Ultra széles látószögű objektív

Az ultraszéles látószögű objektív  olyan rövid látószögű objektív, amelynek szögmezeje a képkocka átlójában meghaladja a 90°-ot, és amelynek fókusztávolsága rövidebb, mint a téglalap alakú keret legrövidebb oldala [1] . Így egy kis formátumú fényképezőgép esetében minden 24 mm-nél kisebb gyújtótávolságú objektív ultraszéles látószögűnek minősül, mivel egy ilyen keret mérete 24 × 36 mm. A 4 perforációval rendelkező Super 35 formátumú videokameránál minden 18 mm-nél rövidebb objektív ultraszéles látószögűnek minősül. Mind a prime objektívek , mind a zoomobjektívek lehetnek szuperszéles látószögűek , ha az utóbbiak gyújtótávolságának tartománya az említett határok közé esik.

Különböző keretformátumú fotórendszereknél a különböző gyújtótávolságú objektívek ultraszéles látószögűnek tekinthetők:

Osztályozás

Az ultraszéles látószögű lencséknek két fő típusa van: torzító (ritkábban torzító) és ortoszkópos [2] [3] . Ez utóbbiak alkotják a legnagyobb csoportot, mivel olyan képet építenek, amely szigorúan betartja a lineáris perspektíva törvényeit [4] . Az ilyen lencsék az egyenes vonalakat egyenesen jelenítik meg, és a tárgyak alakja megőrzi geometriai hasonlóságát . A torzító lencséket nagy korrigálatlan torzítás és nagyon nagy szögmezők jellemzik , amelyek elérik a 180°-ot, sőt ezt a szöget is meghaladják [5] . A mindennapi életben az ilyen lencséket " halszemnek " nevezik, és kifejezett torzulásokban különböznek az ortoszkópos lencséktől. A képen az egyenes vonalak ívként jelennek meg, a "kör alakú halszemben" pedig a teljes kép kör alakú, teljes egészében egy téglalap vagy négyzet alakú keretbe van írva. A torzított ultraszéles látószögek fényes vizuális eszközként használhatók, de tömegesen csak speciális területeken találtak alkalmazásra, mint például a meteorológia vagy a videó megfigyelés [2] .

Történelmi háttér

Az első sorozatgyártású Periscope lencsét , amelynek 90°-os szöge elegendő az ultraszéles látószöghez, 1865-ben szerezte be két egyszerű monokliból Hugo Adolph Steinheil német optikus  [6 ] . A szimmetrikus kialakítás lehetővé tette a nagylátószögű objektíveknél elfogadhatatlan torzítások megszüntetését . Csak 1900-ban sikerült a Goerz cég vezető optikusának , Emil von Höeghnek a szögmezőt 135° -ra növelni a 18 × 24 cm-es fényképezőlapokra való fényképezésre tervezett Hypergon objektívvel [7] [8] . Kialakítása a korábbiakhoz hasonló volt, és két szimmetrikusan elhelyezkedő nagyon vékony meniszkuszból állt [9] . Hatalmas látómezőt értek el végső hajlításuknak és az akkori legjobb "Jena" optikai üveg tulajdonságainak köszönhetően [10] . Figyelemre méltó, hogy a torzítás és a kóma mellett a lencsét részben még az asztigmatizmus és a térgörbület miatt is korrigálták [11] .  

Ezen objektívek fő hátránya a rendkívül alacsony rekesznyílás volt , amely nem haladta meg az f / 22-t. Ez azonban nem akadályozta az építészeti és belső fotózásban való alkalmazást , amelyre elsősorban az ultraszéles látószögű optikát szánták: állóképek bármilyen hosszúságú záridővel készíthetők. A repülés rohamos fejlődése és a fényképes felderítés elterjedése a 20. század első negyedében adta a legerősebb lökést a további fejlesztéseknek, ami a nagy rekesznyílású ultraszéles látószögek megjelenéséhez vezetett, különösen az alacsony magasságból történő útvonalfotózás iránt. . 1934-ben Robert Richter német optikus szabadalmaztatta a "Zeiss Topogon" objektívet, amelyet topográfiai légifotózásra terveztek, ami a névben is tükröződik [10] . Két további szimmetrikus meniszkusz hozzáadásával a nyílásarányt f / 6,3-ra állítottuk 100 ° -os látómező mellett. Ugyanebben az évben Mihail Rusinov szovjet optikus kiszámolta a hasonló jellemzőkkel rendelkező Liar-6 objektívet, amely a Russar ultraszéles látószögű család őse lett [ 12] .

Mindezeket az objektíveket a fotogrammetriában és az építészeti fotózásban megkövetelt maximális ortoszkópiával tervezték. 1911-ben az amerikai Robert Williams Wood a "Physical Optics" című könyvében először írt le egy új típusú ultraszéles látószöget korrigálás nélküli torzítással, és egyúttal megalkotta a "halszem" kifejezést, hangsúlyozva a kapott kép hasonlóságát a " Snell window "hatás , amelyet a víz alatti lakosok figyeltek meg a víz fénytörési tulajdonságai miatt [13] . Az ilyen objektív első gyakorlati kialakítását Robin (Robert) Hill biokémikus számította ki, és az égbolt teljes féltekén belüli felhők fényképezésére szánták [14] [15] . 1924-ben a brit Beck of London cég elkészítette az első Hill Sky Lens-t, a "Hill Sky Lens" nevet az azonos nevű rögzítő kamerához [16] [17] . 1932-ben az AEG megszerezte a 620 538 számú német szabadalmat egy fejlettebb Weitwinkelobjektiv halszem optikai kialakításra . A háború után a legtöbb optikai cég katalógusában megjelentek a torzító ultraszéles lencsék, kiegészítve más típusú lencséket. A lencsék mellett megkezdődött a hagyományos optikák afokális tartozékainak gyártása, amelyek hasonló torzításokat és félgömb alakú látómezőt adnak [13] .

Műszaki jellemzők

A képmező egyenetlen megvilágítása

A Lambert -képlet szerint a látómező szögének növekedésével egyidejűleg a képmező szélein a megvilágítás csökken [18] . Ez annak köszönhető, hogy megnő a sugarak úthosszának különbsége a kép közepéig és széleiig, és ezzel egyidejűleg a megvilágítás a negyedik fokú koszinuszával arányosan változik [19] [20] :

ahol az optikai tengelyhez képest szögben megdöntött sugarak által keltett megvilágítás , és az axiális sugár által keltett megvilágítás. Az egyenlőség minden objektívre igaz, de kritikussá válik az ultraszéles látószögű optika esetében.

Tehát 23°-os szögnél (46°-os térszög fele), ami a legtöbb normál objektívre jellemző , a keret sarkaiban a megvilágítás a középső megvilágítás 0,72-e lesz. Az ultraszéles szög minimális térszögének felénél, amely 45°, a koszinusz negyedik hatványa 0,25, ami a megvilágítás négyszeres (két expozíciós lépéssel ) csökkenésének felel meg, a vignettálás figyelmen kívül hagyása nélkül . A mezőszög további növelése még erősebb sötétítéshez vezet. Például a látómező mindössze 10°-os kiterjesztése a keret széleinek megvilágításának 0,17-re csökkenéséhez vezet a középponthoz képest. A korai fotózás során a kép széleinek árnyékolásának kompenzálására különféle mechanikus árnyékolókat alkalmaztak, amelyek mesterségesen csökkentették a keret közepén a megvilágítást [18] . Néha még olyan trükkökhöz is kellett folyamodni, mint egy forgó csillag alakú árnyalat felszerelése pneumatikus meghajtással az elülső lencse közepére [9] [21] [10] .

A német tervező, Adolf Mite a problémát egy színezett plano-konvex lencséből ragasztott gradiens fényszűrő és egy átlátszó sík-konkáv lencse segítségével oldotta meg [22] . Később az egyik objektívlencsét áttetsző fémbevonattal kezdték felhordani [23] . A megvilágítás csökkenése szinte elkerülhetetlen volt a szimmetrikus, ultra-széles látószögű objektíveknél, amelyek alkalmasak nem tükörreflexes fényképezőgép-berendezésekre, például távolságmérő kamerákra vagy nagy hatótávolságú kamerákra [19] . A lencsék gondos megválasztása, figyelembe véve az aberrációs vignettálást, lehetővé tette a koszinusz mértékének 3-ra (" Russar ") [24] , a legjobb kiviteleknél pedig 2,5-re ("Zeiss Hologon") való csökkentését, azonban a lencsék egységessége az ultraszéles látószögű objektívek által adott expozíció továbbra sem volt kielégítő [25] .

Az egylencsés tükörreflexes kamerákhoz és a tükrös obturátorral ellátott mozi kamerákhoz tervezett retrofókuszos optika megjelenése lehetővé tette a koszinusztörvény problémájának részleges megoldását. Az ilyen objektívek megnyújtott hátsó része csökkenti a képmező szögét , csökkentve az axiális és az élnyaláb útvonala közötti különbséget a normál objektívekre jellemző értékekre. A torzító halszem objektívek eredetileg retrofókuszos séma szerint készültek, ezért nem volt jellemző rájuk a terep egyenetlen megvilágítása. A képtér részleges vagy teljes telecentricitása miatt a legújabb ultraszéles látószögeknél egyenletes megvilágítás és minimális vignettálás érhető el [ 26] .

Aberrációk

Ugyanilyen súlyos probléma az ultraszéles látószögű objektívek tervezésénél az aberrációk , amelyek meredeken növekednek, ahogy a nyaláb eltér az optikai tengelytől. Különösen élesen növekszik az asztigmatizmus és a kromatikus aberráció . A torzítást a szimmetria miatt már a legelső tervekben szinte teljesen kijavították [27] . Az optikai sémák számítására szolgáló számítógépek bevezetése , valamint az aszférikus lencsék elterjedése és olcsóbbá válása lehetővé tette, hogy az ultra-széles látószögű objektívek képminőségét az összes többi optikatípushoz közelítsék.

Torzítások

Az ortoszkópos és a torzító ultraszéles látószögű lencsék egyaránt megváltoztatják a megjelenített objektumok alakját, mivel a gömb alakú nézet síkra vetítése elkerülhetetlenül torzulásokhoz vezet [28] . Kis látómezőknél alig észrevehetők, de a látószög növekedésével kezdenek megjelenni [29] . A torzító lencsék adják a legélénkebb képet a torzításról, az azimutális , ortográfiai vagy sztereografikus vetületeknek megfelelően, az optikai kialakítástól és a torzítás mértékétől függően [30] .

Az optikai tengelyt nem keresztező egyenes vonalak görbékként jelennek meg, amelyek görbületi foka a keret széle felé haladva növekszik. A horizont ívvé alakul, amelynek konvexitása az optikai tengely vízszintestől való eltérésével ellentétes irányba mutat [31] . A látómező szélein elhelyezkedő objektumok a megvalósított vetítéstől függő intenzitással tömörítésre kerülnek: a tömörítés az ortografikusban a legkifejezettebb, a sztereográfiában a legkevésbé észrevehető [30] . Minden ilyen objektívvel felvett jelenet bizonyos konvenciót szerez, ami nagyon kifejező lehet, de állandó vizuális médiumként elfogadhatatlan.

Az ortoszkópos lencsék által okozott torzítások kevésbé szembetűnőek, de nem kevésbé jelentősek, a gnomonikus vetítésnek megfelelően . A látómező kis szögeinél ezek a torzulások gyakorlatilag észrevehetetlenek, csak az ultra-széles látószögű objektíveknél jelennek meg, ahol az oldalsugarakat nagy dőlésszög jellemzi a tárgytérben. Abban az esetben, ha a 180°-os látómező széleit megközelítjük, a véges méretű objektumok képterülete a végtelenbe hajlik [32] . Ezért az ortoszkópos optika még torzítás hiányában is megnyújtja a felvétel alatt álló tárgyakat, amint azok a ferde vetítés miatt távolodnak a képkocka közepétől. Ennek eredményeként ugyanaz a tárgy a keret szélein jobban megfeszül, mint a közepén. A legtöbb cselekményben ez szinte észrevehetetlen, de olyan tárgyakon nyilvánul meg, amelyek alakja felismerhető vagy ismert. Az ultraszéles látószögű keret szélén megfogott emberi arc szélesre nyúlik, és néha a kép sarkai felé ferde. Emiatt az ultraszéles látószögű objektívek gyakorlatilag alkalmatlanok portré- és csoportfotózásra [33] .

Az 1950-es években az ilyen torzulások elkerülhetetlensége a nagy szögmezőknél a panoráma mozi létrehozásához vezetett , ahol a széles látómező három részre oszlik, és három, a megfelelő szögbe elforgatott lencsével rögzítették [34] . Az így kapott képet három projektor hozza létre újra egy hengeres profilú, erősen ívelt vászonon. A panoráma mozirendszerek azonban túl bonyolultnak bizonyultak, és alkalmatlanok a színpadi mozihoz, átadva a helyüket a szélesvásznú és szélesvásznú rendszereknek . A filmművészetben és a televíziózásban az ultraszéles látószögű optika torzulása különösen észrevehető pásztázáskor , ugyanakkor természetellenes téráramlásnak tűnik a képkocka egyik szélétől a másikig, középpontjában lelassulva. . Emiatt célszerű ilyen objektíveket használni, amikor a fényképezőgép áll. Ugyanakkor mozgóképen az ultraszéles látószög kiemeli a más objektívekkel kevésbé észrevehető karakterek megközelítését vagy eltávolítását [35] [36] .

Használati jellemzők

Az ortoszkópos ultraszéles látószögű lencsék ugyanazt a képet adják, mint bármely más gyújtótávolságú lencsék. A fő különbség a hangsúlyos perspektivikus összehúzódásban rejlik, ami a természetellenesen nagy betekintési szöggel magyarázható, ha a kész képet normál távolságból nézzük [37] .

Típustól függetlenül minden ultra-széles látószögű objektív nagyon nagy mélységélességgel rendelkezik , és nem igényel pontos fókuszálást. Ez lehetővé teszi a mérőskála használatát vagy a hiperfókusztávolság egyszerű beállítását . A legtöbb korai halszem objektív egyáltalán nem tartalmazott fókuszmechanizmust, „ fix fókusz ” keretben érkezett. Az ultraszéles látószögű objektívek másik előnye az alacsony rázkódásérzékenységük, ami lehetővé teszi, hogy akár optikai stabilizátorok vagy eszközök, például Steadicams nélkül is rögzítsenek mozgást . A kamera kisebb szögelmozdulásai szinte észrevehetetlenek ilyen nagy látószögek mellett. Viszonylag lassú záridőt is lehetővé tesz, ha állvány nélkül fényképez gyenge fényviszonyok mellett.

Fényforrások a keretben

A nagy szögmezővel, különösen széles a halszem objektíveknél, szinte lehetetlen hatékony napellenzőt létrehozni. Ezért nagyon nehéz elkerülni, hogy fényforrások bejussanak a keretbe, így nemkívánatos foltok keletkeznek a képen [38] . Ez elkerülhető a megfelelő felvételi pontok megválasztásával, illetve egyes esetekben a tükröződés is használható képi technikaként. A legtöbb ultraszéles látószögű objektív a keret részeként nem eltávolítható napellenzővel rendelkezik.

