Устройство объектива видеокамеры – Устройство объектива

Содержание

Устройство объектива

© 2015 Vasili-photo.com

Объектив следует считать ключевым узлом оптического прибора под названием фотоаппарат. Всё верно: не матрицу, а именно объектив. Фотография – это изображение, и не что иное, как фотографический объектив формирует это изображение на светочувствительном материале. Матрица лишь преобразует созданное объективом изображение в цифровую форму.

Фотограф не обязан быть экспертом в области прикладной оптики, но наличие некоторого представления о том, как работает объектив вашей фотокамеры, не только не помешает вашему творческому росту, но и поможет сделать фотосъёмку более осознанной и управляемой.

Конструкция объектива

С основной задачей фотографического объектива – собрать свет, идущий от снимаемой сцены, и сфокусировать его на матрице или плёнке фотоаппарата – может справиться обычная двояковыпуклая линза. Однако качество изображения при этом будет весьма посредственным из-за обилия оптических аберраций. Чтобы обеспечить оптимальное качество картинки, в оптическую схему объектива вводятся дополнительные линзы, корректирующие световой поток, исправляющие аберрации и придающие объективу требуемые свойства. Число оптических элементов в современных объективах может в отдельных случаях достигать двух десятков и более. Элементы могут быть объединены в группы и все вместе они должны действовать как единая собирающая оптическая система.

Помимо оптического блока, т.е. системы линз, расположенных в определённой последовательности, конструкция объектива включает в себя также ряд вспомогательных механизмов, обеспечивающих наводку на резкость, управление диафрагмой, изменение фокусного расстояния (в зум-объективах), оптическую стабилизацию и пр.

Оправа, т.е. корпус объектива, соединяет все его компоненты воедино, а также служит для крепления объектива к фотоаппарату.

Фотографический объектив в разрезе

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние является основной характеристикой не только фотографического объектива, но и вообще любой оптической системы.

Фокусным расстоянием называют расстояние от оптического центра объектива до плоскости матрицы или плёнки. Это определение не вполне корректно, но зато оно доступно пониманию даже неискушенного в оптике читателя. Для тех же, кто ценит строгость формулировок, я приведу более наукообразное определение:

Заднее фокусное расстояние объектива – это расстояние от задней главной плоскости до заднего фокуса.

Фокусное расстояние
F – фокус; ƒ – фокусное расстояние.

Почему фокусное расстояние названо задним? Потому что существует ещё и не представляющее для нас никакого интереса переднее фокусное расстояние, указывающее на особенности хода лучей света в обратном направлении, т.е. из камеры. В связи с тем, что в фотографии для нас важен ход лучей, направленных от объекта в камеру, а не наоборот, мы будем говорить преимущественно о заднем фокусном расстоянии объектива. Во всех тех случаях, когда я употребляю словосочетание «фокусное расстояние» без каких либо уточняющих слов, я подразумеваю именно заднее фокусное расстояние.

Быть может, у читателя вызывают затруднение термины «задняя главная плоскость» и «задний фокус»? Попробую объяснить.

Истинный ход лучей в объективе, состоящем из множества линз, достаточно сложен и замысловат. Однако для упрощения расчётов допустимо мысленно заменить все линзы объектива, единственной собирающей линзой, преломляющая сила которой соответствует преломляющей силе объектива в целом. При этом действие всех преломляющих поверхностей объектива сводится к действию главных плоскостей воображаемой линзы. Главной плоскостью называется условная плоскость, пересекая которую лучи света меняют своё направление. Таких плоскостей обычно две, поскольку лучи света, идущие в камеру, и лучи, идущие из камеры, будут преломляться по-разному. Главная плоскость, характеризующая ход лучей в прямом направлении (от объекта в камеру), называется

задней главной плоскостью. Её-то и следует считать условным оптическим центром объектива.

Задний фокус – это точка, в которой пересекаются первоначально параллельные лучи после прохождения через объектив. Очевидно, что для получения резкого изображения бесконечно удалённого объекта, плоскость матрицы или плёнки должна совпадать с фокальной плоскостью, т.е. пересекать оптическую ось объектива именно в точке заднего фокуса.

Расстояние же между главной плоскостью и фокусом называется фокусным расстоянием.

Как известно, фокусное расстояние измеряется в миллиметрах. На основании соотношения между фокусным расстоянием объектива и диагональю кадра, объективы принято разделять на три условные группы:

  • нормальные объективы, фокусное расстояние которых приблизительно равно диагонали кадра;
  • длиннофокусные объективы, фокусное расстояние которых превышает диагональ кадра;
  • короткофокусные объективы, фокусное расстояние которых меньше диагонали кадра.

От фокусного расстояния зависит угол изображения, а также масштаб и перспектива снимка. Художественная сторона вопроса подробно освещена в статье «Фокусное расстояние и перспектива».

Хочется подчеркнуть, что фокусное расстояние не является в буквальном смысле «длиной» объектива и лишь косвенно указывает на его линейные размеры. Физически объектив может быть как длиннее, так и короче своего фокусного расстояния. Следует понимать, что из-за особенностей конструкции многих современных объективов их задняя главная плоскость может располагаться как в пределах системы линз, так и за её пределами.

В случае если задняя главная плоскость вынесена вперёд, фокусное расстояние объектива будет превышать его физические размеры. Такой объектив называется

телеобъективом. Практически все современные длиннофокусные объективы являются телеобъективами, что позволяет уменьшить их габариты.

Если задняя главная плоскость расположена в середине объектива, то фокусное расстояние оказывается меньше расстояния от переднего элемента объектива до заднего фокуса. Таковы нормальные и умеренно короткофокусные объективы.

И, наконец, задняя главная плоскость может лежать позади объектива. В этом случае фокусное расстояние будет короче заднего фокального отрезка, т.е. расстояния от заднего оптического элемента до заднего фокуса. Такие объективы называются ретрофокусными объективами или объективами с удлинённым задним отрезком. Зачем нужна столь сложная схема? Ведь габариты она явно не экономит. Дело в том, что наличие поворотного зеркала в зеркальных фотоаппаратах налагает жёсткие ограничения на минимальную допустимую величину заднего фокального отрезка. Иными словами, зеркало не позволяет приблизить объектив вплотную к матрице или плёнке, а это значит, что короткофокусные объективы для зеркальных фотокамер должны проектироваться по ретрофокусной схеме.

Что касается беззеркальных систем, то там подобное конструкционное ограничение отсутствует, и короткофокусные объективы могут быть весьма компактными по сравнению с аналогами для зеркальных аппаратов.

Диафрагма

Диафрагма служит для управления интенсивностью светового потока, проходящего через объектив. Диафрагма представляет собой непрозрачную перегородку, составленную из подвижных лепестков-ламелей (чаще всего числом 5-9). В центре перегородки лепестки формируют более-менее круглое отверстие, диаметр которого может изменяться в широких пределах, дозируя поступающий в камеру свет. Перемещение лепестков диафрагмы осуществляется посредством пружины или электромагнитного привода.

Первая и важнейшая функция диафрагмы – управление экспозицией, вторая – контроль над глубиной резкости.

Ирисовая диафрагма

Мерой светопропускающей способности объектива является диафрагменное число или число диафрагмы, представляющее собой отношение между фокусным расстоянием объектива и диаметром отверстия диафрагмы. Например, при фокусном расстоянии объектива 200 мм и диаметре отверстия диафрагмы 50 мм их отношение будет равно: 200 ÷ 50 = 4. Последнее обычно записывается как f/4 и означает, что диаметр отверстия диафрагмы в четыре раза меньше фокусного расстояния объектива.

Что будет, если мы уменьшим диаметр отверстия, скажем, до 25 мм? Число диафрагмы окажется равным: 200 ÷ 25 = 8. Таким образом, чем меньше относительное отверстие, тем больше диафрагменное число.

Почему говорят именно об относительном отверстии, а не просто о диаметре отверстия диафрагмы? Потому, что нас в данном случае не интересуют конкретные значения фокусного расстояния и диаметра отверстия, а лишь отношение между ними. Число диафрагмы – величина безразмерная. Независимо от своего фокусного расстояния все объективы, диафрагма которых установлена на f/8, будут пропускать одинаковое количество света. При этом очевидно, что фактический диаметр отверстия будет тем больше, чем больше фокусное расстояние объектива – главное, чтобы их отношение оставалось неизменным.

