусным объективам.

Но было бы ошибкой считать, что возможности телеобъектива на этом исчерпываются. С его помощью можно изменить перспективу и посмотреть на привычные вещи другим взглядом, ведь при его использовании сглаживается разница между ближними и дальними объектами. А их способность визуально сжимать расстояние между предметами пригодится, если вам нужно создать эффект плотности и подчеркнуть многочисленность каких-нибудь объектов (допустим, вы снимаете какой-нибудь грандиозный массовый велопробег или цветочную поляну).

Следует помнить, что у длиннофокусных объективов небольшой угол зрения, поэтому при его использовании следует более щепетильно подходить при выборе того, что будет в кадре. Можно снять гитариста в момент исполнения гитарного соло или стрижа в полёте.

Вселенная в капельке росы

Пусть у нас хоть трижды эпоха нанотехнологий, человек до сих пор лучше всего себя чувствует на природе. Вдали от неона и пластика, он превращается в того же, кем был десятки тысяч лет назад — в первооткрывателя. Стоит только повнимательнее осмотреться вокруг, а точнее — глянуть под ноги. Вот жители муравейника, скопом тащащие жука-бронзовика на заклание, вот капля росы на кувшинке, вот стрекоза, севшая на лилию. Самое время запечатлеть всю эту красоту. Лучше всего использовать макрообъектив.

Макрообъектив способен вести съёмки в натуральную величину (то есть в масштабе 1:1) и даже больше (2:1 и выше).

Некоторые производители вместо масштаба указывают коэффициент увеличения (1x, 2x b и т.д.). Если нет возможности приобрести специальный объектив, для съёмки ромашек и махаонов сгодится уже известный нам «китовый», позволяющий добиться масштаба 1:3. На сегодняшний большинство день «мыльниц» также оснащено «режимом макросъёмки». Правда, объекты, снятые ими, могут иметь неестественную перспективу, поскольку снимать приходится «в упор». Если вы всё-такие намерены достичь высот (или глубин) в постижении мира растений и насекомых, вам понадобится объектив с фокусным расстоянием не менее 100 мм.

Выбирай, но проверяй

У каждой фирмы своя линия объективов, заточенных исключительно под свои камеры. У компаний-гигантов с этим строго. Объектив Nikon не поставишь на фотоаппарат Canon и наоборот. Некоторые производители, вроде Tamron и Sigma, выпускают объективы, которые стыкуются с камерами крупных лейблов. И цены на комплектующие у них раза в два дешевле. По мнению профи, разница в цене сказывается на качестве. По большому счёту — это так, но спешим вас утешить: существуют переходники для «неродных объективов».

Вот ещё несколько параметров, которые нельзя игнорировать:

Виньетирование. Если внимательно посмотреть на некоторые фотографии, снятые широкоугольным объективом, можно заметить затемнения по краям.

Это связано с тем, что в центр попадает больше света. В отдельных случаях виньетирование используется сознательно. Когда мастер отдаёт себе отчёт – его работы приобретают индивидуальность и неповторимость. В противном случае, невольное виньетирование – клеймо дилетанта. В конечном счёте (мы ведь сейчас говорим о выборе объектива, да?) – чем меньше такой эффект выражен у объектива, тем лучше. Опытные фотохудожники советуют выбирать насадочные линзы с самым невысоким бортиком. Фотошоп позволит устранить затемнения или искусственно их создать.

Аберрации. Даже профессиональные объективы подвержены этому недугу. Проявляется в том, что по краям особо контрастных участков расцветает радуга или выделяется какой-то один цвет. К примеру – синий или зелёный. Избежать такого эффекта можно с помощью Photoshop или купив себе модель подороже что, впрочем, не всегда панацея.

Скорость фокусировки. Дешёвые объективы фокусируются медленнее.

Пыли/влагостойкость. Китовые объективы больше подвержены проникновению влаги и песка. А объективы Canon серии L могут пережить хоть тропические ливни, хоть самум в пустыне Сахара. Но и цена соответствующая.

Стабилизатор. Необходим для того, чтобы минимизировать последствия естественных колебаний, свойственных человеку и не смазать фото. С его помощью можно снимать на выдержках, превышающие средние допущения.

Байонет. С помощью этого устройства объектив прикрепляется к фотоаппарату. У каждой фирмы уникальный байонет. Именно поэтому объектив для Nikon не подойдет для фотоаппарата Canon.

