Трансфокатор что это такое
Трансфокатор
Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в или «зум» от англ. zoom ) — объектив с переменным фокусным расстоянием. [1]
Содержание
Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием [ править | править код ]
В силу разных конструктивных особенностей оптической схемы объективов их можно разделить на два основных типа:
Трансфокатор [ править | править код ]
Трансфокатор содержит оптическую систему, состоящую из афокальной панкратической насадки с переменным угловым увеличением и объектива с постоянным фокусным расстоянием. Конструкция как бы имеет две оптические системы: объектив и панкратическую (афокальную) насадку с переменным угловым увеличением. В такой системе трансфокатором называют только панкратичекую афокальную насадку. Юстировка всего зум-объектива ведется раздельно, но главным источником аберраций и дисторсии является панкратичекая афокальнуая насадка. Применение асферических линз в объективах с переменным фокусным расстоянием до минимума снижает аберации и дисторсию линз. Главным источником различных погрешностей является механника. Зазоры, люфты в телескопических системах перемещений блоков разных групп линз нарушает постоянство их положения и юстировку при первоночальной их сборке и подгонке. Профессиональные объективы изготавливаются с применением изностойких материалов с прецезионной (даже ручной) сборкой и подгонкой всех оптических и мехенических систем. Применение специальных смазок, обеспечение минимальных зазороа при сборке обеспечивает дополнительно их точность, герметичность, что очень важно при эксплуатации. Откуда и высокое качество, надёжность объективов и как следствие получаемых изображений. (Но высокая их стоимость).
Вариообъектив [ править | править код ]
Оба этих термина часто применяются к таким объективам как синонимы.
Немного истории [ править | править код ]
Исторически зум-объективы имели небольшой коэффициент увеличения — от двух до трёх, так как производство сферических линз не могли освоить из-за сложной расчётной формы получаемой поверхности. Хотя теоретически ещё в 19 столетии уже расчёты были сделаны. Только в 1966 году (Западная Германия) впервые освоила технологию обработки расчётных асферических (на прецезионном оборудовани с програмным управлением) поверхностей и начала изготавливать широкоугольные объективы с асферическими линзаим. [2]
В настоящее время, в связи с массовым переходом на автофокусные объективы, трансфокаторы конструктивно в основном обеспечивают условие сохранения постоянства наводки на резкость при зумировании (сохраняют выбранный масштаб изображения или дистанцию). В массовых, дешёвых (мыльницах) фотоаппаратах, где главным фоктором является габарит, маленький вес, это условие сохранения постоянства дистанции фокусировки не требуется собпюдать (Это даёт уменшение количества дополнительных конструктивных элементов и экономию материалов, уменьшения веса).
Достоинства трансфокаторов [ править | править код ]
Недостатки трансфокаторов [ править | править код ]
Современные объективы [ править | править код ]
В настоящее время появляются зум-объективы с 10 и более кратным изменением фокусных расстояний, но при этом вынужденно ведёт к потере качества и всегда к потере светосилы (например Canon EF35-350mm f/3.5-5.6L USM). У зумов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с объективами с постоянным фокусным расстоянием (дискретным) того же ценового диапазона. Однако с переходом на фотосенсоры c ISO более 1600 единиц уменьшение светосилы сейчас не играет значения. При этом портретные съёмки, съёмки с уменьшением глубины резкости компенсируются увеличением фокусного расстояния.(Что возможно при «зумировании»).
В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В основном все зум объективовы в формате 24×36 мм.
Трансфокаторы в «мыльницах» [ править | править код ]
В основном все современные «мыльницы» оснащены несъёмными зум-объективами.
CCTV-трансфокаторы. Техническое обозрение
В далеко не массовом сегменте CCTV-трансфокаторов традиционно сильны позиции именитых японских производителей. Российских инженеров-проектировщиков, желающих рискнуть и вписать в проект безымянный китайский трансфокатор, находится исключительно мало, а исключение, как известно, только подтверждает правило.