Для того чтобы уменьшить количество света, проходящего через объектив, в два раза, т.е. на одну ступень экспозиции (EV), необходимо в два раза уменьшить площадь отверстия диафрагмы. Его диаметр при этом уменьшится в √2 раза. В связи с этим диафрагменные числа, отстоящие друг от друга на одну ступень, различаются в √2, т.е. примерно в 1,414 раза, и образуют следующий стандартный ряд: f/1; f/1,4; f/2; f/2,8; f/4, f/5,6; f/8; f/11; f/16; f/22; f/32; f/45; f/64.

Минимальное доступное значение диафрагмы, т.е. максимальный размер относительного отверстия конкретного объектива, принято называть его светосилой.

В большинстве современных объективов используется механизм т.н. «прыгающей» или «моргающей» диафрагмы. Суть его в том, что вне зависимости от того, какое число диафрагмы выбрано для съёмки, диафрагма остаётся полностью открытой до самого момента спуска затвора и только тогда закрывается до заранее выбранного значения. После каждого снимка диафрагма автоматически возвращается в открытое состояние. Это позволяет осуществлять кадрирование, экспозамер и наводку на резкость при максимальной величине относительного отверстия (минимальном числе диафрагмы) и соответствующей ему максимально яркой картинке в видоискателе. В случае же если у фотографа возникает желание визуально оценить глубину резкости будущего кадра, диафрагму можно принудительно закрыть до рабочего значения, используя кнопку репетира диафрагмы.

Байонет

Объектив крепится к фотоаппарату посредством байонетного соединения. На хвостовике оправы объектива имеются лепестки (обычно их три), которым соответствуют пазы во фланце камеры. При установке объектива хвостовик вставляется во фланец и запирается поворотом на небольшой угол. Несимметричность лепестков исключает затрудняет неправильную ориентацию байонета. Чтобы отсоединить объектив необходимо нажать на кнопку и повернуть его в обратную сторону. См. «Смена объектива».

Байонет Nikon F. Хвостовик объектива.

По сравнению с резьбовым соединением байонет обладает двумя основными преимуществами: во-первых, смена объективов происходит быстрее, а во-вторых, обеспечивается более точная ориентация объектива относительно камеры, что необходимо для оптимального совмещения электрических контактов и механических приводов.

Байонет Nikon F. Фланец камеры.

Помимо своей основной функции – крепления объектива к камере, – байонет должен также обеспечивать и функциональную связь между ними, согласовывая работу диафрагмы, автофокуса, стабилизатора и прочих устройств. Байонеты большинства современных фотографических систем (Canon EF, Sony E, Fujifilm X) не предполагают какой-либо механической связи между камерой и объективом – обмен информацией осуществляется исключительно через электронный интерфейс. В более традиционных байонетах (например, Nikon F) управление диафрагмой (а для старых моделей объективов ещё и автофокусом) реализовано посредством механических приводов.

Важнейшей характеристикой байонетного крепления является его рабочий отрезок. Рабочий отрезок – это расстояние от опорной поверхности объектива (или опорной поверхности фланца камеры) до фокальной плоскости, т.е. до плоскости матрицы или плёнки. Длина рабочего отрезка зависит от особенностей конструкции фотоаппарата. Так, у зеркальных камер рабочий отрезок значительно больше, чем у беззеркальных, поскольку поворотное зеркало не позволяет сделать корпус камеры слишком плоским.

Не следует путать рабочий отрезок с задним фокальным отрезком. Рабочий отрезок – это фиксированный параметр байонета, и его величина неизменна для всех камер и объективов в рамках данной фотографической системы. Задний фокальный отрезок – параметр конкретного объектива, и его величина может отличаться от величины рабочего отрезка, как в большую, так и в меньшую сторону, в зависимости от модели.

Фокусировка

В исходном положении объектив сфокусирован на бесконечность, т.е. в фокальной плоскости оказывается изображение бесконечно удалённого объекта. Чтобы сфокусировать объектив на более близких объектах, необходимо увеличить дистанцию между задней главной плоскостью объектива и плоскостью матрицы или плёнки. Иными словами, объектив должен быть как бы выдвинут навстречу объекту съёмки.

В простейших объективах с небольшим количеством элементов наводка на резкость осуществляется перемещением всего оптического блока внутри оправы объектива. Иногда движется только передняя линза. Хуже всего, когда она ещё и вращается при фокусировке, поскольку это весьма затрудняет использование поляризационных и градиентных фильтров.

В более сложных объективах применяется внутренняя фокусировка. Внешние размеры объектива в таком случае остаются неизменными, а смещение оптического центра достигается перемещением независимой группы линз внутри объектива. Частным случаем внутренней фокусировки является задняя фокусировка, при которой за наводку на резкость отвечает задняя группа элементов.

Большинство современных объективов предполагают использование автоматической фокусировки. Обычно в оправу автофокусных объективов встроен кольцевой электродвигатель (ультразвуковой или шаговый), который и приводит в движение фокусировочную группу линз. Исключение составляют лишь некоторые классические автофокусные объективы Nikon и Pentax, не имеющие собственного фокусировочного мотора. Мотор в данном случае встроен в камеру, а передача крутящего момента происходит посредством механической муфты.

Зум-объективы

Зум-объективами принято называть объективы с переменным фокусным расстоянием. Конструкция зум-объективов значительно сложнее конструкции дискретных объективов и включает ряд дополнительных оптических элементов, взаимное перемещение которых не только изменяет фокусное расстояние объектива, но и компенсирует возникающие при этом дополнительные оптические аберрации.

Отношение между максимальным и минимальным фокусным расстоянием зум-объектива называется его кратностью. Например, кратность зум-объектива с диапазоном фокусных расстояний 24-70 мм приблизительно равна: 70 ÷ 24 ≈ 3, что позволяет говорить о нём как о 3-х кратном зуме.

Оптический стабилизатор

В объективах, снабжённых оптическим стабилизатором изображения, одна из линз может при помощи электромагнитного привода перемещаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива, компенсируя тем самым вибрацию фотоаппарата и предотвращая смазывание изображения.

Об особенностях устройства и практическом применении стабилизированной оптики можно прочесть в статье: «Оптический стабилизатор. Нюансы использования IS и VR».

Светофильтры

Практически все объективы могут использоваться вместе со светофильтрами. Чаще всего фильтры накручиваются на объектив спереди, для чего в оправе объектива предусмотрена специальная резьба. Однако в тех случаях, когда передняя линза объектива отличается необычайно большим диаметром или излишне выпуклой формой, традиционное использование фильтров физически затруднено, в связи с чем и резьба для фильтров может попросту отсутствовать. Существуют два основных подхода к решению этой проблемы. Супертелеобъективы обычно снабжаются выдвижной обоймой, в которую можно вложить стандартный светофильтр небольшого диаметра, после чего обойма вставляется внутрь объектива через специальную прорезь. Многие же сверхширокоугольные объективы в принципе не совместимы со стеклянными фильтрами и вместо этого имеют на хвостовике зажимы для тонких фильтров из пластиковой плёнки. Очевидно, что как внутреннее, так и заднее расположение светофильтров исключает возможность использования прозрачных фильтров для защиты передней линзы от грязи и царапин, предъявляя к вашей аккуратности повышенные требования.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Желаю удачи!


  Дата публикации: 03.06.2015
Лицензия Creative Commons

Вернуться к разделу "Матчасть"

Перейти к полному списку статей


vasili-photo.com

Видеокамеры. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Благодаря новым технологиям сегодня удается решать многие задачи в обеспечении безопасности многих объектов, включая жилые здания. Одним из главных способов охраны объектов сейчас считается видеонаблюдение. Видеокамеры различаются по принципу работы, техническим свойствам и конструкции. Большое разнообразие камер видеонаблюдения позволяет подобрать устройство для всех сфер применения.

Виды камер по принципу действия

Сегодня существуют многие различия между видеокамерами, но главное их отличие – это метод обработки и трансляции видеосигнала. По данному признаку устройства подразделяются на 2 вида:

  1. Аналоговые.
  2. Цифровые.
Аналоговые

Используются давно (с 20 века). Конечно данная технология и конструкция этих устройств существенно поменялись, но их принцип работы по-прежнему остается таким же. В аналоговых камерах, изображение, попадая в объектив, передается на ПЗС (CCD) матрицу. Эта сложная архитектура преобразует изображение в электрический импульс. Посоле чего полученный импульс преобразуется в аналоговый сигнал, который обрабатывается процессором, усиливается и поступает на экраны обычных телевизоров или рекордеров.

Аналоговый сигнал считывается различными устройствами, потому что он такой же, как обычный телевизионный сигнала PAL или NTSC, который принимает любой телевизор.

Аналоговые устройства обладают достоинствами:
  • Высокая степень надёжности.
  • Просты в установке, подключении и настройке.
  • Не возникает задержек во время трансляции.
  • Недорого стоят.
  • Совместимы с системами различных производителей.
  • Могут комплектоваться микрофонами для записи звука.
Минусы:
  • Не защищены от постороннего вмешательства.
  • Могут транслировать сигнал только с помощью кабеля.
  • Часто возникают помехи при подключении с помощью не специализированных кабелей.
  • Не могут транслировать видеосигнал через интернет, а также не могут подключаться к ПК.
  • Картинка низкого качества.
Цифровые

Принцип работы цифровых устройств отличается от аналоговых тем, что видеосигнал конвертируется в цифровой при помощи специального аналого-цифрового преобразователя и сжимается в один из существующих видеоформатов, часто используют JPEG, MPEG-4 и H.264 формат.

В конструкцию цифровой видеокамеры входит процессор, оперативная и постоянная память, а также Wi Fi-модуль и сетевой интерфейс Ethernet. В отличие от аналоговых устройств, цифровые устройства транслируют не видеосигнал, а поток цифровых данных, который легко передается по интернету.

С помощью технологии РоЕ питание может осуществляться по кабелю (витая пара). Они обладают большой чувствительностью и многократным зумом. Цифровую информацию проще хранить, и она легко поддается любой обработке.

Достоинства:
  • Оснащаются микрофоном и динамиком, поэтому можно записывать звук и связываться с нарушителями без подключения других устройств.
  • Могут использоваться на улице и в любых зданиях.
  • Оснащаются процессором, оперативкой и ПО, поэтому можно делать циклическую запись.
  • Миникамеры с датчиком движения можно настроить так, что они будут срабатывать после реагирования датчика.
  • Большая степень защиты от постороннего вмешательства.
Основные недостатки цифровых камер:
  • Большая стоимость.
  • В процессе записи пропускаются незначительные фрагменты видеозаписи.
AHD камеры

В AHD-устройствах хорошо совмещены преимущества аналоговых и цифровых типов камер. Они оснащаются матрицей большого разрешения, снимающей качественную картинку в формате 720р и HD 1080p. При этом в них применяется шумоподавление, позволяющее добиться высочайшего качества записи в мало освещённых местах. Камеры данного типа позволяют качественно вести съемку объектов на удаленности до 500 м.

Разновидности камер по функциональности

По функциональности это оборудование можно разделить на группы. Не стоит рассматривать разнообразные шпионские камеры скрытого видеонаблюдения (выполненные в форме ручек, зажигалок и остальных аксессуаров), потому что они запрещены законодательством нашей страны.

Wi Fi видеокамеры

Передают видеосигнал с помощью беспроводного канала wi-fi, по которому картинка поступает на компьютер, роутер и современные мобильные устройства. Видеозапись может записываться на внутренний жесткий диск ПК или мобильного гаджета, или передаваться в сеть роутером.

Автономные видеокамеры с накопителем

Оснащаются аккумуляторами или батарейками. Для увеличения времени записи можно использовать и зарядные устройства, позволяющие устранять их основной минус – небольшой срок автономной работы (1-4 ч). Устройства этого типа записывают происходящее на CD накопитель или флешку. Потом для просмотра видеозаписи достаточно подключить съемный накопитель в компьютер, и запустить требуемый видеофайл в медиапроигрывателе.

Преимуществом этих камер является их миниатюрность и отсутствие проводов, что требуется для скрытой съемки объектов.

Микрокамеры

Видеокамеры данного типа самые миниатюрные, поэтому часто производители делают их в бескорпусном варианте. Благодаря маленьким размерам данное оборудование может встраиваться в элементы интерьера помещений (розетки, люстры и т.д.). Питаются микрокамеры тоже от аккумуляторов и блоков питания.

Устройство и технические параметры
Все видеокамеры — это высокотехнологичная аппаратура, состоящая из:
  • Объективов, состоящих из линз, фокусирующих картинку на фотоприемник (матрицу).
  • Матриц — фотоприемников, снимающих изображение и преобразующих его в электрические сигналы.
  • Видеопроцессоров — обеспечивающих обработку поступающих с матрицы сигналов в видеосигнал, передающийся в последствие по кабелю или wi-fi на экран.
  • Инфракрасной подсветки, позволяющей снимать объекты ночью, а также датчиков движения и звука, которые обеспечивают автоматическое включение устройства при появлении в радиусе их действия различных объектов.
Основные параметры:
  • Метод обработки сигнала (аналоговый или цифровой).
  • Угол обзора, зависит от размера матрицы.
  • Разрешение изображения.
  • Чувствительность (уровень освещенности).
  • Тип электропитания (от аккумуляторов или адаптеры питания).
  • Тип связи (провод или Wi Fi-модуль) и т.д.
Как выбрать

В процессе выбора видеокамеры требуется учитывать особенности ее эксплуатации и поставленной цели.

Например, для установки камер на улице нужно учитывать допустимые рабочие температуры устройства, а также их устойчивость к различным природным воздействиям (дождь, пыль, солнце и т.д.). Необходимо учесть и возможное изменение удаленности объектов, поэтому следует выбирать с автоматической фокусировкой.

Если устройство будет использоваться в темном помещении, то лучше подойдут камеры с чувствительной матрицей и ИК подсветкой.

Также хорошим качеством устройства является видеозапись в цветном и черно-белом режиме, а также автоматическое переключение в необходимый вариант записи при изменении освещения. Например, ночью данные устройства видеозаписи сами переключаются в режим монохромной съемки и задействуют ИК подсветку, поэтому удается сохранить качество видеоизображения (чувствительность матрицы в черно-белом режиме выше), так как при цветной ночной съемке на изображении будут появляться различные помехи.

Если нужно максимально замаскировать оборудование, то требуется выбирать беспроводные микрокамеры, потому что не придется прятать где-либо кабель.

Что говорит законодательство РФ о скрытом видеонаблюдении

Есть перечень запретов в нашей стране, не позволяющих вести скрытую съемку в некоторых случаях. Также за реализацию и использование некоторых скрытых устройств по закону предусмотрено уголовное наказание (по статье 138 ч. 1 могут лишить свободы на срок до 4 лет). Такими являются все устройства установленные в бытовые предметы микрокамеры: зажигалки, часы и т.д.

Также запрещено использовать камеры, обладающие следующими параметрами:
  • Имеющие выносной глазок pin hole.
  • Способные делать съемку при освещенности меньше 0,01 Лк.

В любых законах имеются разные лазейки, поэтому они есть и в данном – скрытые видеокамеры запрещается монтировать в бытовые предметы, но в перекрытиях и стенах по закону использовать их разрешено.

В любом случае, перед монтажом скрытых камер, требуется изучить действующее законодательство. К примеру, оно разрешает вести скрытое наблюдение в своем жилье для контроля за работой домработниц, нянечек, других работников и т.д. Конечно они могут написать заявление и подать его в прокуратуру или суд, но любой адвокат быстро докажет законность ваших действий.

Но если скрытая съемка ведется на улице, то нужно установить угол обзора камер так, чтобы соседи не были в поле её действия, так как по закону это считается вмешательством в частную жизнь граждан.

Оборудование видеонаблюдения запрещается ставить и в общественных местах (подъезды, заправки, стоянки и т.д.), так как это разрешается делать только по постановлению суда. В этих случаях разрешается использовать для видеонаблюдения обычные видеокамеры, при этом обязательно нужно размещать информацию о том, что идет видеонаблюдение.

Похожие темы:

electrosam.ru

Устройство и принцип работы объектива

Свет попадает на матрицу цифрового фотоаппарата через оптическую систему, основными составляющими которой являются объектив, видоискатель и устройство автоматической фокусировки. Оптическая система собирает лучи света и проецирует изображение на плоскость. Объектив, безусловно, занимает центральное место в оптической системе цифровой камеры, поскольку именно от его характеристик и качества изготовления зависят детальность и резкость получаемого на светочувствительном носителе изображения.

Широкий выбор объективов для цифровой фототехники определяет разнообразие возможностей для реализации творческих идей и задумок фотографа. Несмотря на то, что объектив является одним из важнейших узлов фотоаппарата, его основные принципы работы и устройство мало изменились за десятилетия с момента появления первой пленочной камеры.

Принцип работы объектива фотоаппарата основан на одном из главных оптических свойств света – преломлении световых лучей при прохождении границы сред с разными плотностями. Это свойство прекрасно заметно, например, при размешивании сахара в чашке с чаем. Глядя в чашку, мы можем заметить, как ложка, который мы помешиваем сахар, оказывается точно надломленной на границе воды и воздуха. Это оптическое свойство обуславливается тем простым фактом, что скорость распространения света в воде меньше, чем скорость распространения световых лучей в воздухе.

Еще более впечатляющий эффект преломления наблюдается при прохождении света сквозь границу воздуха и стекла, особенно при определенном радиусе искривления стекла. В объективе цифровой камеры свет преломляется при прохождении через прозрачную полированную поверхность стекла линзы, то есть на границе «воздух — оптическое тело». В результате преломления светового потока объектив проецирует на светочувствительном элементе фотоаппарата (матрице) геометрически правильное, резкое изображение снимаемых объектов по всему полю кадра.

Получаемое таким способом световое изображение не должно содержать каких-либо искажений формы, яркости или цвета фотографируемых объектов. Однако явления преломления света в объективе фотоаппарата нередко сопровождаются возникновением так называемых аберраций (искажений изображения). Для того, чтобы снизить эти проявления, сказывающиеся негативно на качестве изображения, в современных оптических системах применяются разнообразные приемы, связанные, в частности, с увеличением числа линз в объективе.

Конструкция объектива

Объектив является сложным оптическим устройством, которое конструктивно состоит из следующих основных элементов: системы линз и сферических зеркал, изготовленных из специального оптического стекла, металлической оправы и диафрагмы. В лицевой части объектива располагается оптическая линза, основное предназначение которой состоит в сборе световых лучей. Внутри объектива размешаются уже другие оптические линзы и сферические зеркала, которые отвечают за последующее преломление света и дальнейшее формирование изображения.

Объектив Nikon DX 16-85mm f/3.5-5.6G ED VR AF-S Nikkor

 Количество линз или оптических элементов в конструкции современных объективов может быть разным. При этом они могут быть соединены друг с другом или, наоборот, разделены воздушным пространством. В простейших объективах используется система, состоящая из одной — трех линз. А в высококачественных и дорогих объективах количество оптических элементов, выполненных из различных сортов стекла, может достигать десяти и более.

Объектив Объектив Nikon DX 16-85mm f/3.5-5.6G ED VR AF-S Nikkor в разрезе

Оптическое стекло, используемое при изготовлении объективов, отличается идеальной прозрачностью и гладкостью, для него недопустимо наличие каких-либо пузырьков и короблений, ведь онимогут привести к искажению изображения. В конструкции современных объективов применяются особые асферические линзы, которые способны лучше справляться с разнообразными оптическими аберрациями. Такие асферические линзы довольно часто используются, в частности, в устройстве широкоугольной оптики.

Положение линз в объективе должно быть выдержано с точностью до тысячных долей миллиметра, чтобы создаваемое оптическое изображение было максимально резким и четким. В объективе, состоящем из нескольких линз, крайне важно, чтобы оптическая ось каждой отдельной линзы идеально совпадала с оптическими осями всех других линз. Только таким образом может быть достигнуто получение качественного изображения.

Высокая точность взаимного расположения линз в объективе достигается за счет крепления линз в металлической оправе. То есть оправа – это не просто корпус объектива, а компонент, обеспечивающий необходимое расстояние между линзами, а также защиту оптических элементов от механических и климатических воздействий. Оправа выполняется под конкретный тип камеры и ее соединения с объективом.

 Большая часть объективов состоит из двух частей: основной металлической оправы, в которой размещаются все оптические детали и диафрагма, и переходной оправы, служащей для осевого перемещения основной оправы и ее соединения с камерой. Переходная оправа обычно имеет несколько кольцеобразных деталей. В результате поворота одного из таких колец обеспечивается осевое перемещение той части металлической оправы, в которой укреплен основной блок объектива. Конструкция оправ объектива предполагает возможность ручного или автоматического изменения диафрагмы, то есть регулируемого по величине отверстия, способного изменять количество световых лучей, проходящих через объектив на матрицу цифрового фотоаппарата.

Шестилепестковая диафрагма

Диафрагма в объективе представляет собой светонепроницаемую заслонку с небольшим отверстием в центре, которая просто отсекает световые лучи, проходящие сквозь края линзы. Такая заслонка в подавляющем большинстве объективов состоит из тонких металлических лепестков серповидной формы, установленных по окружности между линзами объектива. Эти лепестки диафрагмы могут поворачиваться одновременно друг с другом, двигаясь в пространство между линзами или выходя из него. Диафрагма служит для изменения глубины резко изображаемого пространства. Уменьшая размер диафрагменного отверстия, мы можем повысить резкость кадра.

Элементы объектива (источник electrogor.ru)

В устройство объектива входит и фокусировочное кольцо. Оно используется для  ручной наводки объектива на резкость. Вращая кольцо объектива, фотограф может сделать резким либо передний, либо задний план. Если же объектив снабжен функцией автофокуса, то фокусировочное кольцо вращается автоматически благодаря специальному мотору. При нажатии на затвор камеры объектив автоматически фокусируется на резкость по центральному участку кадра. Фиксирование фокусировки обычно происходит при нажатии кнопки спуска до половины.

 В современных объективах ведущих производителей применяется ультразвуковой привод фокусировки (USM), встроенный непосредственно в объектив. Благодаря ему обеспечивается очень быстрая скорость работы фокусировки. Существуют объективы и с так называемым отверточным приводом, который механически связывает объектив и фотоаппарат. Такая система работает более медленно и шумно.

Типы ультразвуковых приводов фокусировки объективов Canon

Помимо автофокуса, в конструкции объектива часто встраивается и механизм стабилизации, который компенсирует дрожание камеры при увеличенных выдержках, тем самым, давая фотографу возможность получать резкие кадры в условиях недостаточной освещенности без использования штатива. Объектив с переменным фокусным расстоянием имеет специальное кольцо трансфокатора, используемое для изменения фокусного расстояния. С помощью такого кольца можно приблизить или отдалить снимаемый объект в кадре.

Оправа объектива может составлять одно целое с камерой только в том случае, если объектив жестко встроен в фотоаппарат. В цифровых же камерах, рассчитанных на использование сменных объективов, применяется система крепления объектива — байонет. Такие системы крепления объектива к камере у каждого производителя свои собственные, хотя существуют и некоторые открытые стандарты байонета. Размеры и форма байонета зависят от типа камеры, к которой крепится объектив. Сам объектив может, в свою очередь, предоставлять возможность для установки разнообразных фильтров. Для этого он оснащается специальной резьбой, расположенной вокруг внешней линзы. Именно на эту резьбу и прикручиваются различные фильтры и другие аксессуары для объективов.

 Характеристики объектива

Объективы характеризуются двумя основными параметрами – светосилой и фокусным расстоянием. Как правило, значения этих параметров указываются на передней части оправы любого объектива. Светосила определяет яркость создаваемого объективом оптического изображения, то есть иными словами служит показателем способности объектива пропускать свет. Чем больше света проходит через объектив, тем, соответственно, выше его светосила.

Преимущество объективов, обладающих высокой светосилой, заключается в том, что они позволяют вести съемку в условиях недостаточной освещенности и предоставляют фотографу больше свободы в выборе экспозиционных параметров съемки. Но если снимаемый объект освещен достаточно хорошо, то светосильный объектив будет уже не помощником, а скорее помехой. Высокая яркость создаваемого им изображения обеспечит переэкспонирование матрицы фотоаппарата.

Фокусное расстояние, в свою очередь, характеризует масштаб изображения, проецируемого объективом на матрицу цифровой камеры. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем более «приближенное» и крупное изображение получится при съемке одного и того же объекта. Меньшее фокусное расстояние позволяет охватить большее поле обзора и уместить, таким образом, на одной фотографии широкую панораму.