Покупаете ли вы широкоугольный объектив или «рыбий глаз» — важно его проверить. Проверьте механику – никаких скрипов и заеданий быть не должно. Выдвижные объективы вообще подвержены засорению – помните об этом.

Важно, чтобы объектив чётко фокусировался на объектах, которые вы собираетесь снимать. Когда покупаете с рук — обязательно проверьте фокусировку.

Как бы то ни было – начинайте с той оптики, которая вам доступна. Дорогой объектив можно одолжить у друга или взять напрокат и убедиться в том, нужен ли он вам в принципе или это будут выброшенные на ветер деньги.

Поделиться статьёй:

top100photo.ru

Зеркально-линзовый объектив Википедия

Зеркально-линзовые оптические системы, или катадиоптрические системы, — это разновидность оптических систем, содержащих в качестве оптических элементов как сферические зеркала (катоптрику), так и линзы. Зеркально-линзовые системы нашли применение в прожекторах, фарах, ранних маяках, микроскопах и телескопах, а также в телеобъективах и сверхсветосильных объективах.

Основное развитие катадиоптрические системы получили в телескопах, поскольку позволяют использовать сферическую поверхность зеркал, значительно более технологичную, чем другие кривые поверхности. Это даёт возможность создавать сравнительно дешёвые телескопы больших диаметров. Коррекционные линзы сравнительно небольшого диаметра могут использоваться в телескопах-рефлекторах для увеличения полезного поля зрения, но к зеркально-линзовым телескопам их не относят. Зеркально-линзовыми принято называть такие телескопы, в которых линзовые элементы сравнимы по размеру с главным зеркалом и предназначены для коррекции изображения (оно строится главным зеркалом).

Основные оптические системы катадиоптрических телескопов

Согласно законам оптики, шероховатость поверхности зеркала должна быть не хуже λ/8, где λ — длина волны (видимый свет — 550 нм), а отклонение формы поверхности от расчётной должно лежать в пределах от 0,02 мкм до 1 мкм^[1]. Таким образом, основная сложность изготовления зеркала состоит в необходимости очень точно соблюдать кривизну поверхности. Изготовить сферическое зеркало технологически гораздо проще, чем параболическое и гиперболическое, которые используются в телескопах-рефлекторах. Но сферическое зеркало само по себе обладает очень большими сферическими аберрациями и непригодно для использования. Описанные ниже системы телескопов — это попытки аберрации сферического зеркала добавлением в оптическую систему стеклянной линзы особой кривизны (корректора).

Первые системы катадиоптрических телескопов

К первым типам катадиоптрических телескопов можно отнести системы, состоящие из однолинзового объектива и зеркала Манжена. Первый телескоп такого типа был запатентован W. F. Hamilton в 1814. В конце 19 века немецкий оптик Людвиг Шупманн (Ludwig Schupmann) расположил катадиоптрическое зеркало за фокусом линзового объектива и добавил в систему третий элемент — линзовый корректор. Данные телескопы, однако, не получили распространения, будучи оттеснены ахроматическими рефракторами и рефлекторами. Любопытно отметить, что в конце 20 века некоторые оптики снова проявили интерес к данным схемам: так, в 1999 г. британский любитель астрономии и телескопостроения Джон Уолл запатентовал оптическую схему телескопа «Zerochromat».^[2]

Система Шмидта

Принцип действия системы, позже Шмидт установил на место ограничивающей диафрагмы корректор сферической аберрации Оптическая схема телескопа Шмидта — Кассегрена

В 1930 году эстонско-шведский оптик, сотрудник Гамбургской обсерватории Бернхард Шмидт установил в центре кривизны сферического зеркала диафрагму, сразу устранив и кому, и астигматизм. Для устранения сферической аберрации он разместил в диафрагме линзу специальной формы, которая представляет собой поверхность 4-го порядка. В результате получилась фотографическая камера с единственной аберрацией — кривизной поля и удивительными качествами: чем больше светосила камеры, тем лучше изображения, которые она даёт, и больше поле зрения.

Телескоп Шмидта — Кассегрена

В 1946 году Джеймс Бэкер установил в камере Шмидта выпуклое вторичное зеркало и получил плоское поле. Несколько позже эта система была видоизменена и стала одной из самых совершенных систем: Шмидта — Кассегрена, которая на поле диаметром 2 градуса даёт дифракционное качество изображения. В качестве вторичного зеркала обычно используется алюминированная центральная часть обратной стороны корректора.

Телескоп Шмидта очень активно используется в астрометрии для создания обзоров неба. Основное его преимущество — очень большое поле зрения, до 6°. Фокальная поверхность является сферой, поэтому астрометристы обычно не исправляют кривизну поля, а вместо этого используют выгнутые фотопластинки.

Система Максутова

Оптическая схема телескопа Максутова — Кассегрена

В 1941 году Д. Д. Максутов нашёл, что сферическую аберрацию сферического зеркала можно компенсировать мениском большой кривизны. Найдя удачное расстояние между мениском и зеркалом, Максутов сумел избавиться от комы и астигматизма. Кривизну поля, как и в камере Шмидта, можно устранить, установив вблизи фокальной плоскости плоско-выпуклую линзу — так называемую линзу Пиацци-Смита.

Проалюминировав центральную часть мениска, Максутов получил менисковые аналоги телескопов Кассегрена и Грегори. Были предложены менисковые аналоги практически всех интересных для астрономов телескопов. В частности, в современной любительской астрономии часто применяются телескопы Максутова — Кассегрена, и, в меньшей степени, Максутова — Ньютона и Максутова — Грегори.

Телескоп Максутова — Кассегрена диаметром 150 мм

Следует отметить, что существует два основных типа телескопов Максутова — Кассегрена, различие между которыми состоит в типе вторичного зеркала. В одном случае вторичное зеркало, как было указано выше, является алюминированным кружком на внутренней поверхности мениска. Это упрощает и удешевляет конструкцию. Однако, так как радиусы кривизны внешней и внутренней поверхности мениска одинаковы, для устранения сферической аберрации до приемлемых величин приходится увеличивать фокальное отношение системы. Поэтому абсолютное большинство коммерчески выпускающихся небольших телескопов любительского класса являются длиннофокусными и имеют фокальное отношение порядка 1/12—1/15.

Телескопы этого типа в англоязычных источниках обозначаются как Gregory–Maksutov или Spot–Maksutov, поскольку патент на такую схему (и тип вторичного зеркала) был выдан американскому оптику и инженеру Джону Грегори (John F. Gregory, 1927—2009). Первым коммерческим любительским телескопом такого типа был Questar, выпущенный в 1954 г.

Для создания более светосильных систем и телескопов высокого класса применяют отдельное вторичное зеркало, крепящееся к мениску. Наличие отдельного зеркала позволяет придать ему необходимую геометрическую форму, не изменяя при этом конструкцию мениска. В англоязычных источниках данный вариант телескопа Максутова обозначается как Maksutov–Sigler или Maksutov–Rutten.

Зеркально-линзовые телеобъективы

Зеркально-линзовый телеобъектив «Phoenix» 500 mm f/8 Изображение бликов на воде, даваемое зеркально-линзовым телеобъективом в расфокусе

Катадиоптрическая система нашла применение также при проектировании фотографических и киносъёмочных телеобъективов. Благодаря зеркально-линзовой конструкции существенно уменьшается длина оправы, поэтому объективы с фокусным расстоянием 1000 мм и более значительно компактнее и легче обычных длиннофокусных объективов^[3]. В отдельных случаях уменьшение количества линз позволяет снизить хроматические аберрации.

Зеркально-линзовые объективы, как правило, не оснащаются регулируемой диафрагмой, и их фиксированное относительное отверстие лежит в диапазоне от f/5,6 до f/11. Поэтому снимать ими можно только при хорошем освещении или на фотоматериалы с высокой светочувствительностью. Некоторые специальные зеркально-линзовые объективы могут иметь и очень высокую светосилу (меньше 1).

Характерной особенностью изображений, создаваемых зеркально-линзовым объективом, является форма кружка рассеяния от ярких источников света, отображаемых не в фокусе. Такие источники изображаются в виде колец, соответствующих форме входного зрачка объектива. В некоторых случаях такой вид размытия создаёт своеобразный выразительный оптический рисунок.

Частотно-контрастная характеристика зеркально-линзовых объективов достаточно низка. Такой тип объективов приобрёл некоторую популярность в начале 1970-х годов из-за относительной компактности и дешевизны. Однако, низкая светосила и мягкий оптический рисунок заставили уступить место телеобъективам двухкомпонентных линзовых конструкций.