П.И. Зубов
Представительство компании Fujinon в России
О разрешающей способности трансфокатора
Позвольте не останавливаться подробно на этом вопросе: обсуждение разрешающей способности оптических приборов, имеющих в своем составе незафиксированные в строго определенном положении линзы, выходит за рамки статьи в журнале. Соблюдая известную покупательскую осторожность (скупой платит дважды!), можно быть уверенным, что качество изображения современных серийно выпускаемых известными производителями CCTV трансфокаторов не разочарует. Уверен, что для человека, равнодушного к вопросу точности измерения температуры окружающего воздуха с точностью до двух знаков после запятой, этой информации достаточно.
О линзах и стекле
Распространенное заблуждение о том, что использование пластиковых линз является бесспорным признаком некачественного объектива, в этот раз удачно обходим: линзы трансфокатора всегда сделаны из стекла. Стекло, применяемое для изготовления линз объективов, производят и продают всего несколько заводов в мире, их можно пересчитать по пальцам. А вот отшлифовывает и дополнительно модифицирует это стекло каждый конкретный производитель по своей уникальной технологии. Расшифрую некоторые понятия:
О «дальнобойщиках»
Применительно к CCTV-трансфокаторам устоявшийся термин «длиннофокусный» справедлив для моделей, максимальное фокусное расстояние которых больше 150 мм. Подобные «дальнобойщики» частенько выручают при наблюдении за удаленными объектами. В качестве примера: во время выставки MIPS посетители нашего стенда оценивали возможности трансфокатора-шестидесятикратника, разглядывая буквы (высота букв 5 мм) на элементе конструкции соседнего стенда (расстояние до которого не превышало 30 метров). Такой трансфокатор способен увеличить изображение человека в автомобиле, удаленного на расстояние 700 метров, на полный экран оператора. Более чем информативно.
Как узнать о трансфокаторах больше?
И конечно же настойчиво требуйте у производителя или у продавца детальные сведения о предлагаемом приборе. На всякий случай. Производитель, уважающий право покупателя на информацию о продукте, без лишних слов покажет «секретную сводку» оптических параметров: несколько листов таблиц и графиков, предоставляющих исчерпывающую информацию о том, чего нет и никогда не будет в рекламе и обзорных статьях.
Источник: Журнал «Системы безопасности» #4, 2009
Трансфокаторы. Какой прекрасный вид!
Трансфокаторы.
Какой прекрасный вид!
По материалам журнала CCTV
Сегодня мы познакомимся со всем разнообразием трансфокаторов. Наши постоянные представители в Tavcom Training протестировали выбранные образцы трансфокаторов во всем диапазоне их действия и сделали некоторые интригующие открытия. Но, прежде чем начать знакомство с результатами теста, мы дадим вам несколько советов о том, как добиться наилучшей производительности трансфокаторов.
Трансфокаторы (объективы с зумом) — это объективы с переменным фокусным расстоянием. С их помощью можно добиться того, чтобы изображение попадающего в объектив человека или предмета казалось больше или меньше. В отличие от регулируемых вручную вариобъективов, которые работают сходным образом, конструкция трансфокаторов позволяет им всегда оставаться в фокусе во всем диапазоне изменений фокусных расстояний и не требует их дополнительной настройки. Это становится возможным благодаря сложному механизму отдельных элементов объектива, которые перемещаются внутри объектива с различной скоростью.
Настройки могут выполняться вручную, дистанционно или автоматически. Для настройки объектива любым способом, кроме ручного, он оснащается двигателями, управляемыми при помощи телеметрической системы с панели управления или при помощи системы автоспуска. Такой объектив снабжается потенциометрами с предварительно заданными настройками, которые служат в качестве эталона и позволяют определить точное значение масштаба и фокусного расстояния во всем диапазоне их возможных значений.
Для тестирования и настройки в условиях мастерской или для настройки заднего фокуса на месте съемки мы советуем использовать пошаговый регулятор, чтобы обеспечить необходимое напряжение для настройки функций объектива.
Трансфокаторы характеризуются кратностью, которая определяется как соотношение наибольшего фокусного расстояния к наименьшему. Например, объектив с наибольшим фокусным расстоянием, равным 120 мм, и наименьшим фокусным расстоянием, равным 7,5 мм, имеет кратность 16 к 1 (т.к. 120/7,5=16). В описаниях чаще всего будет фигурировать запись следующего вида: 16:1.
Какой бы ни была кратность объектива, большинство трансфокаторов при съемке с минимальным масштабом имеют угол поля зрения по горизонтали равный 45°. Такой угол обеспечивает достаточное поле обзора, позволяя увеличить масштаб нескольких выбранных областей. Тем не менее, если объектив, созданный для 1/2-дюймовой камеры, будет использован в 1/4-дюймовой камере, угол поля зрения по горизонтали при максимальном масштабе будет не более 20°, что ограничивает выбор объектов, которые можно увеличить. Это говорит о том, как важно выбрать правильный размер объектива для камеры с ПЗС определенного формата, чтобы достичь наилучшего результата.
Большинство крупных объективов имеют резьбовое соединение того же размера, что и соединение стандартной 1/4-дюймовой камеры. Это позволяет присоединить объектив к укрепленной камере или прикрутить камеру к задней части объектива. Затем точку соединения можно скорректировать, чтобы привести камеру в вертикальное положение, и тем самым выровнять изображение.
Глубина поля трансфокатора увеличивается при уменьшении диафрагмы и уменьшается при увеличении диафрагмы, что роднит трансфокаторы с другими объективами. Таким образом, точность фокусировки становится критической при максимальном значении относительного отверстия, поэтому соотношение параметров объектива и камеры необходимо настраивать именно при таком значении.
При использовании объективов с автоматической диафрагмой можно дождаться темноты, чтобы диафрагма открылась полностью, что позволяет произвести настройку объектива. Но лучше использовать фильтр с нейтральной плотностью (ND), который снижает количество поступающего в объектив света. Диафрагма открывается полностью, и это позволяет минимизировать глубину поля и скорректировать точность фокусировки. Если камера является монохромной и чувствительной к инфракрасному излучению, необходимо использовать инфракрасный фильтр в дополнение к фильтру с нейтральной плотностью, поскольку некоторые ND-фильтры пропускают инфракрасное излучение.
Используемое оборудование
Все тесты проводились с постоянными значениями освещенности (70—80 лк).
Каждый объектив последовательно крепился к камере или, в случае крупных объективов, камера крепилась к объективу. Затем комбинация камеры с линзой точно настраивалась, и точность регулировки (при изменении угла обзора от широкого к узкому и обратно) тщательно проверялась. Результат всех протестированных по этому параметру объективов был удовлетворительным.
Мы измеряли горизонтальное поле обзора на расстоянии 8,15 м при максимальном приближении, используя цветной монитор с пониженной амплитудой сканирования. Затем изображение максимально удалялось, измерялся горизонтальный угол обзора на кратчайшем расстоянии от объекта и рассчитывалось его значение для расстояния, равного 8,15 м. Затем эти два значения угла обзора сравнивались, чтобы определить, насколько они близки к заявленной кратности объектива. Отношение фокусного расстояния к полю обзора должно изменяться линейно, а отношение угла обзора к фокусному расстоянию — нелинейно.
Диски с калькуляторами для объективов
Недавно до нас дошла информация, что диски с калькуляторами для объективов дают разные результаты. Чтобы проверить это, мы протестировали несколько калькуляторов для объективов от различных производителей, таких, как Computar, Rainbow, Pentax, Honeywell и Vista, и действительно обнаружили некоторые различия.
На одном из дисков шкалы H и V (H — означает по горизонтали, и это не высота; V — по вертикали, но это тоже не высота!) дают 10%-ную поправку на нерабочую область экрана, но нас удивило не это. Другой диск не имеет никаких указаний на нерабочую область экрана, но все равно включает 10%-ный допуск.
Два диска ничего не говорят о нерабочей области экрана и не принимают ее во внимание. Другие диски включают различные поправки, от 5 до 10%, но нигде нет упоминания об этом.
Хотя эти недорогие диски и не предполагались в качестве замены собственно программных продуктов, производящих вычисление характеристик объективов, даже с учетом всех различий они обеспечивают достаточно высокую точность вычислений, особенно для расчета углов или для определения оптимальных условий для каждого объектива.
Вы можете легко проверить ваш калькулятор объектива, установив одинаковое значение фокусного расстояния в миллиметрах и расстояния до объекта в метрах, например: фокусное расстояние 10 мм, расстояние до объекта 10 м.
Для 1/3-дюймовых камер поле зрения будет равно 4,8х3,6 м без допуска на нерабочую область экрана, и размер микросхемы будет равен 4,8х3,6 мм.
Если был сделан допуск, поле зрения будет меньше 4,8х3,6 мм: скажем, 4,3х3,2 м. Таким образом, в процентном выражении допуск составляет:
4,8 – 4,3 = 0,5;
(0,5/4,8)х100 = 10,5%.
Если у вас нет калькулятора объектива, расстояние и углы зрения можно рассчитать следующим образом (см. схему):
Поскольку f/w=D/W, то f=w x D/W, поэтому 4,8х10/4,8=10 мм.
Мы также обнаружили, что в случае использования объектива 1/4-дюймового формата, все диски, за исключением двух, определяли размер области съемки как равный 3,2х2,4 м. Мы проверили один из каталогов объективов и обнаружили, что в спецификациях на объективы 1/4-дюймового формата указан размер изображения 3,7х2,8 мм.
Все протестированные нами объективы показали высокую эффективность. У нас не возникло никаких проблем с точностью настройки. В целом, все образцы вполне соответствовали нашим ожиданиям.
У объектива Videor Technical Lens наименьшее фокусное расстояние при полном удалении — 8 мм, поэтому он обеспечивает наиболее широкий угол обзора (43,6°). Объектив может быть очень полезен для наблюдений за большими территориями: при тестировании он покрыл область почти 180° всего за 4 шага. На другом конце протестированной нами линейки находится объектив Computar 10:1 с фокусным расстоянием при полном удалении, равным 12 мм (30°). Этому объективу потребовалось 6 шагов, чтобы покрыть область 180°.
Если все, что вам нужно — это максимальная степень приближения, тогда на первое место выходят объективы Fujinon 22:1 или Computar 30:1.
Трансфокатор
Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в, Панкрати́ческий объекти́в или «зум» от англ. zoom ) — объектив с переменным фокусным расстоянием.
Содержание
Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием
По способу построения оптической схемы объектива выделяют два основных типа:
В широком применении находятся объективы обоих типов, и оба термина часто применяются к ним как синонимы.
История развития трансфокаторов
Исторически зум-объективы имели небольшой коэффициент увеличения — от двух до трёх, так как не было мощных вычислительных средств для расчёта таких многолинзовых конструкций.
Первые механические версии объективов с трансфокатором разрабатывались так, чтобы при изменении фокусного расстояния не сбивалась установка на резкость. В настоящее время, в связи с массовым переходом на автофокусные объективы, это условие было снято для удешевления конструкции, хотя профессиональные репортёрские объективы по прежнему не меняют дистанцию фокусировки при смене фокусного расстояния.
Достоинства трансфокаторов
Недостатки трансфокаторов
Если рассмотреть некоторый трансфокатор, из которого планируется разработать дискретный объектив, тогда, взяв исходный трансфокатор в рассматриваемом положении фокусного расстояния как исходную конструкцию, можно:
Если посмотреть на конструкции дискретных объективов, то в их конструкции редко бывает больше 12 линз (кроме разве что у сверхширокоугольных и телеобъективов длиннее 200 мм), при этом в конструкциях зум-объективов редко бывает меньше 12 элементов. В зум-объективах больше подвижных частей, и получается, что в зумах на качество изображения существеннее влияет качество изготовления, так как (как минимум) надо полировать в два раза больше поверхностей линз. Неточности изготовления механизмов перемещения также влияют на качество изображения.
Современные объективы
В настоящее время ситуация немного изменилась и существуют объективы с коэффициентом увеличения 10 и более, но это как правило либо ведёт к существенному увеличению стоимости либо к потере качества и всегда к потере светосилы (например Canon EF35-350 mm f/3.5-5.6L USM). У зумов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с дискретными объективами того же ценового диапазона (однако практически у всех современных зумов (сделанных известными брендами) даже при тестах эти искажения незаметны на глаз).
В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В формате 24×36 мм зум объективов множество, но коэффициент увеличения редко превышает 7. В полукадровом и меньшем формате существуют зумы с коэффициентом увеличения более 18.
Ультразум
Ультразум (лат. ultra — сверх, чрезмерно, англ. zoom) — трансфокатор с большой кратностью зума (>9×). Также ультразумом ошибочно называют беззеркальные цифровые фотоаппараты с ультразум-объективами.
Трансфокаторы в «мыльницах»
Практически все современные «мыльницы» оснащены несъёмным зум-объективом. При покупке фотоаппарата многие начинающие фотолюбители руководствуются кратностью зума. Однако стоит знать некоторые скрытые аспекты. Исключая из рассмотрения цифровой зум, возможность использования которого лишь портит снимки, об оптическом зуме следует знать следующее:
Трансфокатор
Современный сверхширокоугольный зум-объектив «Canon 17-40 4L USM»
Пример работы трансфокатора
Трансфока́тор (Ва́риообъекти́в или «зум» от англ. zoom ) — объектив с переменным фокусным расстоянием.
Содержание
Устройство объективов с переменным фокусным расстоянием
По способу построения оптической схемы объектива выделяют два основных типа:
В широком применении находятся объективы обоих типов, и оба термина часто применяются к ним как синонимы.
История развития трансфокаторов
Исторически зум-объективы имели небольшой коэффициент увеличения — от двух до трёх, так как не было мощных вычислительных средств для расчёта таких многолинзовых конструкций.
Достоинства трансфокаторов
Недостатки трансфокаторов
Если рассмотреть некоторый трансфокатор, из которого планируется разработать дискретный объектив, тогда, взяв исходный трансфокатор в рассматриваемом положении фокусного растояния как исходную конструкцию, можно:
Если посмотреть на конструкции дискретных объективов, то в их конструкции редко бывает больше 12 линз (кроме разве что у сверхширокоугольных и телеобъективов длиннее 200 мм), при этом в конструкциях зум-объективов редко бывает меньше 12 элементов. В зум-объективах больше подвижных частей, и получается, что в зумах на качество изображения существеннее влияет качество изготовления, так как как минимум надо полировать в два раза больше поверхностей линз. Неточности изготовления механизмов перемещения также влияют на качество изображения.
Современные объективы
В настоящее время ситуация немного изменилась и существуют объективы с коэффициентом увеличения 10 и более, но это как правило либо ведёт к существенному увеличению стоимости либо к потере качества и всегда к потере светосилы (например Canon EF35-350 mm f/3.5-5.6L USM). У зумов всегда существенно выше дисторсия и хроматическая аберрация по сравнению с дискретными объективами того же ценового диапазона.
В большом формате (листовая плёнка от 9×12 см до 18×24 см) нет зум объективов, в среднем формате в линейке обычно один неширокоугольный нормальный зум, в формате 6×4,5 см в линейке объективов бывает ещё зум портретного диапазона. В формате 24×36 мм зум объективов множество, но коэффициент увеличения редко превышает 7. В полукадровом и меньшем формате существуют зумы с коэффициентом увеличения более 18.
Трансфокаторы в «мыльницах»
Примечания
ca:Zoom cs:Zoom da:Zoomobjektiv de:Zoomobjektiv en:Zoom lens eo:Zomo es:Zoom fi:Zoom-objektiivi fr:Zoom id:Lensa variabel it:Zoom lb:Zoomobjektiv nl:Zoomlens pl:Obiektyw zmiennoogniskowy pt:Zoom (lente) simple:Zoom lens sk:Pankratický objektív sv:Zoomobjektiv tr:Zoom (terim) vi:Ống kính zoom zh:變焦鏡