Обзор широкоугольного объектива с фиксированным фокусным расстоянием Canon EF-S 24mm f2.8 STM

Практическое значение светосилы

Светосила косвенно влияет на качество астрономических приборов, имеющих объектив: телескопов и астрографов. Её значение неразрывно связано с максимальной апертурой, от которой зависит минимальная светимость небесных тел, доступных для регистрации визуальным или фотографическим способами. Для ведения успешных наблюдений создаются оптические приборы с наибольшей возможной светосилой, позволяющие обнаруживать звёзды и их скопления на больших расстояниях. Для других приборов наблюдения светосила объектива определяет минимальную освещённость, при которой ещё можно различать видимые сквозь оптическую систему объекты.

В фотографии и кинематографе максимальная светосила не менее важна. От неё зависит минимальная выдержка, с которой возможна съёмка при конкретной освещённости сцены. Особенно важна светосила при видео- и киносъёмке, поскольку в этом случае максимальная выдержка не может быть длиннее, чем период съёмки одного кадрика, в отличие от фотографии, где экспонирование может продолжаться несколько секунд и даже минут. Тем не менее, в фотографии светосила объектива ограничивает минимальную освещённость, при которой ещё возможна съёмка на моментальных выдержках без штатива. Англоязычное название светосильного объектива англ. Fast Lens (буквально — «быстрый объектив») подчёркивает его пригодность для съёмки быстродвижущихся объектов на коротких выдержках.

Не следует забывать, что при максимальном относительном отверстии качество получаемого изображения хуже, чем при средних значениях диафрагмы, несмотря на совершенство конструкции объектива. Виньетирование достигает своих максимальных значений также при полной светосиле. Кроме того, глубина резкости при этом очень мала и недостаточна для резкого отображения объектов, протяжённых в глубину кадра. Более всего это заметно при съёмке с небольших дистанций, поэтому светосила макрообъективов часто сравнительно мала. Тем не менее, использование сверхсветосильных объективов с открытой диафрагмой позволяет получать в фотографии и кинематографе художественные эффекты, недоступные оптике с невысокой светосилой. Большое максимальное относительное отверстие характерно для портретных объективов, допускающих остаточную сферическую аберрацию и мягкий оптический рисунок.

В проекционных объективах величина светосилы определяет световую эффективность всего проектора и, в конечном итоге, яркость изображения на экране. Ненужность большой глубины резкости и небольшое угловое поле позволяют изготавливать большинство объективов для проекции плоских объектов достаточно светосильными.

Числовая апертура

Числовая апертура является важной характеристикой системы линз, так как разрешающая сила и общее количество света, собранного линзами, часто описывается в величинах числовой апертуры линз. Числовые апертуры оптических волокон часто превосходят апертуры большинства систем линз

Именно это определяет в ряде случаев целесообразность применения оптических волокон. Волоконные оптические элементы могут обладать большой числовой апертурой и охватывать большое поле зрения. Достигнуть этого с помощью линз довольно трудно.
 

Числовая апертура А также гравируется на оправе объектива; например, при А 0 2 для А 546 ммк разрешающая способность ем 1 4 мк; при масляной иммерсии А 1 25, разрешающая сила ем 02 мк.
 

Числовая апертура и собственное увеличение являются основными характеристиками объективов; с ними связаны рабочее расстояние и величина поля зрения. При достаточно большом увеличении объектива разрешаются очень мелкие детали, но они слишком плотно располагаются в задней фокальной плоскости, где возникает первичное изображение. Эту функцию п о-л е з н о г о у в е л и ч е п и я выполняют окуляры, сочетание к-рых с объективом и образует, собственно, микроскоп.
 

Числовая апертура связана со светосилой N соотношением ЧА ( 1 / 2) ЛГ.
 

Числовая апертура и собственное увеличение являются основными характеристиками объективов; с ними связаны рабочее расстояние и величина поля зрения. При достаточно большом увеличении объектива разрешаются очень мелкие детали, но они слишком плотно располагаются в задней фокальной плоскости, где возникает первичное изображение. Эту функцию п о-лезного увеличения выполняют окуляры, сочетание к-рых с объективом и образует, собственно, микроскоп.
 

