Обзор объектива прибора ночного видения Zenit IR-Tele 2,8/135 (КМЗ)

Материал по объективу Zenit IR-Tele 2,8/135 специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Объектив специально для обзора предоставлен Александром Королевым (Inst: revvoensovet).

В этой статье представлен объектив, который никогда не был предназначен для фотокамер – объектив от прибора ночного видения (ПНВ) Zenit IR-Tele 2,8/135 производства КМЗ. Поскольку электронно-оптические преобразователи ПНВ чувствительны к спектру от видимого оранжевого до ближнего инфракрасного, оптика для использования с ними, как правило, не предназначена для работы в коротковолновом видимом спектре и потому формирует довольно необычное изображение на обычных фотокамерах.

Другие обзоры объективов для ПНВ, адаптированных для использования с обычными фотокамерами:

• 50 мм f/1.5 объектив танкового бинокуляра ТВНО-2Б (ИПЗ, г. Изюм, Украина)
• 50 мм f/1.2 объектив танкового бинокуляра ТВНЕ-4Б (ИПЗ, г. Изюм, Украина)
• 37 мм f/1.0 объектив очков ночного видения ПНВ-57Е (ЛЗОС, г. Лыткарино, РФ)
• 130 мм f/1.8 зеркально-линзовый объектив ПНВ Катод-МНВ (НПЗ, г. Новосибирск, РФ)

Технические характеристики (по данным документации КМЗ и патента RU2047200C1):

Оптическая схема – 5 линз в 4 группах;

Фокусное расстояние – 135 мм;
Относительное отверстие – 1:2.8;
Спектральный диапазон – 680–880 нм;
Конструкция диафрагмы – 8 лепестков, бесступенчатая;
Линейное поле зрения (расчетное) – 18 мм (покрывает без виньетки APS-H, а полный кадр – при фокусировке на МДФ);
Крепление – М42 (задний фокальный отрезок ~36 мм не позволяет достичь фокусировки на бесконечность на полнокадровых зеркальных камерах);
Минимальная дистанция фокусировки – 5 м;
Габариты – 57 x 91.5 мм;
Масса – 0.5 кг;
Особенности – внутренняя фокусировка.

Особенности конструкции

Zenit IR-Tele 2,8/135 (далее – просто Zenit IR) выполнен в корпусе, функционально схожем с обычными фотообъективами: присутствуют вполне привычные кольца управления фокусировкой и установки диафрагмы, причем обрезиненные. Единственный нюанс – на шкале диафрагм нет привычных меток диафрагменных чисел, а только указание по типу «ярче-тусклее».

Сама ирисовая диафрагма объектива состоит из 8 лепестков и формирует при закрывании зрачок по типу «циркулярной пилы».

Как можно заметить, объектив напросвет очень сильно желтит – виною тому специальное однослойное просветляющее покрытие, обеспечивающее максимум светопропускания в красной области спектра, но отражающее синий свет – очень похожее на покрытие, примененное в ТВНО-2Б 50/1.5.

Особенностью объектива является внутренняя фокусировка. Установленный на камеру объектив при фокусировке габариты не меняет, перемещается только задняя линза, а не весь линзоблок. Тем не менее, такой метод фокусировки в простых оптических схемах может сильно влиять качество изображения, особенно по краям кадра. Именно по этой причине у Zenit IR очень большая минимальная дистанция фокусировки – целых 5 метров.

Сама по себе задняя линза объектива при фокусировке на бесконечность сильно выступает за пределы крепления М42 (точно такого же, как у камер Зенит). Она может зацеплять зеркало у полнокадровых зеркальных фотоаппаратов. Более того, размер задней линзы у объектива слишком мал, чтобы тот хорошо покрывал матрицу 36×24 мм.

К качеству сборки и исполнению объектива особых нареканий нет, хотя ясно, что примененный метод фокусировки связан лишь с желанием упростить и удешевить конструкцию. Также стоит отметить традиционную для советской/постсоветской оптики проблему с качеством чернения межлинзовых пространств.

Оптические свойства

У меня была возможность протестировать объектив Zenit-IR лишь в видимом диапазоне (400-700 нм), поскольку полноспектральной камеры в запасах не оказалось. В целом качество изображения на обычной фотокамере можно оценить как неудовлетворительное при любой установленной диафрагме из-за сильнейших продольных хроматических аберраций – объектив совершенно не предназначен для работы в видимом спектре. Наилучших результатов можно добиться при съемке объектов, в которых нет синей части спектра, то есть, как ни странно, портретные фотографии, сделанные этим объективом, выглядят удовлетворительно.

На полнокадровой камере объектив сильно виньетирует при фокусировке на бесконечность. Диафрагмирование лишь усугубляет эффект. Для того, чтобы обойти данную проблему, можно использовать объектив на беззеркальной камере с адаптером, снабженным собственным геликоидом – в этом случае можно установить объектив на МДФ 5 м и сфокусировать его вторым геликоидом на бесконечность, тем самым избежав появления сильной виньетки. Ниже приведены примеры фото на прикрытой диафрагме (порядка F/5.6), иллюстрирующие данный эффект на Sony A7s.

При съемке на более близких дистанциях эффект проявляется в меньшей степени, причем виньетирование вносит значительный вклад в форму боке объектива.

Цветопередача объектива сильно искажена как светопропусканием, так и светорассеянием на поверхностях стекло-воздух. Результирующее изображение имеет желтый оттенок, но в контровом свете часто проявляется еще и плотная синяя вуаль, что создает необычное сочетание комплементарных цветов в кадре. Контраст изображения при этом невысокий, в контровом свете низкий.

В видимой области спектра объектив имеет выразительное боке. Диски в зафокусе имеют яркие оранжевые окантовки из-за влияния хроматических аберраций. Из-за виньетирования по краю кадра диски превращаются в характерные «лимончики».

Поскольку оптическая схема объектива известна и опубликована в патенте RU2047200C1, мною было проведено моделирование его оптических свойств в ПО ANSYS Zemax 13 для уточнения поведения объектива в видимой области (400-700 нм, спектральная функция RGB КМОП матриц фотокамер) и в диапазоне 600-900 нм (оранжевый – ближний ИК).

Как можно заметить, в расчетном спектральном диапазоне объектив формирует вполне приемлемое по качеству изображение как на оси, так и по полю. Однако в видимой области размеры аберрационных пятен возрастают в ~4-6 раз, равно как и хроматические аберрации.

Ниже приведены примеры фотографий, выполненных на полнокадровую камеру Sony A7s.

Мне показалось, что многие из фотографий на этот объектив интересно выглядят в черно-белом варианте. Ниже представлены некоторые из них.

Update

Необычными фотографиями на Zenit IR 135/2.8 и переделанную в полноспектральную камеру Sony NEX-3 поделился @concrete walls Сергей Щербаков.

Для съемки был использован ИК-светофильтр Zomei 720 нм (не пропускает свет с длинами волн короче 720 нм – т.е. большую часть видимого спектра). Цветовая гамма («ложный цвет») фотографий определяется различной чувствительностью субпикселей матрицы к длинноволновому излучению. В обозначенных условиях съемки объектив опережает по качеству изображения Юпитер-37А, в том числе и на открытой диафрагме.

Выводы

Zenit IR-Tele 2,8/135 является узкоспециализированным объективом, не предназначенным для обычных фотокамер. В видимом спектре он формирует интересное, но крайне низкого качества изображение, в то время как для съемки в ИК-диапазоне Zenit IR-Tele 2,8/135 подходит очень хорошо.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь.