Войти
Nikkor 28–200 мм зум-объектив, увеличенный до 200 мм слева и свернутый до фокусного расстояния 28 мм справа A зум-объектив представляет собой механическую сборку элементов объектива, для которых фокусное расстояние (и, следовательно, угол обзора ) можно изменять в отличие от объектива с фиксированным фокусным расстоянием (FFL) (см. объектив с постоянным фокусным расстоянием ).
Настоящий зум-объектив, также называемый парфокальным объективом, - это объектив, который поддерживает фокус при изменении фокусного расстояния. Большинство бытовых зум-объективов не поддерживают идеальный фокус, но все же имеют парфокальный дизайн.
Удобство переменного фокусного расстояния достигается за счет сложности - и некоторых компромиссов в отношении качества изображения, веса, размеров, диафрагмы, характеристик автофокусировки и стоимости. Например, все зум-объективы страдают, по крайней мере, незначительной, если не значительной, потерей разрешения изображения при максимальной диафрагме, особенно в крайних точках диапазона фокусных расстояний. Этот эффект проявляется в углах изображения при отображении в большом формате или с высоким разрешением. Чем больший диапазон фокусных расстояний предлагает зум-объектив, тем более преувеличенными должны быть эти компромиссы.
Фотография, сделанная с помощью зум-объектива, фокусное расстояние которого изменялось в ходе экспозиции Часто описываются зум-объективы по соотношению их наибольшего фокусного расстояния к наименьшему. Например, зум-объектив с фокусным расстоянием от 100 мм до 400 мм может быть описан как зум 4: 1 или «4 ×». Термин суперзум или гиперзум используется для описания фотографических зум-объективов с очень большим коэффициентом фокусного расстояния, обычно более 5 × и диапазоном до 19 × в объективах зеркальной камеры и 22 × дюйма. любительские цифровые фотоаппараты. Это соотношение может достигать 300 × в объективах профессиональных телекамер. По состоянию на 2009 год фотообъективы с зумом выше примерно 3 ×, как правило, не могут обеспечивать качество изображения наравне с фиксированными объективами. Постоянное быстрое увеличение диафрагмы (обычно f / 2,8 или f / 2,0) обычно ограничивается этим диапазоном увеличения. Ухудшение качества менее заметно при записи движущихся изображений с низким разрешением, поэтому профессиональные видео- и телеобъективы могут иметь высокие коэффициенты масштабирования. Телевизионные объективы с высоким коэффициентом масштабирования сложны, состоят из десятков оптических элементов и часто весят более 25 кг (55 фунтов). Цифровая фотография также может включать в себя алгоритмы, которые компенсируют оптические недостатки как в процессорах камеры, так и в программном обеспечении постпроизводства.
Некоторые фотографические зум-объективы - это длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием больше, чем нормальный объектив, некоторые - широкоугольные объективы ( шире, чем обычно), а другие охватывают диапазон от широкоугольного до длиннофокусного. Объективы из последней группы зум-объективов, иногда называемые «обычным» зумом, вытеснили объектив с фиксированным фокусным расстоянием как популярный выбор с одним объективом на многих современных камерах. Маркировки на этих объективах обычно говорят W и T для «широкоугольного» и «телефото». Телеобъектив назначается потому, что большее фокусное расстояние, обеспечиваемое отрицательно расходящейся линзой, больше, чем длина всего объектива в сборе (отрицательно расходящаяся линза действует как «телеобъектив»).
Необычный вид с задним увеличением VLT здание телескопа Некоторые цифровые камеры позволяют обрезать и увеличивать захваченное изображение, чтобы имитировать эффект зум-объектива с большим фокусным расстоянием (более узкий угол обзора). Это широко известно как цифровое масштабирование и дает изображение с более низким оптическим разрешением, чем оптическое масштабирование. Точно такой же эффект можно получить, используя программное обеспечение обработки цифрового изображения на компьютере для кадрирования цифрового изображения и увеличения кадрированной области. Многие цифровые камеры имеют и то, и другое, комбинируя их сначала с помощью оптического, а затем цифрового зума.
