Детальный обзор адаптированного кинопроекционного объектива типа «Эра» 35КП-1,8/65 (ИПЗ, г. Изюм)

Материал по объективу 35КП-1,8/65 специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Адаптированный 35КП-1,8/65. Увеличить.

Объектив 35КП-1,8/65 производился небольшой серией на Изюмском приборостроительном заводе (ИПЗ, г. Изюм, Украина) в 1970-1980-е годы и предназначался для проецирования кинофильмов, снятых на 35 мм кинопленку (формат, близкий к APS-C). Вероятно, этот объектив мог производиться и ЛОМО, но мне такие варианты не попадались. 35КП-1,8/65 может встречаться ещё и под названием ОКП2-65-1. Данная статья посвящена адаптированному объективу 35П-1,8/65 и рассматривает также вопросы, связанные с моделированием влияния децентрировки на оптические свойства объектива, юстировкой объективов типа 35КП-1,8/65.

Список кинопроекционной оптики производства ИПЗ:

16КП-1,2/35 (ОКП1-35-1), РО-110-1 35 мм F/1.2 (шестилинзовая схема 6/5);
16КП-1,2/35 35 мм F/1.2 (восьмилинзовая схема 8/5);
16КП-1,2/50 (ОКП1-50-1), РО-109-1А 50 мм F/1.2 (шестилинзовая схема 6/5);
ОКП3-50-1 50 мм F/1.2 (восьмилинзовая схема 8/5);
16КП-1,4/65 (ОКП1-65-1) 65 мм F/1.4;
35КП-1,8/65 (ОКП2-65-1) 65 мм F/1.8 (схема типа «Эра» 6/5, представлен в этой статье);
35КП-1,8/70 (ОКП6-70-1) 70 мм F/1.8 (схема типа «Эра» 6/5);
35КП-1,8/75 (ОКП3-75-1) 75 мм F/1.8 (схема типа «Эра» 6/5).

Технические характеристики 35КП-1,8/65 (по данным каталога объективов Яковлева А.Ф. 1970, т. 2, с. 225, «ОКП2-65-1»):
Оптическая схема – 6 линз в 5 группах, «Эра»;

Принципиальная схема объектива 35КП-1,8/65.

Фокусное расстояние – 65 мм;
Относительное отверстие – 1:1.8;
Угол поля зрения – 23° (расчетный), 45° (покрываемый);
Формат кадра – 15.8×20.9 мм (расчетный), 44×33 мм (покрываемый);
Посадочный диаметр – 52.5 мм;
Масса объектива в заводском исполнении – 340 г;

Габариты объектива 35КП-1,8/65 в заводском исполнении.

Особенности – проекционный объектив, не имеет механизма фокусировки, крепления к камере и ирисовой диафрагмы.

Адаптация объектива 35КП-1,8/65

Объектив 35КП-1,8/65 имеет конструкцию, аналогичную многим другим советским проекционным объективам, таким как ЛОМО Ж-54 85/2, РО500-1 90/2 или 35КП-1,8/75 75/1.8: его корпус представляет собой трубку, в которой находятся 5 алюминиевых «блинов» с линзами, удерживающиеся шлицевыми гайками спереди и сзади. Между второй и третьей линзами находится кольцо, задающее расстояние между передней и задней половинками объектива – в этом месте как раз находится апертурная диафрагма объектива.

Для разборки 35КП-1,8/65 необходимо нанести на корпус объектива различающиеся метки-риски у передней и задней частей, затем открутить одну из шлицевых гаек и постараться выдавить с противоположной стороны корпуса стопку блинов с линзами так, чтобы они друг относительно друга не провернулись. При этом нужно зафиксировать положение риски на корпусе относительно стопки линз и нанести на них соответствующие метки. Этот шаг необходим для воспроизведения исходной (заводской) сборки объектива впоследствии, когда линзы в корпус устанавливаются согласно нанесенным меткам.

35КП-1,8/65 является редким проекционным объективом, использующим посадочный диаметр 52.5 мм, а не 65.2 мм или 82.5 мм. Среди серийных анастигматов он такой и вовсе единственный, все остальные – это апланаты серии КО. Малый диаметр корпуса облегчает подбор фокусировочного механизма и 35КП-1,8/65 можно установить как в геликоиды неисправных объективов типа 135/2.8–200/3.5, так и в китайские макрогеликоиды М58-М58. Я использовал геликоид М58-М58 25-55 с хвостовиком М58-М42 для установки объектива на фотоаппарат. При этом рабочего отрезка более чем достаточно для использования 35КП-1,8/65 с зеркальными камерами. Разница между диаметрами корпуса и геликоида была компенсирована за счет напечатанной на 3D-принтере втулки.