Фокусное расстояние 24 мм ( в 35-мм эквиваленте)

От фокусного расстояния объектива напрямую зависит не только охват кадра и угол обзора, но и перспектива снимка. В частности, увеличение фокусного расстояния позволяет сделать задний план более крупным, приблизить его к переднему и сгладить разницу в расстоянии. Наоборот, уменьшение фокусного расстояния дает возможность сделать задний план визуально дальше и мельче, усиливая ощущения перспективы на снимке.

Фокусное расстояние 360 мм ( в 35-мм эквиваленте)

В зависимости от фокусного расстояния принято классифицировать объективы на следующие виды:

 — Стандартные (фокусное расстояние от 40 до 50 мм)

 Стандартным принято называть объектив с фокусным расстоянием, примерно равным диагонали кадра. С помощью стандартного объектива получается изображение, приближенное к тому, каким картинку видит человеческий глаз. То есть стандартные объективы нейтральны по своему действию  и не обеспечивают никаких эффектов. Такие объективы широко применяются для съемки портретов, поскольку они не допускают искажения лиц.

 — Широкоугольные (фокусное расстояние от 12 до 35 мм)

 Широкоугольные объективы имеют короткое фокусное расстояния и широкий угол обзора, что позволяет использовать их в тех случаях, когда требуется увеличенный угол зрения. Например, при съемке пейзажей или архитектуры, где широкоугольный объектив дает возможность подчеркнуть перспективу пространства в кадре. Они также оказываются очень удобными при съемке в ограниченном пространстве благодаря своему широкому полю зрения.

 — Телеобъективы (фокусное расстояние от 200 мм и более)

Для съемки удаленных объектов применяются телеобъективы. Благодаря небольшому углу обзора телеобъектив позволяет акцентировать внимание на основном объекте съемки, отсекая из кадра или размывая до неузнаваемости все лишнее. Телеобъективы способны сокращать расстояние между передним и задним планами, буквально «сплющивая» перспективу. Такие объективы гораздо более восприимчивы к дрожанию или малейшим вибрациям камеры, поэтому их использование практически немыслимо без надежного штатива.

 Помимо этих типов, выделяют и другие объективы специального назначения. В частности, макрообъективы или объективы «фиш-ай».

 Напоследок стоит сказать о некоторой специфике объективов, предназначенных именно для цифровых фотоаппаратов. Дело в том, что фотопленка может практически одинаково воспринимать как свет, падающий на ее поверхность под нормальным углом, так и косые световые лучи. Поэтому для определения качества объектива для пленочного аппарата нужно было лишь провести тестовую съемку и отпечатать фотографии большого формата, чтобы увидеть готовый результат.

 Цифровая же фототехника характеризуется тем, что светочувствительный элемент (матрица) гораздо критичнее относится к углу падения световых лучей. И если лучи падают на поверхность матрицы под острым углом, то некоторая часть света просто не попадает на светочувствительную поверхность. В результате, при использовании некоторых объективов изображение по краям кадра теряет четкость, в других же случаях начинают проявляться заметные цветовые артефакты.

 Чтобы решить эту проблему, производители объективов для цифровых фотоаппаратов стараются сегодня применять системы из нескольких  линз и оптических элементов в конструкции оптики. Однако в этом случае приходится добиваться того, чтобы центр симметрии каждого оптического элемента идеально совпадал с оптическими осями других линз. Если этого не удается достичь, то неминуемо возникают различные геометрические аберрации и искажения, также портящие снимок.

 Поэтому производство фотографических объективов в современных условиях отличается  высокой степенью сложности и требует очень высокой точности изготовления. Такую точность при изготовлении линз и сборке объективов удается достигнуть только за счет использования на производственных предприятиях роботизированных сборочных аппаратов.

  Источник: Фотокомок.ру – тесты и обзоры фотоаппаратов (при цитировании или копировании активная ссылка обязательна)

www.fotokomok.ru

Какой объектив нужен для камеры видеонаблюдения

 

Тип объектива

Современные объективы подразделяются на 3 основных типа, и от этого зависят их характеристики:

  1. Монофокальные. По-другому их еще называют статическими или фиксированными. Это объясняется тем, что величина фокусного расстояния зафиксирована и не может меняться, например, 3,6 мм, 12 мм и так далее. Они просты в установке и стоят сравнительно недорого, но произвести фокусировку на объекте или изменить угол обзора в этом случае не удастся. Видеокамера, оснащенная таким объективом, прекрасно подойдет для того, чтобы быть установленной в углу и охватывать область 10 на 10 метров.
  2. Варифокальные. Они уже позволяют регулировать такие критерии, как фокусное расстояние и угол обзора. Другое дело, что это происходит в диапазоне значений, например 3,6 мм – 8 мм. Конечно, для них свойственна уже большая универсальность, но и стоят они дороже монофокальных. Чтобы производить настройку, понадобится выполнить ручную фокусировку.
  3. Трансфокаторные, или зум-объективы, - это самые универсальные устройства. Дают возможность регулировки угла обзора, а также масштабирования выбранного участка объекта. Особенно востребованы в случае применения поворотных видеокамер, поскольку множество параметров можно изменять дистанционно, при помощи пульта управления. По своей стоимости относятся к наиболее дорогим объективам.

Казалось бы, однозначно стоит делать выбор в пользу объективов с переменным значением фокуса. Но они обладают и определенными недостатками, кроме своей высокой цены. Прежде всего, его необходимо настраивать, а это довольно непростой процесс, особенно, для тех, у кого нет опыта в этом деле. Надо обнаружить оптимальное соотношение фокусного расстояния и резкости, а также применять светофильтры для затемнения картинки, ведь запись будет вестись и в темное время суток.

Кроме того, объективы с регулировкой фокусного расстояния отличаются худшей светосилой, а об этом продавцы зачастую не говорят ничего. На практике оказывается, что такое оборудование передает плохую картинку в сумерках, которая намного хуже той, что была сделана при свете. В процессе эксплуатации у таких объективов часто случается расфокусировка – это происходит из-за неблагоприятных климатических факторов и внешнего воздействия. Так что, сократить затраты на создание видеонаблюдения вполне возможно, если нет настоящей необходимости в покупке варио- и трансфокальных объективов.

Материал корпуса объектива и его линз

С одной стороны, материал, из которого выполнен корпус объектива, никакого влияния на качество записи не оказывает. Но пластиковый корпус может легко подвергаться деформации при малейшем ударе. Это со временем приведет к перекашиванию линз, находящихся внутри. Это, в свою очередь, вызовет изменение углов обзора или снижения разрешения.

Что касается самих линз, то они могут быть выполнены также из пластика. В этом случае они будут стоить дешевле, но со временем могут помутнеть. Это не сможет не сказаться на качестве картинки, которую фокусирует объектив.

Разрешение и формат матрицы

Чаще всего для видеонаблюдения применяются форматы матриц от 1/3 до ½. Объектив надо подбирать так, чтобы он соответствовал этому формату или был даже большим. Что будет в случае несоответствия? Даже на минимальном фокусном расстоянии по углам проявятся черные пятна.

Производители объективов обозначают их разрешение так, чтобы можно было понять, подходит ли по этому параметру объектив камере, в которой он будет использоваться. Но реальное разрешение объективов указывается не в мегапикселях, а в виде «линии/мм». Еще один критерий – это разрешение по краям картинки.

Линзы изготавливаются таким образом, что оптическое разрешение снижается к краям объектива по сравнению с центром. Поэтому при выборе нужно уточнять, насколько оптика может создавать высокое разрешение не только по центру, но и по краям.

Фокусное расстояние и угол зрения

Этот показатель должен подбираться под размер участка наблюдения. Например, если в объектив камеры попадут другие хорошо освещенные предметы вблизи, то в таком случае время экспозиции будет автоматически уменьшено согласно усредненному показателю освещенности в кадре.

Фокусное расстояние считается важнейшим аспектом, определяющим, насколько широко и далеко будет видеть видеокамера. Его измеряют в миллиметрах – это расстояние я между крайней точкой объектива и видеоматрицей, на которую передается изображение. Самое частое значение фокусного расстояния в современных камерах – это 3,6 мм. Это примерно подобно тому углу зрения, которым обладает человеческий глаз.

Такие объективы широко использованы в небольших офисных либо жилых помещениях. Но, при выборе фокусного расстояния для наблюдения, надо понимать, что, чем меньшим оно будет, тем большую зону обзора сможет охватывать камера. Чем большим будет фокусное расстояние объектива, тем более детальной будет картинка, но меньшей – зона охвата.

Если необходим общий обзор территории на объекте, лучше обратить внимание на широкоугольные объективы. Внутри объектов, когда требуется распознать небольшие детали, пригодится большое фокусное расстояние.

Такой показатель, как угол зрения изделия, говорит нам о том, насколько значительным будет охват площади объективом в процессе съемки. В случае с широким углом, обычно речь идет об объективах, чье фокусное расстояние до 3,6 мм. Они охватывают большую территорию, но за счет ухудшения качества детализации.

Для того, чтобы заранее определить требуемый угол обзора объектива, надо выбрать пару предполагаемых точек на изображении. После этого они соединяются прямой линией с местом, где будет располагаться камера и замеряется угол между данными прямыми.

 

Посмотрите наше видео, где есть блок, посвящённый подбору объективов для камер видеонаблюдения:

 

Параметры диафрагмы объектива

Этот элемент отвечает за регулировку объема светового потока, который попадает на видеоматрицу. Простые модели отличаются фиксированным значением диафрагмы, другими словами, они не годятся для видеозаписи на тех объектах, где часто меняется показатель освещенности – например, внутри помещений.

Другие объективы могут «похвастаться» автоматической диафрагмой. Она представляет собой мини-двигатель, крепящийся к объективу и изменяющий количество проходящего света. Благодаря такой опции можно добиваться более высокого качества изображения, даже при недостаточном освещении. Объективы с автоматической диафрагмой применяются для наружного видеонаблюдения.

Существует и такой параметр, который именуется числом диафрагмы – другими словами, оно обозначает критерий светосилы объектива. Чем это число будет меньшим, тем более объектив подходит для ведения съемки при плохом освещении, потому что диафрагма будет максимально открытой.

Как регулировать диафрагму, а, другими словами, количество проникающего света? При ручной регулировке необходимо проворачивать ее кольцо до того момента, пока на картинке не будут как следует различаться разнообразные оттенки. Если камера будет работать снаружи здания, то лучше всего купить объектив с автоматической диафрагмой, поскольку ни у кого не хватит терпения постоянно заниматься регулировкой по нескольку раз на день.

Мегапиксельные объективы

Это оборудование получило распространение благодаря все большей популярности IP-камер. Они отличаются полным разрешением и высокой контрастностью. Достигается это особым качеством основных элементов. Ведущие известные производители используют в своих изделиях стеклянные линзы, подлежащие сверхтонкой шлифовке. Если правильно подобрать сочетание линз и тщательно рассчитать механические свойства конструкции, это позволит сделать оборудование максимально точным.

Такие объективы отличаются сверхпрочным корпусом, который надежно защищает оборудование от толчков, ударов, вибраций, а также от неблагоприятной температуры окружающей среды. Даже в условиях слабой освещенности они гарантируют крайне четкое изображение благодаря своей широкой апертуре. Распознавание изображений получается предельно точным с одновременным снижением уровня искажений.

Основное преимущество такого оборудования связано с его повышенной разрешающей способностью. Даже в случае с камерой высокого разрешения обычный объектив будет ухудшать ее реальное разрешение. А вот мегапиксельный аналог отлично справится с прекрасной детализацией, особенно по углам картинки.

Кроме того, такое оборудование оснащается опцией ИК-коррекции. Это важный параметр, который в случае с камерами типа «день и ночь» предотвратит расфокусировку картинки при переходе камеры на ночную запись.

Самые популярные объективы

На практике заказчики чаще всего выбирают оборудование с универсальными параметрами, простое в эксплуатации и настройках. Оно оснащается автоматической регулировкой диафрагмы, а объектив вариофокального типа со сменой фокусного расстояния. Выбор угла обзора зависит от того места, где будет установлена видеокамера:

  • узкоугольный объектив (3-30°) применяют по периметру сооружения, для ведения записи в коридорах, на лестницах, вдоль заборов и ограждений;
  • средний угол обзора составляет 30-70°. Такое оборудование найдет себя при наблюдении за прилегающей территорией, а также в помещениях средней площади;
  • широкоугольный объектив (угол 70-95°) отлично проявит себя при наблюдении за входной дверью или в помещении с размерами 10 Х 10 метров.

На самом деле, выстроить эффективную систему видеонаблюдения, не переплачивая за это баснословных денежных средств, весьма непросто. Заказчик должен четко понимать, что в создании изображения высокого качества принимает участие не только сама камера, но и ее объектив.

securtv.ru

Объективы, часть II. Характеристики и свойства объективов


Читайте также:


Резкость объектива: что это

Объективы, часть II. Характеристики и свойства объективов

Насколько объектив резкий? Насколько четкое изображение он может дать? На этот вопрос отвечает разрешающая способность объектива. Мы уже сталкивались с понятием разрешения в контексте цифрового изображения. Мы выяснили, что чем выше разрешение цифрового изображения, тем оно более качественное, более детализированное. В случае с объективом все то же самое. Чем выше его разрешающая способность, тем более детализированную картинку можно получить с этого объектива. Однако, разрешение объектива измеряется совсем иначе, не в количестве точек (как в случае с цифровым изображением). Ведь объектив проецирует на матрицу фотоаппарата изображение, не разбитое на мелкие элементы-пиксели. И его разрешение поэтому измерить сложнее. Тем более, резкость объектива будет зависеть от диафрагмы, на которой ведется съемка, а в случае с зум-объективами, еще и от выбранного фокусного расстояния. Чтобы дать общую характеристику резкости объектива, проводится целое лабораторное исследование, а по его итогам составляются так называемые графики MTF. О том, как читают графики MTF, а также с самими графиками по каждому объективу Nikon, можно ознакомиться на официальном сайте Nikon: https://nikoneurope-ru.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/27512

Однако фотограф работает не в лабораторных условиях, и на резкости итогового изображения влияет масса побочных факторов как технического характера (например, высокое ISO, неправильная выдержка, неточность фокусировки, нехватка глубины резкости), так и прочие обстоятельства. Например, передняя линза объектива может быть загрязнена, при ярком солнце объектив может поймать блик, резкость объектива может портить защитный светофильтр или другие насадки, при фотографировании на улице может быть смог или туман, очень часто резкость кадров портится некорректной компьютерной обработкой.

Поэтому лучше всего о резкости объектива судить не по графикам, а по корректно снятым фотографиям с этого объектива. Ведь оценивать свои фотографии мы будем не математически, а собственными глазами и чувствами.

В интернете сегодня очень много примеров снимков с любой оптики. Их можно найти как на официальных сайтах производителей объективов, так и в тестах, на популярных фотохостингах. Например, на сайте Pixel-Peeper.com собраны миллионы снимков, сделанных пользователями фотохостинга Fliсkr на ту или иную фототехнику.

Снимок, по которому можно оценить резкость объектива. Кадр не смазался на слишком длинной выдержке, фокусировка точна, минимальный уровень цифрового шума.

Снимок, по которому можно оценить резкость объектива. Кадр не смазался на слишком длинной выдержке, фокусировка точна, минимальный уровень цифрового шума.

По этому снимку невозможно оценить резкость объектива. Объект съемки немного смазался в движении, очень много цифровых шумов из-за высокого ISO. Да и в точности фокусировки уверенности нет.

По этому снимку невозможно оценить резкость объектива. Объект съемки немного смазался в движении, очень много цифровых шумов из-за высокого ISO. Да и в точности фокусировки уверенности нет.

Кстати, посмотрев в интернете примеры снимков на тот или иной объектив, мы еще раз убедимся в том, что даже на самый качественный объектив можно снять плохой кадр — всё зависит от навыков фотографа. Чтобы оценить резкость изображения по фотопримерам, стоит обратить внимание как на центр кадра, так и на его края. В центре кадра объектив всегда имеет самое высокое разрешение, тогда как к его краям оно может заметно снижаться. В самом факте небольшого снижения резкости к краю кадра нет ничего страшного: в конце концов на самом краю фотографии редко располагают значимые объекты. При оценке резкости объектива стоит иметь в виду, что при максимально открытой диафрагме резкость изображения зачастую не так высока, как при F8-F11. На более закрытых диафрагмах резкость опять начинает постепенно снижаться. Поэтому не стоит без необходимости использовать диафрагмы F16-F32.

Если разрешающей способности объектива будет не хватать при практическом его использовании, при полном увеличении снимков мы увидим, что даже с абсолютно точной фокусировкой они будут давать не совсем резкое изображение. Часто в таком случае фотографы говорят “объектив мылит”. “Мылят” частенько самые простые, недорогие объективы, например “китовые”, поставляющиеся в комплекте с камерой. Безусловно, и на “китовую” оптику можно получать прекрасные снимки, однако продвинутые фотографы предпочитают по мере возможности сменить их на более совершенные модели объективов в зависимости от своих задач.

Сравним на фотопримере резкость трех объективов разных классов: зума начального уровня, профессионального зум-объектива и фикс-объектива. Мы выбрали типичных представителей каждого класса, так что результаты сравнения будут в той или иной мере характерны для всех представителей этих категорий оптики. Все кадры сделаны на фотоаппарат Nikon D5300 при диафрагме F8, то есть на пике резкости данных объективов. Сравним фрагменты из центра изображения при 100% увеличении.

По этому снимку невозможно оценить резкость объектива. Объект съемки немного смазался в движении, очень много цифровых шумов из-за высокого ISO. Да и в точности фокусировки уверенности нет. Зум-объектив начального уровня. Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

Зум-объектив начального уровня. Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

Зум-объектив профессионального класса Nikon 70-200mm f/4G ED AF-S VR Nikkor

Зум-объектив профессионального класса Nikon 70-200mm f/4G ED AF-S VR Nikkor

Объектив с постоянным фокусным расстоянием Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor

Объектив с постоянным фокусным расстоянием Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor

Каждый фотограф решает для себя сам: какой резкости ему достаточно для своих задач и выбирает соответствующую оптику. О выборе оптики для тех или иных видов фотосъемки мы поговорим еще не раз в следующих уроках. Уже сейчас можно ознакомиться с материалами рубрики “Как это снято?”, чтобы увидеть какими объективами снимают в тех или иных ситуациях.

Субъективные характеристики: “Рисунок” объектива и красота боке

Эти характеристики называются субъективными потому, что их нельзя измерить и оцениваются фотографами исходя из собственных вкусов и творческого опыта. Множество фотографов, особенно занятых не творческой, а технической фотографией вообще не интересуют такие понятия как “рисунок” и боке.

Поскольку каждая модель объектива имеет ту или иную оптическую систему, проецируемое ими на матрицу изображение может различаться не только по резкости, но и по своему художественному характеру. Такой характер изображения, даваемого объективом, фотографы называют “рисунком”. С понятием рисунка соседствует понятие “боке”. Боке — зона нерезкости на фото. Различные объективы дают различное боке. Характер боке зависит от оптической системы объектива и от устройства его механизма диафрагмы. Считается, что чем круглее будет отверстие диафрагмы, тем приятнее получится боке и тем более правильную форму будут иметь круглые блики от точечных источников света на фоне. Производители часто устанавливают в объектив специальные скругленные лепестки диафрагмы для получения красивого боке.

Понятия рисунок и боке чаще всего используются применительно к светосильной оптике и объективам с постоянным фокусным расстоянием, так как считается, что такие объективы обладают ярко выраженным, характерным рисунком. У какого объектива красивее рисунок и лучше боке — решает каждый фотограф сам для себя.

 Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor при его максимально открытой диафрагме.

Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor при его максимально открытой диафрагме.

Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor при максимально открытой диафрагме.

Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor при максимально открытой диафрагме.

Устройство объектива фотоаппарата и органы управления.

Разберемся с тем, какие детали и органы управления расположены на объективе и зачем они нужны.

Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor

Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor

Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

  1. Байонетное крепление. При помощи него объектив устанавливается на фотоаппарат.

  2. Название объектива. Чуть ниже мы научимся расшифровывать все обозначения, используемые в названиях объективов Nikon.

  3. Переключатель между автоматической (A) и ручной (M) фокусировкой объектива.

  4. Включение и выключение оптического стабилизатора (VR — Vibration Reduction) объектива. Имеется только на объективах, оснащенных этим самым стабилизатором.

  5. Кольцо фокусировки. Необходимо для ручной фокусировки объектива.

  6. Шкала выбранного фокусного расстояния. Есть на большинстве зум-объективов, за исключением самых простых. На объективах с постоянным фокусным расстоянием тоже отсутствует за ненадобностью.

  7. Кольцо зумирования. Имеется только у зум-объективов. Необходимо для смены фокусных расстояний объектива (а вместе с этим и угла обзора объектива).

  8. Крепление для бленды. Бленда — это своеобразный “козырёк”, защищающий его переднюю линзу от бликов, которые могут возникнуть при съемке на ярком солнце. Помимо этого, бленда может выполнять защитную функцию, делая переднюю линзу объектива более труднодоступной для пальцев рук и защищая ее от физических повреждений при падении объектива.

  9. Резьба для установки светофильтров на объектив. Каждый объектив имеет определенный диаметр резьбы. Измеряется этот диаметр в миллиметрах: 52 мм, 67 мм, 72 мм, 77 мм. Под каждый диаметр резьбы выпускаются специальные светофильтры. Самый распространенный светофильтр — защитный. Его функция — защищать переднюю линзу объектива от механических повреждений. Светофильтрам будет посвящен отдельный урок, ведь это весьма обширная тема. Как узнать диаметр резьбы под светофильтр вашего объектива? Обычно он написан рядом с его передней линзой. Если же вдруг там он не написан, всегда можно найти характеристики объектива в интернете или инструкции к нему. Помимо этого, можно посмотреть на обратную сторону крышки от объектива. На них часто указан диаметр.

Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

10.Шкала дистанции фокусировки. Есть не на всех объективах. Помогает понять, на какую дистанцию сейчас сфокусирован объектив. Особенно полезна при предметной, пейзажной фотосъемке.

Читаем название объектива. Технологии объективов Nikon

Пример названия объектива

Пример названия объектива

Какое фокусное расстояние у объектива, какая светосила? Подойдет ли он к вашей фотокамере? Всё это можно узнать из названия объектива. Научимся его читать. Прежде всего, в названии объектива указан производитель. Объективы производства компании Nikon называются Nikkor — это фирменное название семейства оптики. В названии объектива это слово может употребляться наравне с названием фирмы-производителя.

Остальное название объектива строится из аббревиатур, обозначающих те или иные технологии и стандарты, и числовых характеристик: фокусное расстояние и светосила.

Мы уже знаем, что фокусное расстояние объектива обозначается в миллиметрах. В случае с зум-объективами указывается самое короткое и самое длинное фокусное расстояние данного через тире. Например: “18 — 55мм”. Если перед нами фикс-объектив, то и его фокусное расстояние обозначается одним числом. Например: “50 мм”. Светосила объектива, как и фокусное расстояние, может быть постоянной и переменной. У некоторых зум-объективов встречается переменная светосила. Тогда так же через черточку указывается светосила объектива при самом коротком фокусном расстоянии и на самом длинном. К примеру: F/3.5-5.6. Если же объектив обладает постоянной светосилой, светосила обозначается одним числом. Например: “F/1.4”.

Среди аббревиатур в названии современного объектива от Nikon могут использоваться следующие:

AF (Autofocus) — автофокусные объективы без встроенного мотора для автоматической фокусировки. Используют мотор, встроенный в фотокамеру. Не все современные фотоаппараты имеют встроенный мотор для фокусировки: у бюджетных аппаратов Nikon его нет.

Такие объективы называются “отверточными”, как и фотокамеры, обладающие встроенным мотором фокусировки. Такое название получено из-за того, что привод автофокуса, выглядывающий из байонета фотоаппарата, похож на отвертку. Этот привод крутит специальный “винтик” на объективе, тем самым перемещая группы линз и наводя объектив на резкость.

Байонет камеры без встроенного привода фокусировки.

Байонет камеры без встроенного привода фокусировки.

Байонет камеры со встроенным приводом фокусировки. Красным квадратом выделена та самая “отвертка”, обеспечивающая связь между объективом типа “AF” и встроенным мотором фокусировки.

Байонет камеры со встроенным приводом фокусировки. Красным квадратом выделена та самая “отвертка”, обеспечивающая связь между объективом типа “AF” и встроенным мотором фокусировки.

Если такой объектив будет установлен на фотокамеру без встроенного привода фокусировки, автофокус не будет работать. Будет возможна только ручная фокусировка.

На сегодня встроенный привод фокусировки имеют фотокамеры начиная с Nikon D7100 и старше: Nikon D600, Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810, Nikon D4, Nikon D4s.

Не имеют встроенный привод фокусировки камеры младше Nikon D7100: Nikon D3200, Nikon D3300, Nikon D5200, Nikon D5300 и другие.

На сегодня “отверточные” объективы считаются практически устаревшими, все новые объективы оснащаются собственными моторами и имеют аббревиатуру “AF-S”.

AF-S (AF-Silent Wave Motor) — автофокусный объектив со встроенным мотором автофокуса. При использовании такого объектива автофокус будет работать на любой цифровой зеркальной фотокамере Nikon.

SWM (Silent Wave Motor) — ультразвуковой мотор фокусировки. Используется в объективах стандарта AF-S.

G (G-type) — Объективы без кольца управления диафрагмой. Кольцо управления не нужно при использовании современных фотоаппаратов, поэтому от него решили избавиться. Однако, объективы серии G не получится использовать на старых, полностью механических фотоаппаратах типа Nikon FM3a, Nikon FM10

Micro (Macro) — предназначенные для макросъемки объективы. Обладают короткой минимальной дистанцией фокусировки, что позволяет снимать предметы очень крупным планом.

PC-E (Perspective Control) — тилт-шифт объективы, объективы с коррекцией перспективы.

ED — в объективе использованы специальные линзы для снижения хроматических аберраций.

AS — в объективе используются асферические линзы.

IF (Internal focus) — объектив с внутренней фокусировкой. При фокусировке передняя линза объектива остается неподвижной. Таким образом повышается надежность объектива.

RF (Rear Focusing) — почти то же самое, что IF. Только фокусировка осуществляется задними оптическими элементами с малым весом, а значит занимает меньше времени.

DC (Defocus Control) — функция контроля зоны нерезкости. Включив ее, можно добиться более красивого боке.

VR (Vibration Reduction) — очень важная функция: стабилизатор изображения.

N (Nano Crystal Coat) — за счет нанесения на линзы объективы нанокристаллов уменьшается подверженность объектива к бликам, получается более контрастное изображение.

AF-D, D (AF-Distance Information) — объективы, передающие камере информацию о дистанции до объекта. Сегодня эта возможность есть у всех объективов. Объективы, маркирующиеся аббревиатурами AF-D и D — это не самые новые объективы.

DX — объектив разработан для камер с матрицами формата APS-C. Объектив проецирует изображение небольшого размера, как раз для уменьшенной матрицы APS-C. Так что если поставить его на камеру с полнокадровой матрицей (а это вполне возможно), по краям кадра будет очень сильное затемнение. Современные полнокадровые камеры Nikon имеют режим совместимости с DX-оптикой. В таком режиме фотокамера будет получать изображение не со всей площади матрицы, а с области, равной по площади матрице формата APS-C. То есть никакого виньетирования (затемнения краев) не будет, но и полнокадровый аппарат превратиться в кроп-камеру.

FX — объектив, разработанный для использования с полнокадровыми фотоаппаратами. В полной мере может использоваться и с камерами APS-C.

CX — объективы, разработанные для использования с фотокамерами системы Nikon 1. Несовместимы с зеркальными аппаратами Nikon, имеющими байонет Nikon F.

Теперь мы запросто сможем расшифровать названия объективов Nikkor, узнать об их основных характеристиках, технологиях и стандартах.

Подробнее с технологиями и аббревиатурами, использующимися в названиях объективов можно познакомиться на сайте Nikon: http://www.nikon.ru/ru_RU/product/nikkor-lenses/glossary

На этом тема изучения объективов не окончена. В следующих уроках нам предстоит узнать как классифицируются объективы по углу обзора, как меняется передача пространства и перспективы на объективах с различным фокусным расстоянием, как работать с глубиной резкости.


Читайте также:


prophotos.ru

Объектив видеокамеры в разобранном виде

Прислал читатель такую задачу — восстановить объектив камеры видеонаблюдения. Проблема в том, что он случайно разобрал объектив, а вот как его собрать не знает. Вот, что имеем — три линзы, 4 прокладки.

Объектив камерыОбъектив камеры

Объектив очевидно не лучший образец китайского производства. Первый раз вижу объектив в котором линзы вот так могут просто выпасть. Подсказать в каком порядке расположить линзы не знаю. Могу только предположить, что самая выпуклая линза (первая справа) должна стоять ближе всех к матрице, за ней должна идти первая слева и потом уже та, что осталась. Выпуклость направить в сторону противоположную первой.

Моё мнение такое, не зная оптических свойств каждой линзы по картинке можно только предположить расположение. На месте можно экспериментировать с комбинациями наблюдая на экране монитора за получаемой картинкой.

Об объективах, матрицах, о том где они расположены в собранной камере видеонаблюдения читайте в статье IP видеокамера Proto-X (разобрал на сколько смог уличную камеру в исполнении пуля).

Камера в разобранном видеКамера в разобранном виде

О том какие камеры видеонаблюдения рекомендую покупать в Китае в статье — IP камеры видеонаблюдения купить для дома.

Всё. Вопросы, идей, мнения по расположению линз оставляйте в комментариях.

markevich.by

Устройство камеры видеонаблюдения

Схематично устройство камеры видеонаблюдения иллюстрируется рисунком 1, где

Устройство камеры видеонаблюдения

  1. объектив,
  2. матрица,
  3. схема обработки видеосигнала,
  4. устройство управления объективом *,
  5. ИК фильтр *.

* - не для всех камер

Объектив предназначен для фокусировки (формирования) изображения на матрице. Простейший его вариант представляет собой линзу (как правило, им оснощаются камеры со встроенным объективом, соответственно плата управления при этом отсутствует) , более сложные модели имеют ручные или автоматические устройства:

  • регулировки диафрагмы,
  • фокусного расстояния.

Качество объектива напрямую влияет на качество изображения, поэтому в дорогих моделях его стоимость составляет значительную часть общей стоимости устройства.

Матрица осуществляет преобразование оптического изображения в электрический сигнал. На сегодняшний день существуюет два их основных типа, определяемых различными принципами работы:

  • CCD (ПЗС) - формируют аналоговый сигнал, имеют хорошую светочувствительность, низкий уровень шумов.
  • CMOS (КМОП) - используются для цифровых камер видеонаблюдения, по светочувствительности и шуму при прочих равных условиях уступают CCD.

Любая матрица состоит из набора элементарных площадок (пикселей) и характеризуется их количеством, а также форматом, который определяет ее размер по диагонали в дюймах. Стандартные форматы имеют следующий ряд: 1/4", 1/3", 1/2", 2/3", 1". Современные видеокамеры в большинстве своем используют матрицы первых двух типоразмеров.

Такие параметры камеры видеонаблюдения как разрешающая способность, чувствительность во многом определяются как раз этими двумя характеристиками матрицы следующим образом: чем больше количество пикселей тем выше разрешение и ниже светочувствительность (при одинаковом формате). Увеличение размера матрицы повышает чувствительность (для одинакового количества пикселей).

Схема обработки видеосигнала здесь не детализируется, но, тем не менее, выполняет множество функций:

  • управление режимом считывания,
  • формирование, усиление видеосигнала,
  • управление различными режимами работы камеры видеонаблюдения (день/ночь, автодиафрагма, компенсация засветки, электронный затвор и пр.).

Достаточно сказать, что те же самые IP камеры представляют собой компьютер в миниатюре, поскольку содержат процессор, оперативную память, компрессоры видеосигнала и т.д.).

Поскольку целью настоящего сайта является описание систем видеонаблюдения с точки зрения потребителя, которого, например, интересует как выбрать камеру видеонаблюдения, то функциональные возможности, принципы работы, параметры различного оборудования излагаются именно с точки зрения их потребительских характеристик, без описания технологических процессов производства и схемотехнических тонкостей.

  *  *  *


© 2014-2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

video-praktik.ru

admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о