Трансфокаторы и суперзумы обычно используются с фото, видео, движущимися изображениями камерами, проекторами, некоторые бинокли, микроскопы, телескопы, телескопические прицелы и другие оптические инструменты. Кроме того, афокальная часть трансфокатора может использоваться как телескоп с переменным увеличением для создания регулируемого расширителя луча. Это можно использовать, например, для изменения размера луча лазера, чтобы можно было изменять энергетическую освещенность луча.
Zoomar Voigtländer, 36–82 мм f / 2,8 Ранние формы зум-объективов использовались в оптических телескопах для обеспечения непрерывного изменения увеличения изображения, и об этом впервые было сообщено в протоколе Королевского общества в 1834 году. Ранние патенты на телеобъективы также включали подвижные элементы объектива который можно отрегулировать для изменения общего фокусного расстояния объектива. Линзы такого типа теперь называются варифокальными линзами, поскольку при изменении фокусного расстояния положение фокальной плоскости также перемещается, что требует перефокусировки линзы после каждого изменения.
Первый объектив с истинным увеличением, который сохранял почти резкий фокус при изменении эффективного фокусного расстояния узла объектива, был запатентован в 1902 году (Патент США 696788 ). Раннее использование зум-объектива в кино можно увидеть в первом кадре фильма «Оно» с Кларой Боу в главной роли, снятого в 1927 году. Первым промышленным продуктом был объектив Bell and Howell Cooke Объектив "Varo" 40–120 мм для 35-мм кинокамер, представленный в 1932 году. Самым впечатляющим ранним телеобъективом с зум-объективом был VAROTAL III от Rank Taylor Hobson из Великобритании, построенный в 1953 году. Объектив 36–82 мм /2.8, представленный в 1959 году, был первым серийно выпускаемым варифокальным объективом для фотосъемки 35 мм. Первый современный пленочный зум-объектив Pan-Cinor был разработан примерно в 1950 году Роджером Кувилье, французским инженером, на который работал. У него была система оптического компенсационного масштабирования. В 1956 году Пьер Анженье представил механическую систему компенсации, обеспечивающую точную фокусировку при масштабировании, в своем объективе 17-68 мм для 16 мм, выпущенном в 1958 году. В том же году был создан прототип 35-мм версии 4-кратного зума Angénieux, 35–140 мм впервые использовал оператор Роджер Феллус для постановки Жюли Ла Рус. В 1964 году Анженье получил техническую награду Академии кино за разработку зум-объективов 10: 1, включая 12–120 мм для пленочных камер 16 мм и 25–250 мм для пленочных камер 35 мм.
С тех пор достижения в оптической конструкции, в частности использование компьютеров для оптической трассировки лучей, значительно упростили проектирование и изготовление зум-объективов, и они стали Сейчас широко используется в профессиональной и любительской фотографии.
Canon AE-1, 35-мм фотоаппарат с зум-объективом. Преимущество зум-объектива - гибкость, но недостатком - оптическое качество. Объективы с постоянным фокусным расстоянием имеют лучшее качество изображения по сравнению с ними. 
Простая система объективов с переменным фокусным расстоянием. Три линзы афокальной системы: L 1, L 2, L 3 (слева). L 1 и L 2 могут перемещаться влево и вправо, изменяя общее фокусное расстояние системы (см. Изображение ниже). Существует множество возможных конструкций зум-объективов, самые сложные, имеющие до тридцати отдельных линз и несколько движущихся частей. Однако большинство из них придерживаются одного и того же основного дизайна. Обычно они состоят из ряда отдельных линз, которые могут быть либо фиксированными, либо скользящими в осевом направлении вдоль тела линзы. При изменении увеличения трансфокатора необходимо компенсировать любое движение фокальной плоскости, чтобы сфокусированное изображение оставалось резким. Эта компенсация может выполняться механическими средствами (перемещение всего объектива в сборе при изменении увеличения объектива) или оптическим способом (изменение положения фокальной плоскости как можно меньше во время увеличения объектива).
Простая схема зум-объектива делит сборку на две части: фокусирующий объектив, аналогичный стандартному фотографическому объективу с фиксированным фокусным расстоянием, которому предшествует система зума афокальным, и расположение фиксированных и подвижных элементов линзы, которое не фокусирует свет, но изменяет размер луча света, проходящего через него, и, следовательно, общее увеличение системы линз.
Движение линз в системе афокальной трансфокации В этом простом объективе с оптической компенсацией афокальная система состоит из двух положительных (собирающих) линз с одинаковым фокусным расстоянием (линзы L 1 и L 3) с отрицательной (расходящейся) линзой (L 2) между ними, с абсолютным фокусным расстоянием менее половины, чем у положительных линз. Линза L 3 зафиксирована, но линзы L 1 и L 2 могут перемещаться в осевом направлении с определенной нелинейной зависимостью. Это движение обычно выполняется сложным расположением шестерен и кулачков в корпусе объектива, хотя некоторые современные зум-объективы используют управляемые компьютером сервоприводы для выполнения этого позиционирования.
В то время как отрицательная линза L 2 перемещается от передней части к задней части линзы, линза L 1 перемещается вперед, а затем назад по параболической дуге. При этом изменяется общее угловое увеличение системы, изменяя эффективное фокусное расстояние всего зум-объектива. В каждой из трех показанных точек трехлинзовая система является афокальной (ни рассеивающей, ни сужающей свет), и, следовательно, не меняет положение фокальной плоскости линзы. Между этими точками система не является точно афокальной, но изменение положения фокальной плоскости может быть достаточно небольшим (около ± 0,01 мм в хорошо спроектированном объективе), чтобы не вносить значительных изменений в резкость изображения.
Важным вопросом при проектировании зум-объектива является коррекция оптических аберраций (таких как хроматическая аберрация и, в частности, кривизна поля ) во всем рабочем диапазоне Объектив; с зум-объективом это значительно сложнее, чем с фиксированным объективом, которому нужно только исправить аберрации для одного фокусного расстояния. Эта проблема была основной причиной медленного распространения зум-объективов, поскольку ранние конструкции значительно уступали современным фиксированным объективам и могли использоваться только в узком диапазоне f-чисел. Современные методы проектирования оптики позволили создавать зум-объективы с хорошей коррекцией аберраций при широком диапазоне фокусных расстояний и диафрагм.
В то время как линзы, используемые в кинематографии и видео приложениях, должны поддерживать фокусировку при изменении фокусного расстояния, такого требования нет для неподвижной фотографии и для зум-объективов, используемых в качестве проекционных линз. Поскольку сложнее сконструировать объектив, который не меняет фокус с таким же качеством изображения, как тот, который это делает, в последних приложениях часто используются линзы, требующие перефокусировки после изменения фокусного расстояния (и, таким образом, строго говоря, варифокальные линзы, а не зум-объективы). Поскольку большинство современных фотоаппаратов имеют автофокусировку, это не проблема.
Разработчики зум-объективов с большим коэффициентом масштабирования часто используют одну или несколько аберраций для повышения резкости изображения. Например, более высокая степень цилиндрического и подушкообразного искажения допускается в объективах, охватывающих диапазон фокусных расстояний от широкоугольного до телефото с фокусным отношением 10 × или более, чем было бы допустимо при фиксированном фокусном расстоянии. объектив или зум-объектив с меньшим соотношением сторон. Хотя современные методы проектирования постоянно сокращают эту проблему, бочкообразное искажение более одного процента является обычным явлением для этих объективов с большим светосилом. Еще одна уплаченная цена заключается в том, что при экстремальной настройке телеобъектива эффективное фокусное расстояние значительно изменяется, когда объектив фокусируется на более близких объектах. Кажущееся фокусное расстояние может уменьшиться более чем вдвое, когда объектив сфокусирован от бесконечности до среднего крупного плана. В меньшей степени этот эффект также наблюдается в объективах с фиксированным фокусным расстоянием, которые перемещают внутренние элементы объектива, а не весь объектив, для изменения увеличения.
Многие так называемые «зум-объективы», особенно в случае камер с фиксированным объективом, на самом деле являются варифокальными объективами, что дает разработчикам объективов большую гибкость в компромиссах оптического дизайна (диапазон фокусных расстояний, максимальная диафрагма, размер, вес, стоимость), чем истинный парфокальный зум, и что практично из-за автофокуса, и потому что процессор камеры может перемещать объектив, чтобы компенсировать изменение положения фокальной плоскости при изменении увеличения («масштабирование»), делая операцию по существу такой же, как и при истинном парфокальном увеличении.
 | На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с Zoom-объективом. |