В отечественных фотокинообъективах использовалась, главным образом, система Максутова^[4]. Примером могут послужить объективы серии «МТО» и «ЗМ».

Основные преимущества и недостатки катадиоптрических систем

Катадиоптрические системы — это синтез зеркальных и линзовых систем. Они имеют много преимуществ, но также получили в наследство и некоторые недостатки.

Преимущества

Главным преимуществом является простота изготовления сферического зеркала. Корректор избавляет систему от сферической аберрации, «трансформируя» её в аберрацию кривизны поля.
В качестве вторичного зеркала часто (хотя и не всегда) используется алюминированная центральная часть обратной стороны корректора. Вторичное зеркало — алюминированная часть корректора или отдельное — жёстко зафиксировано в оправе, в то время, как почти во всех рефлекторах вторичное зеркало держится на трёх-четырёх растяжках, что может приводить к разъюстировке и портит дифракционную картину. Катадиоптрическая система во многом свободна от этих недостатков.
Труба телескопа закрыта, что предотвращает загрязнение внутренних оптических элементов и снижает образование воздушных потоков внутри телескопа.
Трубы телескопов этого типа наиболее компактны по сравнению с другими типами телескопов (при равном диаметре и фокусном расстоянии).

Недостатки

Сложность изготовления корректора больших размеров. Диаметр самых больших инструментов не превышает 2 метров.
Большой фокус.
Система содержит оптические элементы из стекла, поэтому на окраине поля зрения проявляется хроматическая аберрация и кома. Стекло корректора поглощает часть света, несколько уменьшая светопропускание инструмента.
Проблема кривизны поля решалась использованием специального держателя, в котором плоская фотопластинка изгибалась до нужной кривизны. Изготовить же ПЗС-матрицу нужной кривизны сложно и дорого.
Фокус жёстко связан с длиной трубы (расстояния от зеркала до корректора — половина фокуса). Относительное отверстие также ограничено остаточными аберрациями.
Большое время термостабилизации оптики перед началом наблюдений.

Зеркально-линзовые системы создавались в поисках компромисса. Их применение ограничено. Малые размеры и фокус не позволяют применять их для астрофизических целей, но телескопы получили широкое распространение среди астрометристов.

См. также

Примечания

Литература

Фомин А. В. § 5. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.,: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 12—25. — 256 с. — 50 000 экз.

Н. Кудряшов. Узкоплёночный киноаппарат // «Как самому снять и показать кинофильм». — 1-е изд. — М.,: Госкиноиздат, 1952. — С. 56—57. — 252 с.

Ссылки

wikiredia.ru

Обзор зеркально-линзового объектива Kenko 400mm f/8

Kenko 400mm f/8 — современный представитель класса катадиоптрических объективов

Объективы этого типа произошли от астрономических телескопов, и в 1970-х годах были весьма популярны из-за компактности и дешевизны. Перед нами современный представитель класса катадиоптрических (или зеркально-линзовых) объективов. Рассмотрим его основные особенности.

В оптической схеме Kenko 400mm f/8 используется система зеркал, что позволяет радикально уменьшить размеры по сравнению с классическим объективом: 400-мм «фикс» от Kenko весит около 500 г, в то время как любой 400-мм аналог, выполненный по традиционной схеме, будет весить не менее полутора килограммов и иметь соответствующие размеры.

Также небольшое количество линз в схеме позволяет свести к минимуму хроматические аберрации, которые характерны для обычных длиннофокусных объективов. Обычно с ними борются путем включения в схему низкодисперсионных линз, которые в итоге существенно увеличивают цену объектива.

Герой нашего обзора компактен и легок, но за это приходится платить. В первую очередь светосилой – она у объектива равна f/8, и изменить ее невозможно. Световой поток можно регулировать только при помощи нейтрально-серых фильтров на 67мм. Наводка на резкость производится вручную, и это стандарт для большинства зеркально-линзовых объективов; исключением является ныне снятый с производства Sony SAL 500 f/8 Mirror.

Kenko 400mm f/8 можно установить на большинство цифровых зеркальных и беззеркальных камер: сам объектив имеет резьбу T-mount, в которое вкручиваются переходники на Canon EOS, Nikon F, Pentax K, Sony Alpha, Sony NEX и Micro Four Thirds. В нашем случае объектив тестировался на камере Micro Four Thirds с кроп-фактором 2х, поэтому его угол зрения соответствовал 800-мм объективу на полном кадре.

Переходник T-mount – Micro Four Thirds

Эргономика

Почти весь корпус объектива занят большим обрезиненным кольцом фокусировки. Ход кольца большой и плавный, и это важно: на таком фокусном расстоянии промахнуться мимо резкости довольно просто. Объектив и переходники выполнены из металла. Kenko 400mm f/8 выпускается в трех цветах корпуса: черном, серебристом и белом.

Ход кольца также большой – порядка 270 градусов – что позволяет объективу наводиться на резкость со 115 см, получая увеличение 1:2.5. Этим объективом можно снимать макро, хотя его применение будет довольно ограниченным.

Пример снимка с расстояния примерно в 3 метра

Возможности фотосъемки

Фокусное расстояние в 400 мм – это много, а 800 – еще больше! Сделаем с одной точки кадры стандартным штатным объективом и Kenko 400mm f/8:

Снимок штатным объективом (ЭФР=85 мм)

Снимок, сделанный Kenko 400mm f/8 (ЭФР=800мм)

Использование ультрателеобъективов позволяет причудливым образом «сплющить» перспективу и получать необычные кадры:

Ночная пара снимков для оценки степени приближения объектива:

Снимок штатным объективом (ЭФР=85 мм)

Снимок, сделанный Kenko 400mm f/8 (ЭФР=800мм)

Съемка небесных тел

Этим объективом можно с успехом фотографировать луну и Солнце (правда, для последнего понадобятся очень мощные нейтрально-серые фильтры). А со съемкой луны проблем нет – детализация снимков достойная (при условии достаточно короткой выдержки), только объект съемки часто «сбегает» из кадра по причине вращения Земли.

В режиме видеосъемки, где можно включить фирменную функцию камер Micro Four Thirds под названием Extended Tele Converter, движение луны особенно заметно. В этом случае эквивалентное фокусное расстояние системы составляет более 1600 мм, и аппарат реагирует на малейшие сотрясения – вплоть до хождения около штатива.

Первые впечатления

Объектив весьма хорош в качестве бюджетного решения для супертеле – небольшие габариты, вес, а также невысокая цена делают его привлекательным. Также радует отсутствие хроматических аберраций на снимках и наличие креплений под большинство фотографических систем. Недостатки подобных объективов исходят из их конструкции: диафрагму нельзя менять во время съемки, а также значение выдержки при съемке с рук должно быть в районе 1/400…1/800 сек.

В целом Kenko 400mm f/8 можно рекомендовать фотографам, присматривающимся к супертелеобъективам или испытывающих необходимость в легком и небольшом «дальнобойщике».

vido.com.ua

Зеркально-линзовый объектив — это… Что такое Зеркально-линзовый объектив?

Зеркально-линзовый объектив «Phoenix» 500mm f/8

Зеркально-линзовый объектив — объектив, содержащий как зеркала, так и линзы. Как правило является длиннофокусным.

Стремление к увеличению фокусного расстояния объективов при сохранении небольших габаритов оправ привело к созданию оригинальной конструкции объективов, состоящих из линз и зеркал, нанесённых на сферическую поверхность (см, например МТО (объектив) разработки Д. Д. Максутова).

Особенности

В зеркально-линзовой конструкции оптический путь изгибается несколько раз, уменьшая длину объектива. Благодаря этой особенности объективы с фокусным расстоянием 1000 мм и более имеют относительно простую и компактную конструкцию. В отдельных случаях, уменьшение количества линз позволяет снизить хроматические аберрации.

Зеркально-линзовые объективы, как правило, имеют фиксированное относительное отверстие, причём для большинства съёмочных объективов широкого применения оно невелико, и лежит в диапазоне от f/8 до f/11. Поэтому снимать ими можно только при хорошем освещении или на чувствительные фотоматериалы. Однако, некоторые специальные зеркально-линзовые объективы могут иметь и очень высокую светосилу (меньше 1).

Источники света, находящиеся не в фокусе выглядят в виде кольца

Характерной особенностью изображений, создаваемых зеркально-линзовым объективом, является то, что находящиеся не в фокусе яркие источники света изображаются не кругом или многоугольником (по числу лепестков диафрагмы), а кольцом. Это вызвано формой входного зрачка объектива. Частотно-контрастная характеристика зеркально-линзовых объективов достаточно низка.

Примером могут послужить объективы «Рубинар».

dic.academic.ru

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к зеркальным объективам космического базирования и может быть использована в высокоразрешающих электронных системах, предназначенных для дистанционного зондирования Земли в целях изучения природных ресурсов, для предупреждения техногенных катастроф, контроля чрезвычайных ситуаций, а также материалов для коммерческих целей. Задачей создания предлагаемой полезной модели является уменьшение габаритов и уменьшение дисторсии при сохранении качества изображения близкого к дифракционному пределу, улучшение светораспределения в плоскости изображения. Технический результат — использование объектива в оптико-электронном космическом аппарате с угловым рабочим полем зрения 22°. Зеркальный объектив космического телескопа содержит главное вогнутое эллиптическое зеркало 1, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало 2, третье вогнутое зеркало 3 эллиптической формы, плоские поворотные зеркала 4 и 5. Плоское поворотное зеркало 4, расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка, позволяет использовать его в качестве корректора волнового фронта для компенсации ошибок изготовления зеркал и сборки зеркального объектива. Плоское поворотное зеркало 5 позволяет перенести изображение в любое удобное место в данной конструкции, где можно расположить громоздкие приемники изображения. 3 илл.

Известен анастигматический трехзеркальный объектив телескопа [1], содержащий первичное зеркало эллипсоидальной формы, вторичное зеркало гиперболоидальной формы, третичное зеркало эллипсоидальной формы и поворотное плоское зеркало, расположенное под углом 45° к оптической оси объектива, предназначенное для отклонения пучков лучей от вторичного зеркала к третичному, либо для отражения света от третичного зеркала к плоскости изображения.

Недостатками известного объектива являются:

— большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости: d₂·_экв=0,25, где d₂ — расстояние между вторичным и третичным зеркалами, _экв — эквивалентная оптическая сила объектива;

— большая дисторсия 3,4% на краю поля изображения при угловом поле зрения 2=1,5°, соотношение оптических сил удовлетворяет условию: _1,2_экв; ₃-1^x где _1,2 — оптическая сила первичного и вторичного зеркал, ₃ — увеличение третьего зеркала. Качество изображения близкое к дифракционному пределу.

Из известных объективов наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является объектив космического телескопа [2] дистанционного зондирования Земли, содержащий последовательно установленные главное вогнутое зеркало эллиптической формы, второе выпуклое зеркало гиперболической формы, третье — вогнутое зеркало эллиптической формы, апертурную диафрагму, установленную между третьим зеркалом и плоскостью изображения. Вблизи апертурной диафрагмы установлена концентрическая линза с вогнутостью, обращенной к плоскости изображения. Перед приемниками изображения находится плоскопараллельная герметизирующая пластина.

Недостатками приведенного прототипа также являются:

— большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости: d₂ ·=0,2;

— большая дисторсия 3,88% на краю поля изображения при угловом поле зрения 2=1,5°, соотношение оптических сил удовлетворяет условию: _1,2_экв., ₃-1^x. Качество изображения близкое к дифракционному пределу.

Задачей создания предлагаемой полезной модели является уменьшение габаритов и уменьшение дисторсии при сохранении качества изображения близкого к дифракционному пределу, улучшение светораспределения в плоскости изображения. Технический результат — использование объектива в оптико-электронном космическом аппарате с угловым рабочим полем зрения 22°.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в зеркальном объективе космического телескопа, содержащем последовательно установленные по ходу луча главное вогнутое эллиптическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третье вогнутое зеркало эллиптической формы и два плоских поворотных зеркала, в отличие от прототипа одно из плоских поворотных зеркал расположено в плоскости действительного изображения входного зрачка, соотношение сил в объективе удовлетворяет условию: _1,22_экв., ₃=(-1,8-2)^x и продольный габарит объектива определяется соотношением: d₂·_экв=(0,14-0,16), где _1,2 — оптическая сила главного и вторичного зеркал, _экв — эквивалентная оптическая сила объектива, ₃ — увеличение третьего зеркала, d₂ — расстояние между вторичным и третьи

poleznayamodel.ru