A halszem (" Fishay ", átírás az angol fish-eye szóból) az ultra-széles látószögű objektívek egy fajtája , célirányosan megnövelt torzítással , egy másik elnevezés egy torzító (vagy "torzító") lencse [1] . A közönséges ( ortoszkópos ) rövidfókuszú lencséktől egy markáns hordó alakú torzításban különbözik [2] , amely lehetővé teszi a tér és a tárgyak megjelenítését azimutális , ortográfiai vagy sztereografikus vetítéssel , az optikai tervezéstől függően. Az erős torzítások miatt a "halszem" szögmezeje elérheti a 180°-ot, sőt meg is haladhatja ezt az értéket, ami a környező tér gnomonikus vetületét megvalósító ortoszkópos optikák számára elérhetetlen [3] .
A halszem lencsék fő jellemzője a jellegzetes torzítások, hasonlóak a tükörgömbben való visszaverődéshez . Az optikai tengelyt nem metsző egyenes vonalak íves görbékként jelennek meg, és a tárgyak a keret közepétől a szélei felé távolodva sugárirányban erősen összenyomódnak [4] . Ugyanakkor nem mindig sikerül rekord félgömb alakú nézetet elérni, és torzító zoomobjektíveknél a látómező a torzítás megőrzése mellett változhat [5] [* 1] .
A "halszem" elnevezés az ilyen objektív által adott kép hasonlóságát hangsúlyozza a " Snell-ablak " effektussal , amelynek köszönhetően a víz alatti lakosok a felszíni világ teljes felső féltekéjét egy körülbelül 90 fokos kúpon belül látják [7] . Ennek oka a Snell-törvény , vagyis a törésmutató meredek csökkenése a víz és a levegő határán. A "halszem" kifejezést először 1911-ben Robert Williams Wood amerikai kísérleti fizikus használta "Physical Optics" című könyvében [ 8 ] . Öt évvel korábban egy hasonló optikai rendszert modellezett úgy, hogy egy vízzel teli vödör aljára fényképezőlapot , felette pedig fél mélységben egy tűlyukkal ellátott lencsét helyezett [9] . Az így kapott kép az alacsony minőség ellenére megmutatta a félgömb alakú nézet elérésének lehetőségét [7] . Később Wood továbbfejlesztette a filmező kamerát azzal, hogy egy lezárt fémdobozt egy lyukkal töltött meg vízzel [10] .
A torzító lencse létrehozásának prioritása Robin (Robert) Hill angol biokémikusé , aki 1923 decemberében szabadalmaztatott egy háromlencsés optikai rendszert, amely egy pozitív ragasztott akromatát előtt elhelyezkedő erős negatív meniszkuszból áll [11] . Egy ilyen eszköz az egész égboltot lefedő szögmezőt biztosíthat, és elegendő az összes felhő regisztrálásához [12] . Ilyenkor a korrigálatlan torzítás miatt 180°-os látómező válik elérhetővé a végleges méretű képen. Az ortoszkópos lencse nem képes ilyen lefedést biztosítani, mivel a képméretek ebben az esetben a végtelenbe hajlanak [13] .
Hill első lencséjét Hill Sky Lens néven a londoni Beck készítette 1924-ben [14] [15] . A rendkívül alacsony f/22-es rekeszérték ellenére az objektív nagyon éles, kör alakú képet produkált, és lehetővé tette, hogy egy képkocka a teljes égi féltekét rögzítse a Hill Sky Camera nevű kamerával . 1929-ben Vlagyimir Csurilovszkij szovjet látszerész kiszámolta egy hasonló nagy látószögű kamera optikai kialakítását, amelynek lencséje egy kétlencsés negatív torzítóból és a mögötte elhelyezett „ Tessar ” típusú ortoszkópos lencséből áll . A kombináció 127°-os szögmezőt biztosított f/5,6 rekeszérték mellett [16] . 1933-ban a Churilovsky lencse alapján a nagy terület légi felvételének technológiáját valósították meg a képek optikai ortotranszformátoros dekódolásával, amely inverz torzításokat vezet be [17] .
Hamarosan Németországban is létrehoztak egy nagy rekesznyílású halszemet: 1932-ben az AEG megkapta a 620 538 számú szabadalmat a Hans Schulz által kifejlesztett ötlencsés Weitwinkelobjektiv [19] [ 20] [21] -re . Az objektív olyan jó volt, hogy azonnali fényképezést tett lehetővé, és már 1935-ben Umbo fotós látványos riportokat készített vele [22] . 1938-ban a Japán által az Acélegyezmény alapján megörökölt német fejlesztés alapján megalkották a Fish-eye Nikkor 16/8.0-t, a háború után a „ szerepfilm ” [23] [24] számára készült . Ugyanebben az évben Robert Richter német optikus megtervezte a hatlencsés Zeiss Pleont, amelyet a második világháború idején fényképészeti felderítésre használtak [16] [25] . A kis formátumú kamerák és a "kivágott" digitális fényképezőgépek modern "halszeme" a következő német fejlesztésből, a Zeiss Sphaerogonból származik, amelyet a háború előtt Willy Merté látszerész tervezett , és 1947-ben az amerikai hadsereg a kiállítás egyéb kiállításaival együtt. Carl Museum Zeiss [26] [27] .
Az első torzító lencséket a teljes képkör rögzítésére tervezték, amelyet négyzet vagy téglalap alakú keretbe írtak. 1963-ban az Asahi optical kiadta az első teljes képkockás vagy "átlós" Fish-eye Takumar 18mm f/11-et, amely egy teljes téglalap alakú keretet fed le, félgömb alakú nézetet csak átlósan [28] . Ez a fajta halszem keresettebbnek bizonyult a fotósok körében, mivel ismerős alakú képet hoz létre. Az 1960-as évek közepe óta a torzító optika szilárd helyet foglal el az optikai cégek katalógusaiban, mind speciális célokra, mind az ortoszkópikus lencsék szabványos sorozatának kiegészítéseként. A Szovjetunióban a torz optika az 1970-es évek végén vált elérhetővé a hétköznapi fotósok számára a " Zodiak-2" és a "Zodiac-8 " "civil" modellek megjelenésével [* 2] . Mindegyik „átlós” volt, a teljes kis formátumú , illetve közepes formátumú kereteket kitöltve [30] [31] . Később a BelOMO elindította a " Peleng " körkörös lencsék gyártását [32] .
A "halszemet" a fotóriporterben , a fotóművészetben és a moziban használták élénk kifejezési eszközként. Az első modern, széles formátumú mozirendszer , a Todd-AO ultraszéles látószögű objektíveit úgy tervezték, hogy enyhén torzuljanak a természetes perspektíva reprodukciója érdekében [33] [34] . A gömb alakú filmes rendszerek (például az IMAX DOME ) eredetileg halszem objektívek használatán alapultak a félgömb alakú vászonra való felvételhez és kép kivetítéséhez [35] . A képernyő alakja miatt az ilyen optikákban rejlő torzulások kompenzálódnak, és a nézők normál perspektívában, nagy szögekből figyelik meg a tárgyakat, ami fokozza a jelenlét hatását [36] . Ugyanígy a csillagos égbolt képének vetítését végzik a modern, teljes kupolás planetáriumokban [37] .
Az összes halszem objektívet általában két fő típusra osztják a kamera keretablakának kitöltési foka szerint : "kör alakú" és "átlós" [38] . Mindkét típusú kép egyidejűleg megvalósítható egy zoomobjektívben , amely úgy működik, mint egy kör alakú halszem a minimális gyújtótávolságnál, és mint egy átlós a maximálisnál [6] .
Kör alakú
Átlós
vágott kör
Kör alakú
vágott kör
Egy másik változat a köztes, és az objektív képköre nem tölti ki teljesen a téglalap alakú keretet, de nem regisztrálódik rá teljesen, mindkét oldalon levágva marad. Ebben az esetben a kör átmérője a hosszú oldalra van írva, és nem a rövid oldalra, mint a kör alakú lencséknél. Hasonlóan néz ki a körbevágott fényképezőgépre szerelt full-frame körlencsék, valamint néhány zoomobjektív képe a zoomgyűrű köztes helyzetében.
A hagyományos nagylátószögű objektívek létrehozásakor arra törekszenek, hogy a torzítást nullára csökkentsék - az egyenes vonalak görbületét, amelyek nem haladnak át a keret közepén. Ezért az ortoszkópos lencse által adott kép egyenértékű egy gömb gnomonikus vetületével egy síkra. Ebben az esetben lehetetlen 180°-os szögmezőt elérni, mivel a látómező széle végtelenül távol lesz [13] . A félgömb alakú nézet elérése érdekében a fejlesztés során szándékosan negatív torzítást vezetnek be az objektívbe , ami egy adott térmegjelenítést biztosít, az egyik vagy másik geometriai vetületnek megfelelő torzítási intenzitás függvényében [40] [41] . A fotósok számára elérhető legtöbb objektív a Lambert egyenlő területű azimutvetítést alkalmazza, amely minimális optikai bonyolultsággal érhető el. Ebben az esetben a lencse gyújtótávolsága és látómezeje közötti kapcsolat bonyolultabb, mint az ortoszkópos lencséknél, és a torzítás mértékétől függ, amely meghatározza a gömb síkra vetítésének típusát [42] .
Egy tárgy | Az eredeti tárgy alagút formájában, a középpontjától balra, a bal falra merőlegesen fényképezve (nyíl jelzi) | ||||
---|---|---|---|---|---|
ortoszkópos | Halszem [43] [44] | ||||
Gnomonic | Sztereográfiai [45] | Egyenlő távolságra | Azimut | helyesírási | |
Rendszer | |||||
Képnézet _ |
|||||
Kijelző funkció [* 3] [44] | [* négy] | ||||
Sajátosságok | A teret a lineáris perspektíva törvényei szerint jeleníti meg, ugyanúgy, mint a camera obscura . Az egyenes vonalak egyenesen jelennek meg, és az objektumok alakja megőrzi geometriai hasonlóságát. Nagyon széles betekintési szögek esetén a látómező szélein lévő tárgyak a keret közepétől távolodnak. | Megőrzi a görbék közötti szögeket. Fényképezéshez előnyös, mivel alig tömöríti a látómező szélén lévő tárgyakat. Az ilyen típusú full-frame objektívek látómezeje nagyobb, mint az összes többi azonos átlós látómezővel rendelkező objektívé. A Samyang az egyetlen gyártó. | Megőrzi a szögméreteket. Előnyös szögméréshez, beleértve az asztrofotózást is. A tudományos közösségben „ideális vetítésnek” tartják. Az egyenlő távolságú vetítés elérhető a PanoTools alkalmazásokban a panorámaképek egyesítéséhez. | Megőrzi a területarányokat. Akkor a leghasznosabb, ha felületeket, például felhőket vagy növényzetet kell összehangolnia. Az ilyen típusú torzított lencsék könnyebbek és kompaktabbak, mint mások. A fő hátrány a látómező szélén lévő tárgyak erős tömörítése. | Gyakorlatilag nincs vignettálás , és a fényerő egyenletes az egész területen, így ezek az objektívek a legelőnyösebb választás a fotometriai vizsgálatokhoz. Nagyon erősen tömöríti a látómező szélén lévő tárgyakat, a legkeskenyebb az átlós változatban. |
Maximális szögmező | Kevesebb, mint 180°. 130-140°-on belül | Korlátlan, elérheti a 180°-ot vagy többet | Meghaladhatja a 180°-ot. A 250°-os lefedettségű objektívek ismertek [* 5] | Korlátlan, elérheti a 360°-ot | Nem haladhatja meg a 180°-ot |
Fókusztávolság [ *6] |
|||||
Példák [40] [46] [47] | Minden ortoszkópos lencse |
|
|
|
A halszem objektívekhez hasonlóan a perspektíva reprodukálható számítógépes fényképezéssel , ha több ortoszkópos optikával készült képet egyetlen képpé egyesítenek. A technológia különösen népszerű a digitális panorámafotózásban . A legtöbb panorámakép ragasztására tervezett számítógépes alkalmazás lehetővé teszi a végső kép különböző vetületeinek beállítását, beleértve a sztereográfiai vetületeket is . Ugyanakkor a "Halszem" által kapott kép programozással hagyományos ortoszkópossá alakítható, de elkerülhetetlen és erős minőségvesztéssel a mező szélein [49] .
" Akademik Ioffe " hajó
Glasgow-i Tudományos Központ
Éjszakai felvétel az égi féltekéről
Street shot
"kör alakú" objektív
Belső. "Diagonális" lencse
Autóbelső
"átlós" lencse
A teljes értékű halszem objektívek mellett hasonló típusú kép érhető el a hagyományos optikával, megfelelő típusú afokális nagylátószögű rögzítéssel . Ebben az esetben a "fordított teleobjektív " elvén működő rögzítés növeli a szögmezőt, miközben torzítást vezet be. Bonyolultságukat és költségüket tekintve azonban az ilyen tartozékok nem maradnak el a hasonló objektívektől, ezért nem használják őket széles körben a fotózásban [38] .
A torzító fúvókák kényelmesnek bizonyultak a televíziós zoomobjektívekkel való együttmûködéshez , jellegzetes torzítást adva és növelve a látószöget, azonban a zoom optika optikai tulajdonságai miatt a teljes kombináció csak „makró” állásban kezelhetõ. a zoom nem működik [51] . Ezenkívül az ilyen tartozékokat a fő lencse nagyon közeli közelségére tervezték, ami bizonyos korlátozásokat ír elő a keret átmérőjére és kialakítására vonatkozóan. Az utóbbi időben széles körben elterjedtek a kamerás telefonokhoz készült torzító fúvókák , amelyekhez mágnesgyűrűvel vagy speciális klipsszel rögzítik [52] . Az ilyen csatolású kamerák látómezeje nem mindig éri el a 180°-ot, de a jellegzetes torzítás biztosítja a szükséges vizuális hatást megfelelő alkalmazások képfeldolgozása nélkül [53] .
Halszem objektíven lehetetlen hagyományosan szűrőket felszerelni egy nagy és domború elülső lencse elé: ebben az esetben a keretük elkerülhetetlenül blokkolja a látómezőt. Ez fokozott figyelmet és pontosságot igényel fényképezéskor, különösen közelről, mivel a védőfényszűrő nélküli objektív könnyen megsérül. Szükség esetén a hátsó optikai elem mögé szűrőket szerelnek fel, ami megnehezíti a helyzetük kiválasztását, ami a gradiens és polarizáló szűrőkhöz szükséges . Mivel a lencse hátsó lencséje mögött egy további optikai elem befolyásolja annak optikai tulajdonságait, a kialakítás síkpárhuzamos üvegkompenzátort biztosít, amely szükség esetén a szükséges fényszűrőre cserélhető [54] . Egyes gyártók speciális zsebbel ellátott lencseszárat biztosítanak az optikailag semleges zselatin szűrők számára vékony rugalmas hordozón [55] . Az ilyen típusú objektívek régebbi modelljei beépített forgótárcsákkal rendelkeznek, amelyek szabványos sárga, narancssárga és piros szűrőkészlettel rendelkeznek a fekete-fehér fényképezéshez [24] [56] . A napellenző felszerelése az objektívre szintén lehetetlen, mivel elkerülhetetlen a látómező vignettálása. A legtöbb átlós objektív fix, a keretbe integrált napellenzővel van felszerelve. Kis mérete miatt azonban egy ilyen napellenző hatástalan, és többnyire az elülső lencse védőkerítésének funkcióját tölti be [55] .
Film- és fotóobjektívek típusai | |
---|---|
Lencsék | |
Átalakítók | |
Lásd még |