Числовая апертура является важнейшим показателем оптической характеристики микроскопа. Она определяется апертурным углом и показателем преломления среды между объектом и фронтальной линзой объектива.
 

Числовая апертура конденсора равна 1 2, если между его фронтальной ( верхней) линзой и предметным стеклом поместить иммерсионную жидкость.
 

Числовая апертура микроскопа Шварцшильда, при которой еще возможно достижение дифракционного разрешения, может быть достаточно большой до А 0 3 — f — 0 4, при этом от 30 до 50 % площади в центре выпуклого зеркала не используется.
 

Числовая апертура N является мерой светосилы объектива. Она равна resin JA, где ] ь — половинный угол световой апертуры, аи — показатель преломления среды между линзой и объективом.
 

Увеличивает числовую апертуру, а следовательно, разрешающую способность микроскопа.
 

Увеличивает числовую апертуру, а следовательно, разрешающую способность микроскопа.
 

А — числовая апертура, определяющая максимальный телесный угол собираемых световодом лучей. Видно, что этот угол тем больше, чем больше разница показателей преломления материала волокна и среды.
 

Для определения числовой апертуры А необходимо измерить апертурный угол и. Микроскоп фокусируется на края диафрагмы, которая регулировочными винтами устанавливается в центре поля зрения.
 

Поскольку значение числовой апертуры не может превышать 0 95 для объективов без иммерсии, то для света с длиной волны 0 4 мкм минимальная ширина линии изображения составит 0 26 мкм. Применяя ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0 3 мкм, ширину линии можно уменьшить до 0 2 мкм. Эта величина определяет теоретический предел разрешения оптической фотолитографии.
 

Апертура — объектив

Независимо от погрешностей объектива ( линзы или зеркала) астрономического телескопа он даже в самом лучшем случае дает не точечное изображение звезды, а лишь картину Эри распределения интенсивности, обусловленного апертурой объектива телескопа ( такую линзу называют дифракционно ограниченной), В более широком контексте гл.
 

Основной принцип метода заключается в том, что при фотографировании через атмосферу со сколь угодно короткой экспозицией многие точки изображения оказываются искаженными, однако некоторые точки изображения в одном или нескольких направлениях имеют разрешение, определяемое полной апертурой объектива.
 

На сфокусированной картине, представляющей распределение плотности потока электронов на выходной поверхности, не обнаруживается влияния магнитного отклонения, потому что отклонения Рт настолько малы ( порядка 10 — 4 рад в типичных случаях), что все отклоненные электроны могут проходить через апертуру объектива.
 

Если иа пути лучей ставить призму Р Рг, первая поверхность которой сферическая, то при надлежащих значениях радиуса кривизны, показателя преломления призмы и ее толщины можно исправить все аберрации 3-го порядка и две хроматические аберрации-положения и увеличений; при этом аберрации высших порядков малы и апертура объектива может быть доведена до 0 25 — 0 30 при очень высоком качестве изображения.
 

Апертура объективов ограничивается его входным зрачком, который чаще всего является изображением, даваемым впереди стоящей оптикой апертурной диафрагмы, находящейся в задней фокальной плоскости объектива, или оправой одной из последних линз; однако правильнее считать, что размеры диафрагмы или ограничивающих оправ определяются максимально достижимой в борьбе с аберрациями апертурой объектива. Эта апертура может быть определена с небольшой точностью с помощью эмпирической зависимости, вытекающей нз довольно строго соблюдающегося постоянства апертуры со стороны изображения.
 

Если же взять амплитудную дифракционную решетку с постоянной d, у которой коэффициент пропускания скачкообразно изменяется при переходе от непрозрачного участка к прозрачному ( рис. 5.4.3), то ( как было показано выше) в фокальной плоскости объектива, расположенного за решеткой, возникнет система максимумов и минимумов освещенности ( рис. 5.4.4), число которых зависит от значения апертуры объектива.
 

Апертура конденсора равна апертуре объектива.
 

Контрастность изображения достигает максимума в том случае, когда косые лучи образуют полый конус, что достигается введением кольцевой апертурной диафрагмы. При этом используется вся апертура объектива.
 

При освещении препаратов проходящим светом предпочтительно применять негативные пленки средней чувствительности: Фото-130, КН-3, ФТ-12 и аналогичные им фотопластинки Фото-130 ( мягкие и нормальные) и Микро ( чувствительностью 90 и 130 ед. При более низких значениях апертуры объективов используют пленки Фо-то — 32, Фото-65, КН-2 и пластинки Микро чувствительностью 45 и 65 ед. При фотографировании с объективами, апертура которых более 0 7, при малоконтрастном изображении объекта, следует применять высококонтрастные негативные материалы: пленки Изопац-хром — 18, Изопанхром-17, Панхром-10, Фот.
 

Для разрешающей силы объектива освещение важно точно так же, как и апертура. Апертура осветителя в лучшем случае равна апертуре объектива, однако она может быть и несколько меньше.
 . Недостаточное почернение фона при исследовании препаратов методом темного поля может быть вызвано высокой апертурой объектива, неправильной установкой конденсора и большой толщиной предметного стекла

От этих недостатков несложно избавиться, если уменьшить апертуру объектива, настроить освещение и заменить предметное стекло.
 

Недостаточное почернение фона при исследовании препаратов методом темного поля может быть вызвано высокой апертурой объектива, неправильной установкой конденсора и большой толщиной предметного стекла. От этих недостатков несложно избавиться, если уменьшить апертуру объектива, настроить освещение и заменить предметное стекло.
 

Эффективная светосила

Геометрическая светосила характеризует светопропускание объектива лишь отчасти, поскольку не учитывает прозрачность его линз. При прохождении светового потока через объектив часть его поглощается массой стекла, а часть отражается и рассеивается поверхностью линз и оправы, поэтому световой поток доходит до светочувствительного элемента ослабленным. Светосила, учитывающая коэффициент пропускания объектива, называется эффективной светосилой (в некоторых источниках — физической светосилой). Эффективная светосила всегда ниже геометрической.

Эффективная светосила Qe{\displaystyle Q_{e}}, как было сказано выше, определяет отношение освещённости E{\displaystyle E} изображения к яркости B{\displaystyle B} объекта съёмки:

Qe=EB=τ(Df′)2{\displaystyle Q_{e}={E \over B}=\tau \left({\frac {D}{f’}}\right)^{2}},

где τ{\displaystyle \tau } — коэффициент светопропускания системы.
В современной оптике для увеличения светопропускания используют просветление, снижающее световые потери. У непросветлённых объективов при прохождении света сквозь линзы световой поток ослабляется на 1 % на каждый сантиметр толщины стекла и на 5 % за счёт отражения лучей на каждой поверхности раздела воздух-стекло. Среднее значение коэффициента светопропускания у непросветлённых объективов составляет 0,65, а у просветлённых — 0,9. Световой поток, проходя через непросветлённый объектив, ослабляется в среднем примерно на 1/3. У просветлённых объективов световой поток ослабляется в среднем на 0,1, практически не влияя на экспозицию.

В сложных многолинзовых вариообъективах даже при наличии просветления потери возрастают, доводя разницу между геометрической и эффективной светосилой до величин, которые приходится учитывать. В киносъёмочной оптике, для которой разница между геометрической и эффективной светосилой может быть существенной, принято отдельное обозначение эффективных относительных отверстий в виде буквы «Т». Например Т1,3 свидетельствует об эффективном относительном отверстии объектива f/1,3 с соответствующей эффективной светосилой. В практическом кинематографе квадратичную зависимость светосилы от относительного отверстия опускают, называя эффективной светосилой максимальное эффективное относительное отверстие «Т».
На оправах фотообъективов указывается геометрическое максимальное относительное отверстие, характеризующее наибольшую геометрическую светосилу при том, что промежуточные значения диафрагмы маркируются в значениях эффективного относительного отверстия с учётом светопропускания стекла. На оправах современной киносъёмочной оптики, напротив, указываются эффективные относительные отверстия с дополнительным обозначением буквой «Т».