Szűrők

Az összes típusú ultraszéles látószögű objektív másik jellemzője, hogy nem lehet szűrőket beszerelni , beleértve a védőszűrőket is, az első lencse elé. A legtöbb kivitelben olyan görbületű és átmérőjű, hogy a szűrőkeret elkerülhetetlenül a látómezőbe kerülne. Ezért ezen tartományok „ javításai ” és „ zoomjai ” is a kis átmérőjű hátsó lencsére szerelt fényszűrők használatára készültek. Egyes esetekben a szükséges optikai jellemzők megőrzése érdekében az utolsó alkatrész mögött szabályos síkpárhuzamos lemezt helyeznek el megfelelő keretben. Az azonos vastagságú fényszűrőre cserélve nem vezet változáshoz a hátsó szegmensben, miközben megőrzi az objektív optikai tulajdonságait. Azonban gyakrabban használnak vékony hordozón lévő zselatin szűrőket, amelyek vágásához egy fém sablon található a lencsekészletben. Az ultraszéles látószögű optikával ellátott polarizációs vagy gradiens szűrők használatakor figyelembe kell venni, hogy a polarizált fény az égboltnak csak azt a részét foglalja el, ahol nincs nap, így nemkívánatos gradiens jelenhet meg, ami expozíciós egyenetlenségnek tűnik a kép [38] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Szovjet fotó, 1988 , p. 42.
  2. ↑ 1 2 Fényképészeti optika, 1978 , p. 329.
  3. ↑ Oktatókönyv a fotográfiáról, 1976 , p. 44.
  4. ↑ Fotokinotechnika, 1981 , p. 421.
  5. ↑ Optikai rendszerek elmélete, 1992 , p. 268.
  6. ↑ Fotó és videó, 2004 , p. 69.
  7. ↑ Optikai rendszerek összetétele, 1989 , p. 9.
  8. ↑ Szovjet fotó, 1966 , p. 47.
  9. ↑ 1 2 Gyakorlati fényképezés, 1905 , p. 26.
  10. ↑ 1 2 3 Marco Cavina. La storia definitiva dei super-grandangolari simmetrici  (olasz) . Memorie di luce & memorie del tempo (2007. szeptember 24.). Letöltve: 2019. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2019. szeptember 20.
  11. ↑ Optikai rendszerek számítása, 1975 , p. 233.
  12. ↑ Rusinov, Mihail Mihajlovics . Geodézia története (2014. november 25.). Letöltve: 2019. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 29.
  13. ↑ 12 Michel Thoby . A halszemlencse története . A panográfiáról. Letöltve: 2019. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2017. június 7.  
  14. ↑ Optikai rendszerek számítása, 1975 , p. 278.
  15. ↑ Vlagyimir Rodionov. Halszemek és kompakt fényképezőgépek . iXBT.com (2008. szeptember 25.). Letöltve: 2020. április 21. Az eredetiből archiválva : 2018. január 4..
  16. ↑ A fényképészeti lencse története, 1989 , p. 146.
  17. ↑ Vlagyimir Rodionov. Panasonic Lumix DMC-GF1 . Kép számokban . iXBT.com (2010. január 22.). Letöltve: 2013. augusztus 26. Az eredetiből archiválva : 2013. szeptember 25..
  18. ↑ 1 2 Optikai rendszerek számítása, 1975 , p. 431.
  19. ↑ 1 2 Fényképészeti optika, 1978 , p. 78.
  20. ↑ Operatőr kézikönyv, 1979 , p. 154.
  21. ↑ B. P. Bakst. Az abszolút látás genetikája . Photomaster DCS. Letöltve: 2020. április 16. Az eredetiből archiválva : 2020. március 19.
  22. ↑ Gyakorlati fényképezés, 1905 , p. húsz.
  23. ↑ Oktatókönyv a fotográfiáról, 1976 , p. 41.
  24. ↑ Optikai rendszerek összetétele, 1989 , p. 248.
  25. ↑ Fényképészeti optika, 1978 , p. 372.
  26. ↑ Telecentrikus lencsék  bemutatója . Opto Engineering. Letöltve: 2018. december 13. Az eredetiből archiválva : 2019. április 15.
  27. ↑ Oktatókönyv a fotográfiáról, 1976 , p. 23.
  28. ↑ Az agy illúziói. Térkép vetületek . Habr (2016. november 15.). Letöltve: 2019. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2020. november 8..
  29. ↑ Panorámás képvetítések . Cambridge színesben. Letöltve: 2019. szeptember 7. Az eredetiből archiválva : 2019. április 2.
  30. ↑ 1 2 Thoby, Michel. A fényképészeti objektívek különféle vetületeiről (2012. november 6.). Letöltve: 2018. november 6. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 1..
  31. ↑ Arsen Alaberdov. Halszem nézet a világról . Photo Sky. Letöltve: 2020. augusztus 31. Az eredetiből archiválva : 2022. március 23.
  32. ↑ Optikai rendszerek összetétele, 1989 , p. 255.
  33. ↑ Emberek fotózása nagylátószögű objektívvel . LiveJournal (2011. május 8.). Letöltve: 2019. március 24. Az eredetiből archiválva : 2019. március 24.
  34. ↑ A filmgyártás alapjai, 1975 , p. 34.
  35. ↑ The Movie Lover 's Reference Book, 1977 , p. 26.
  36. ↑ A filmtechnológia alapjai, 1965 , p. 62.
  37. ↑ Fotokinotechnika, 1981 , p. 237.
  38. ↑ 1 2 FÉNYKÉPZÉS SZÉLES látószögű objektívvel: OPTIKAI TULAJDONSÁGOK ÉS ALKALMAZÁSUK . "Genesis" Photoschool (2012. február 16.). Letöltve: 2019. március 24. Az eredetiből archiválva : 2019. március 24.

Irodalom

Linkek

 Film- és fotóobjektívek típusai
Lencsék
Átalakítók
Lásd még