Для 35КП-1,8/65 как для универсального по параметрам объектива очень полезна установки ирисовой диафрагмы. Пространства под нее между второй и третьей линзами в объективе предостаточно. Разумно использовать диафрагму диаметром не менее 26 мм, фиксируя ее вблизи от третьей линзы прямо в заводской межлинзовой втулке винтами. Я применил десятилепестковую диафрагму диаметром 29 мм. Очень похожую, но девятилепестковую, можно извлечь из потёртых объективов Индустар-55У и Индустар-58У. Объективы в хорошем состоянии портить не рекомендую – они сами по себе интересны для съемки, хотя И-55У без диафрагмы может стать основой для самодельного спид-бустера. Кольцо установки диафрагмы было изготовлено для моего объектива методом 3D-печати.

Ниже приведены фотографии адаптированного объектива.

35КП-1,8/65 оказывается по своим габаритам больше похож на 85/2 объектив: он крупнее, чем, например, Юпитер-9 85/2. Причина довольно простая: проекционные объективы спроектированы так, чтобы их виньетирование было минимальным (а потому так сильно различаются расчетный и покрываемый кадры), а расстояние от задней линзы до изображения оказывалось достаточно велико, чтобы тепловой поток от лампы проектора не приводил к перегреву и разрушению оправ с линзами – а это приводит к увеличению габаритов схемы. Зато переделанный таким образом объектив имеет очень малую минимальную дистанцию фокусировки, что является приятным бонусом для съемки предметки и околомакро.

Объективы «Эра» Д.С. Волосова. Установление типов оптического стекла в объективе 35КП-1,8/65

На первый взгляд объектив 35КП-1,8/65 использует ничем не примечательную оптическую схему, очень похожую на схему многих других объективов, в том числе светосильных полтинников старых зеркальных камер. В действительности эта оптическая схема представляет значительный интерес, поскольку при фокусном расстоянии (ФР) 65 мм объектив имеет задний фокальный отрезок (ЗФО) целых 57 мм, то есть отношение ЗФО/ФР=0.88, что очень много для такой простой схемы. Сравните сами: у шестилинзового Гелиос-44 58/2 задний отрезок равен ~38.5 мм, а фокусное расстояние – 58 мм, то есть отношение ЗФО/ФР=0.66. Создание объективов с увеличенным задним отрезком – непростая задача, которая обычно требует усложнения оптической конструкции – например, перехода к ретрофокусной схеме.

Оптическая схема объектива 35КП-1,8/65 в действительности была разработана советским оптиков Давидом Самуиловичем Волосовым.

Д.С. Волосов – один из наиболее известных и плодовитых советским оптиков.

Так, в 1966 г. был зарегистрирован патент фотографического объектива SU 182360 с параметрами 50/1.8 и аналогичной 35КП-1,8/65 принципиальной схемой. Впоследствии этот объектив упоминался также в труде Д.С. Волосова «Фотографическая оптика», производился в небольшим количестве под названием Эра-1.

Патент SU 182360.

Сравнение рисунков оптических схем объективов 35КП-1,8/65 (из каталога Яковлева) и объектива из патента SU 182350.

Как и 35КП-1,8/65, объектив Эра-1 50/1.8 (точное фокусное расстояние 52.5 мм) обладал большим задним отрезком: отношение ЗФО/ФР равно 0.82. При этом для повышения оптического качества в объективе Эра-1 50/1.8 предполагалось использование сверхтяжелых (лантановых) кронов, которые являются одними из наиболее дорогостоящих стекол. Впоследствии оптическая схема получила развитие в желанном многими коллекционерами редком объективе Эра-6 50/1.5, который является самым простым по оптической схеме объективом типа 50/1.4 для зеркальных камер!

Марки оптических стекол ГОСТ/ЛЗОС/ИПЗ, примененные в объективе Эра-1 50/1.8.

В Советском Союзе, однако, лантановые стекла использовать в массовой продукции очень не любили. Можно вспомнить буквально два объектива, которые производились большой серией и использовали СТК: это Индустар-61 50/2.8 и Гелиос-81 50/2. Потому мне с трудом верилось, что крупные линзы проекционного 35КП-1,8/65 делали из лантанового стекла.

Для установления типов оптических стекол, использованных в объективе 35КП-1,8/65, я применил метод рентгенофлуоресцентной спектрометрии (XRFS прибор Bruker M1 Mistral), которые позволяет установить полуколичественный элементный состав материала без его разрушения. Иными словами, для проведения анализа достаточно разобрать объектив и поместить в спектрометр по очереди каждую из линз. Результаты анализа представлены в таблице ниже.

Таким образом, ни в одной линзе объектива не был обнаружен лантан и другие редкоземельные элементы. Следовательно, 35КП-1,8/65 выполнен с использованием марок оптического стекла 30-40-х годов. Основное различие БФ и СТК заключается в гораздо более высокой дисперсии БФ при в целом меньшем показателе преломления (БФ16 – n=1.671, v=40.4; СТК12 – n=1.692, v=55.0), что вызывает трудности при исправлении хроматических аберраций и принуждает применять более дисперсные флинты ТФ.

Влияние децентрировки линз на оптическое качество объектива типа «Эра». Устранение ошибок сборки в объективе 35КП-1,8/65

Самым большим недостатком, свойственным практически всем объективам серии 35КП, производимым на Изюмском приборостроительном заводе, является невыносимо отвратительное качество сборки. Скорее всего, если вы приобретете какой-нибудь 35КП-1,8/70 даже в невскрытой коробке и поставите его на камеру, то обнаружите, что оптическое качество вообще отсутствует, и снимать таким объективом может только ценитель монокля из гелиоса. С учетом того, что с объективами серии 16КП таких проблем не наблюдается, можно полагать, что производственный участок по сборке оптики объективов 35КП работал стабильно с нарушением технологии весь период своего существования: ведь эти объективы все используют автоколлимационную сборку и в целом должны иметь близкую к идеальной центрировку оптических элементов!

Рассмотрим влияние децентрировки оптических элементов на качество изображения на примере объектива Эра-1 50/1.8, проведя моделирование в ANSYS Zemax 13. Сначала определим характеристики идеального объектива – главным образом форму и размер аберрационных пятен и частотно-контрастную характеристику (она же ЧКХ/КПМ/MTF) для спектральной функции на основе спектральной чувствительности сенсора Sony A7R2.

Размеры аберрационных пятен и кривые ЧКХ, хроматической аберрации, астигматичной кривизны поля, дисторсии для объектива Эра-1 50/1.8 при идеальной сборке.

Теперь зададим возможную децентрировку от 0 мм до 0.1 мм для каждого оптического элемента и проведем моделирование объектива со случайными ошибками сборки методом Монте-Карло, фиксируя изменение отслеживаемых характеристик.

Размеры аберрационных пятен и кривые ЧКХ, хроматической аберрации, астигматичной кривизны поля, дисторсии для объектива Эра-1 50/1.8 при сборке со случайными ошибками центрировки до 0.1 мм.

Исследование показало, что больше всего на качество изображения влияет ошибка позиционирования второй и третьей линз.

Как можно заметить, наличие случайных децентрировок в пределах всего лишь 0.1 мм приводит к увеличению аберрационных пятен в центральной части изображения в полтора-два раза и потере симметрии осевого пятна. При этом резко ухудшается и ЧКХ в центральной области изображения. Таким образом, в качестве простого визуального критерия качества сборки можно принять в первую очередь симметрию осевого аберрационного пятна, а затем и его размер, который связан с силой проявления так называемого «софт-эффекта».

Предполагая распределение ошибок центрирования линз в объективе 35КП-1,8/65 случайным в пределах некоторого значения, можно считать, что путем вращения каждой из оправ линз относительно других возможно нахождение такого взаимного расположения линз, что произойдет частичная компенсация ошибок сборки.

Таким образом, для юстировки объектива 35КП-1,8/65 необходимо сначала установить правильное положение второй линзы относительно третьей, затем первой относительно второй. Далее можно установить лучшее положение пятой и шестой линз относительно третьей и четвертой в склейке. Естественно, каждый раз объектив нужно разбирать и собирать, а для запоминания позиций требуются метки, которые можно наносить маркером. При этом на практике оптическое качество удобнее всего отслеживать не по симметрии аберрационных пятен, а по форме и симметрии пятен ближних предфокалов/зафокалов: необходимо достичь их наилучшей симметричности и наименьшего проявления яркой каймы и пятна зафокала.

Я, к сожалению, не сделал фотографий типа «до-после», но, юстируя два линзоблока объектива 35КП-1,8/65, я смог добиться одинакового хорошего качества, колоссально превосходящего исходное в обоих случаях.

Оптические свойства 35КП-1,8/65

Если до юстировки ни один из бывших у меня в руках (4-5 шт) 35КП-1,8/65 не показывал вменяемого качества изображения, то после объектив стал вполне пригодным для съемки. Объектив на открытой диафрагме демонстрирует довольно резкое изображение как в центральной области, так и по полю кадра 36×24 мм – в этом он опережает, к примеру, дорогостоящий киносъемочный объектив РО2-2М 75/2. В центральной области резкость ограничена сферохроматическими аберрациями (и, вероятно – остаточным астигматизмом, возникающим из-за неидеальной сборки), а по полю – аберрациями высших порядков, причем, в отличие от гелиосоподобных объективов (ОКС1-75-1 75/2, Гелиос-44), в целом уровень комы и сферической аберрации наклонных пучков у объектива довольно низкий. Качество изображения сильно снижается при использовании объектива в макродиапазоне – потребуется прикрывать диафрагму до F/2.8 как минимум, чтобы получать изображения без избыточного софт-эффекта.

На прикрытых диафрагмах объектив становится очень резким как в центре кадра, так и по полю, но при этом на кадре 36×24 мм уже ощущается выраженное влияние кривизны поля. В отличие от объектива Эра-1 50/1.8, у 35КП-1,8/65 поле загнуто краями от фотографа. Кроме того, 35КП-1,8/65 страдает довольно заметными латеральными хроматическими аберрациями, проявляющимися как пурпурная бахрома на контрастных контурах по краям кадра.

Контраст изображения у 35КП-1,8/65 в обычных условиях невысокий, но на приемлемом уровне – объектив использует простое однослойное просветление линз с фиолетовым бликом. Из-за того, что все линзы несут однотипное покрытие, объектив имеет сильно искаженный спектр светопропускания, как и Изюмский 16КП-1,4/65.

Профиль спектра светопропускания объектива 35КП-1,8/65.

Просветление с фиолетовым бликом усиливает пропускание в зеленой области, но сильно ограничивает пропускание в сине-фиолетовой. Из-за этого в обычных условиях освещения изображение имеет довольно простой пурпурный сдвиг тона, который легко компенсируется в редакторе. Однако если же съемка проводится в контровом свете, то к свдигу цветопередачи из-за искажения светопропускания прибавляется еще фиолетовое вуалирование, вызванное отражением и рассеянием света на границах стекло-воздух. В этом случае уже не существует «правильного» выбора тона изображения – остается выбирать между зеленым «основным» тоном при «серой» вуали и «правильным» «основным» тоном при выраженной фиолетовой вуали. Обозначенные эффекты можно применять в художественных целях.

Объектив 35КП-1,8/65 имеет довольно узнаваемое боке, свойственное объективам типа «Эра». Ниже приведены смоделированные пятна боке для объектива Эра-1 50/1.8, а еще вкусные бокешки можно посмотреть в обзоре редкого объектива Эра-6М 50/1.5. А еще размытие фона 35КП-1,8/65 напоминает боке другого, еще более асимметричного объектива типа «двойной Гаусс» – Зенитар 50/0.95 Е.

Изображения пятен предфокалов (левая часть) и зафокалов (то есть боке, правая часть) объектива Эра-1 50/1.8 при максимальной дефокусировке 3 мм. Угол откладывается от оси в вертикальном направлении.

35КП-1,8/65 имеет очень низкий уровень виньетирования на кадре 36×24 мм, его без проблем можно использовать на камерах формата 44×33 мм или на полнокадровых камерах с тилт/шифт адаптером. На среднеформатных камерах с матрицей 44×33 мм этот 65/1.8 объектив является в точности аналогом 50/1.4 объектива на малом формате. Я специально попозировал для Андреева Андрея с камерой Fujifilm GFX 50s дабы продемонстрировать поведение объектива на среднем формате.

Также мною были сделаны снимки на полнокадровую беззеркальную камеру Sony A7s с использованием шифт-адаптера

и без использования шифт-адаптера.

Все обзоры кинопроекционных и киносъемочных объективов:

Имена объективов соответствуют их точному написанию на корпусе.

Выводы

Кинопроекционный объектив 35КП-1,8/65 – еще один интересный объектив Д.С. Волосова, такой же лаконичный, простой и уникальный как по своим параметрам, так и по характеру изображения, как и другие его творения (раз, два, три, четыре, пять). Изобретенная им асимметризованная схема «Эра» – это очень тонкий баланс между простотой исполнения и качеством изображения, который Волосов отыскать всегда умел.

35КП-1,8/65 обладает удобными параметрами, красивым незамысловатым рисунком, несложно адаптируется для современных камер и особенно может быть полезен для владельцев среднеформатных камер. Тем не менее, нужно помнить, что низкая культура производства на ИПЗ сильно испортила этот объектив, потому для получения хорошего результата при съемке каждый объектив требует юстировки.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь.

Радожива