Классификация оптики по светосиле

Объективы с различным значением максимальной геометрической светосилы принято делить на несколько групп. Кроме обычной оптики с невысокой светосилой объективы могут быть светосильными и сверхсветосильными. В кинематографе к первым относят оптику с максимальным относительным отверстием выше f/2,8, а вторая группа начинается со значения f/1,5. В фотографии из-за более крупных размеров кадра сверхсветосильной считается оптика, начиная с f/2,0. Максимальное относительное отверстие лучших сверхсветосильных объективов приближаются к теоретическому пределу f/0,5 для съёмки в воздухе:

Два объектива с одинаковым фокусным расстоянием 85 мм, но разной светосилой: слева f/1,8; справа f/1,2. У более светосильного объектива диаметр линз больше

• объектив «Zeiss Super Q Gigantar» 40/0,33 для фотоаппарата «Contarex»: 0,33;
• Зеркально-линзовый объектив «ЧВ» 20/0,5, разработанный ГОИ в 1948 году: 0,5;
• Военный объектив «Signal Corps Engineering» 33/0,6: 0,6;
• Объектив «Искра-3» 72/0,65, разработанный ГОИ: 0,65;
• Специальный объектив для космической программы НАСА Zeiss Planar 50/0,7: 0,7;
• Серийный объектив для фотосистемы Micro Four Thirds «Handevision Ibelux»: 0,85;
• Mitakon 50mm f/0.95 для байонета Sony E;
• Leica Noctilux для дальномерного фотоаппарата: 0,95;
• Canon EF 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon EOS: 1,0;
• Noct-Nikkor для зеркального фотоаппарата Nikon F2: 1,2;
• Штатные объективы 50 мм для зеркальных фотоаппаратов Canon, Nikon, Minolta и т. п.: 1,4;
• Объективы Zeiss Sonnar и их советский аналог Юпитер-3: 1,5;

Для разных классов аппаратуры типичны следующие значения светосилы объектива:

• Профессиональные дискретные киносъёмочные объективы: T1,3—2,8;
• Проекционные объективы для кинопроекторов и диапроекторов: 1,0—2,8
• Вариообъективы для профессиональных видеокамер: 1,2—2,0;
• Объективы с постоянным фокусным расстоянием для зеркальных фотоаппаратов: 1,2—4,5;
• Профессиональные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 2,8—4,0;
• Бюджетные зум-объективы для зеркальных фотоаппаратов: 3,5—6,3;
• Цифровая или плёночная компактная камера: 3,5—8;
• Плёночная бокс-камера: 8—11;

Высокая светосила легко достигается в нормальных объективах при их небольших габаритах и сравнительно низкой себестоимости. При сохранении малых аберраций и высокого разрешения увеличение светосилы требует ограничения углового поля. Поэтому светосила широкоугольных объективов обычно ниже, а светосила длиннофокусных ограничена хроматической аберрацией, растущей пропорционально фокусному расстоянию и поддающейся устранению с большим трудом. Габариты светосильных широкоугольников и телеобъективов могут возрастать в несколько раз по сравнению с менее светосильными аналогами. В соответствии с принципом инвариантности оптических систем, произведение тангенса углового поля, квадратного корня фокусного расстояния и светосилы является константой для любых объективов-анастигматов при одинаковом уровне их оптического совершенства.

Высокая светосила требуется от объективов, предназначенных для изобразительной голографии. Это объясняется необходимостью сочетания широкого (150—200 мм) входного зрачка с большим угловым полем, которому соответствует короткое фокусное расстояние. Таким образом обеспечивается широкое поле зрения при сохранении многоракурсности. Так, светосила созданного в СССР голографического киносъёмочного объектива «ОКГ-2» при диаметре входного зрачка 200 мм и фокусном расстоянии 150 составляет f/0,75.

FUJIFILM расширяет линейку объективов с X-креплением

Портативный высокопроизводительный объектив с фиксированным фокусным расстоянием

Корпорация FUJIFILM (президент Шигехиро Накаджима) с гордостью объявляет о запуске новой оптики «FUJINON XF27mmF2.8» совместимый с беззеркальными камерами FUJIFILM X-Pro1 и X-E1.

Оптические системы FUJINON XF являются вершиной инженерных технологий и дизайна от Fujifilm, с высоким качеством цельностеклянного конструирования, включая асферические линзы. Их яркие диафрагмы позволяют воплощать самые смелые творческие идеи даже при низком уровне освещения. На снимках, созданных с помощью XF 27mm F2.8, будет чудесное боке и яркие цвета. Кроме того, оптика обладает специальным покрытием HT-EBC, которое уменьшает отражение в широком диапазоне длин волн, тем самым снижая риск возникновения ореолов.

FUJINON XF27mmF2.8 представляет собой компактный и легкий объектив, который вы всегда сможете взять с собой в любое путешествие. Это хорошо сбалансированная оптика, обладающая высокой производительностью, фиксированным фокусным расстоянием. XF27mmF2.8 обеспечивает отличное качество изображения в большинстве съемочных ситуаций. С данной моделью вы сможете создавать великолепные пейзажи, портреты и заниматься уличной фотографией.

Объектив XF27mmF2.8 имеет фиксированное фокусное расстояние 27 мм (эквивалентное фокусное расстояние 41 мм), обеспечивая такое же поле зрения, что и человеческий глаз. Таким образом, вы сможете снимать все в таком виде, как видите это сами. Оптика оснащена стеклянным асферическим элементом, который максимально уменьшает искажение изображения.Основным преимуществом фиксированного фокусного расстояния XF27mmF2.8 является возможность творческого мышления и проявления себя, как креативного фотографа.

Легкость и компактность

Объектив весит всего лишь 78 грамм, а в толщину он 23мм. Это один из самых маленьких и легких моделей с фиксированным фокусным расстоянием для беззеркальных камер с матрицей типа APS. Благодаря компактности оптики, фотоаппарат так же сохраняет свою миниатюрность. Такое сочетание объектива и камеры позволяет брать устройство с собой, куда бы вы ни направлялись.

Большая разрешающая способность для четкого и чистого изображения

Современная оптика в сочетании с покрытием HT-EBC от компании Fujinon, обеспечивает попадание большего количества света на матрицу фотокамеры. Большое количество света обеспечивает максимальную производительность и позволяет достичь выдающейся разрешающей способности для четкого и ясного изображения.

Высокоскоростная автофокусировка

В объективе применена особая система фокусировки, которая обеспечивает высокую скорость автофокусировки. Быстродействие автофокуса является самым быстрым среди других объективов с фиксированным фокусным расстоянием для беззеркальных камер типа APS.

Премиум-качество кольца фокусировки

Высокая точность фокусировки во время работы в ручном режиме обеспечивается кольцом фокусировки, выполненном из металла. Материалы и конструкция кольца обеспечивают комфортные ощущения и плавность при вращении.

Прекрасное боке

Использование семи лепестков диафрагмы позволяет создавать с помощью XF27mmF2.8 чудесный эффект боке во время портретной живописи с малой глубиной резкости. Такой же эффект красивого размытия фона будет наблюдаться и при фотографировании блюд и небольших объектов.

Объектив выпускается в двух цветах

Блинчик будет доступен в двух цветах – серебристом и черном. Возможность выбора будущей оптики позволит вам выбрать вариант на свой вкус, или под цвет камеры.

Отсутствие кольца диафрагмы

Объектив FUJINON XF27mmF2.8 не имеют кольца диафрагмы. Такое решение было принято инженерами фирмы для сохранения большей легкости и компактности модели. При использовании данной оптики, пожалуйста, обновите прошивку фотоаппарата. После обновления вы сможете настраивать диафрагму с помощью диска управления камеры.

Характеристики Fujifilm XF 27mm F2.8

25 июня, 2013

Недостатки формата высокой четкости

Так ли все безоблачно в новом формате HD-CVI (он же TVI, он же AHD)? Еще в начале «трудного пути» HD-SDI тоже говорилось об обычном коаксиальном кабеле от старой системы видеонаблюдения. Возможно, для США или Западной Европы, где этот кабель в худшем случае RG-59, а чаще всего RG-6, это справедливо. В России же эти кабели, как правило, КВК-3, КВК-2 или КВТ-2, но встречается и экранированный провод ШГЭС-2 или 4, поэтому ожидать «чудес» и даже простого функционирования не приходится.

Требуемые разработчиками кабели 3С и 5С являются близкими общим типовым моделям RG-59 и RG-6. Можно сказать, что для российской действительности это уже не совсем «любые РК-75», как заявляет изготовитель. Причем это вполне достойные варианты и для системы HD-SDI с полосой 1,5 ГГц и несущей частотой импульсной последовательности 750 МГц.

Спектр аналогового видеосигнала CVI (TVI или AHD) даже для FullHD не превышает 26 МГц, что для коаксиального кабеля, нормируемого обычно до 1000 МГц, не является чем-то невыполнимым. Вместе с тем это превышает по спектру типовой телевизионный сигнал более чем в 4 раза и предъявляет к кабелям связи несколько повышенные требования.

На рис. 3 увеличенные фрагменты клина оценки горизонтального разрешения изображения формата CVI FullHD при передаче по кабелю РК-75-4-361, аналогу RG-6 с длиной 0, 500 и 890 м, а также комбинированному кабелю КВК-2-2П и КВК-2 Rexant c длиной 200 м.

Как ни странно, четкость изображения при кабеле в 500 м даже несколько выше, чем при длине 1 м. Даже для дешевого кабеля Rexant разрешение не снижается до 800 ТВЛ и при дальности 200 м. Но с увеличением потерь на линии сильно меняется цветопередача, которая проиллюстрирована рис. 4. Очевидно, что нежелательно увеличивать дальность более 500 м даже при хорошем кабеле, а дешевые кабели не следует применять длиннее 75–100 м.

Примечательно, что управление камерой также нарушается при длине кабеля более 500 м. Это довольно труднообъяснимый технический феномен, характеризующий полную закрытость информации о принципах передачи данных.

Строго говоря, обещания обеспечивать разрешение 1920х1080p и нормирование как 1080р разрешение камер и регистраторов HD-CVI, а также аналогичных HD-TVI и AHD являются принципиально невыполнимыми. В системе происходит переход на аналоговый сигнал с преобразованием яркости в амплитуду и передачей цветности квадратурной модуляцией поднесущей, по принципу действия практически аналогичной стандарту PAL, с последующим преобразованием по сути композитного сигнала в цифровую форму для записи и вывода в формате HDMI. Этим нарушается принцип передачи «пиксель в пиксель» и заставляет оценивать разрешение системы HD-CVI как в аналоговых системах – только в телевизионных линиях. Кроме того, дополнительные преобразования «аналог – цифра – аналог – цифра» при некорректном их выполнении могут служить причиной артефактов и муара. Следует также настороженно относиться к заявлениям разработчиков о «высокой защищенности» аналоговой передачи HD-изображения амплитудной модуляцией по коаксиальному кабелю. Коаксиальный кабель мало защищен до 5–10 МГц, а передача информации изменением амплитуды является самым чувствительным к помехам методом передачи. По всей видимости, по чувствительности к помехам система HD-CVI должна быть подобна типовой аналоговой CCTV.

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод о перспективности нового формата (CVI, TVI или AHD) для видеонаблюдения, если, конечно, цена оборудования будет существенно ниже, чем у систем HD-SDI. Но, к сожалению, только увеличение дальности передачи изображения, которое одновременно с переходом в аналог привело к некоторому снижению его качества, не сделает новый формат или форматы особенно привлекательными.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #4, 2014Посещений: 39097

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций