Desmilitarización: 50 mm f/1.5, lente de visión nocturna de tanque TVNO-2B adaptada para cámaras sin espejo. Reseña de Rodion Eshmakov

Material en esta lente especialmente para Radozhiva preparado Rodion Eshmakov (¡suscríbete a Instagram!).

Este artículo está dedicado a una lente 50/1.5 inusual que nunca se diseñó para la fotografía: la lente del binocular de visión nocturna TVNO-2B, que se instaló en el equipo militar soviético, en particular, en los tanques T-62, T-64. , etc. La lente no tiene nombre, ni siquiera está diseñada para funcionar en luz visible. Fabricante - Planta de fabricación de instrumentos de Izum, famoso por sus notables lentes de proyección de películas 16KP и 35KP.

Adapté las dos lentes extraídas para usarlas con cámaras modernas sin espejo. Para mí, esta no es la primera experiencia de "forjar rejas de arado con espadas". Lea también un artículo sobre un interesante Tair-62T 95/2.5 del cabezal de guía de la bomba.

Especificaciones de la lente:

Diseño óptico - 5 lentes en 3 grupos, "Sonnar" (similar a Sonda CZJ 180/2.8);

Distancia focal - 50 mm;
Agujero relativo - 1:1,5;
Ángulo del campo de visión — 30° (corresponde al cuadro ~APS-C);
Coeficientes de transmisión de luz experimentales - 0,59 (380-800 nm), 0,60 (400-780 nm), 0,90 (800-1100 nm);
Características: una lente para el rango infrarrojo, no tiene un mecanismo de enfoque y una apertura variable.

Dispositivos de visión nocturna: variedades, principio de funcionamiento y óptica.

Fuentes: 1, 2, 3.

El complejo militar-industrial sirve a menudo como uno de los principales consumidores de los beneficios del progreso científico y tecnológico. Para facilitar la conducción de la guerra en condiciones de iluminación insuficiente, los primeros dispositivos de visión nocturna (NVD) se desarrollaron durante la Segunda Guerra Mundial, utilizando radiación infrarroja (IR) invisible para el ojo humano. El principio de funcionamiento de un dispositivo de visión nocturna se basa en los fenómenos del efecto fotoeléctrico y la electroluminiscencia: 1) la lente construye una imagen del objeto de observación en rayos IR sobre un fotocátodo hecho de un material con borde rojo en una región de longitud de onda más larga que la luz utilizada; 2) el fotocátodo emite electrones eliminados por cuantos de radiación infrarroja, que son dirigidos por un campo eléctrico en el vacío a una pantalla luminiscente; 3) cuando un electrón choca con la pantalla, se produce un destello con emisión de radiación verde visible - así, se obtiene una imagen en el rango visible a partir de una imagen en rayos IR; 4) la imagen de la pantalla se observa con la ayuda de un ocular.

Un fotocátodo, una carcasa de vacío, una lente electrónica y una pantalla luminiscente conforman un único dispositivo de electrovacío llamado tubo intensificador de imagen (IOC). Dispositivos llamados. La "generación cero", basada en este esquema más simple, puede funcionar de manera efectiva solo con iluminación externa del objeto con radiación infrarroja invisible al ojo y fue utilizada por las tropas nazis durante las batallas nocturnas. Los dispositivos de la primera generación utilizan un esquema similar, pero difieren en un nuevo material de fotocátodo (cesio-oxígeno-plata, sodio-potasio-cesio-antimonio), que proporciona un mejor rendimiento cuántico y, por lo tanto, también puede funcionar en modo pasivo. Son los dispositivos de visión nocturna de primera generación los que ahora son los más comunes y asequibles.

Una mayor modernización condujo a la aparición de tubos intensificadores de imagen en cascada, en los que el tubo intensificador de imagen de primera generación se combina con fotomultiplicador. Para aumentar la resolución de los dispositivos y reducir la influencia de la iluminación espuria, se inventaron tubos intensificadores de imagen de "píxel" basados ​​en óptica de microcanal. Los avances en el estudio de los materiales inorgánicos han permitido elevar el rendimiento cuántico y ampliar la sensibilidad espectral de los fotocátodos, así aparecieron la segunda y siguientes generaciones de dispositivos.

Sin embargo, no solo el tubo intensificador de imagen determina la eficiencia del dispositivo de visión nocturna: la lente utilizada juega un papel importante: el número total de fotones que golpean el fotocátodo del tubo de imagen depende de ello. Esto hace que sea especialmente importante lograr la máxima apertura del objetivo. Al mismo tiempo, los dispositivos de visión nocturna suelen operar en un rango espectral estrecho (~800-1000 nm), lo que permite pensar menos en corregir las aberraciones cromáticas. También puede sacrificar la transmisión de luz en el rango visible en favor de IR aplicando un revestimiento antirreflectante especial a las lentes. Además, el dispositivo debe ser compacto: y por esta razón, a menudo se utilizan ópticas con una pequeña distancia entre los vértices traseros.

Sin embargo, no todas las lentes de visión nocturna cumplen todas las características anteriores: por ejemplo, ROMZ Cíclope 85/1.5 del tubo NZT-1 y la óptica de las gafas de visión nocturna PNV-57 no tienen iluminación especial para trabajar en IR. Pero la optimización, por regla general, pasa factura: el mismo tubo NZT-1 en la década de 2000 comenzó a equiparse con una nueva lente liviana de cuatro lentes (una especie de esquema Tair) 85/1.5 con borde de fuga extremadamente bajo y revestimiento IR. En los primeros dispositivos militares soviéticos, al principio, probablemente también se usaron lentes no especializados: por ejemplo, en el esquema óptico del TVN-1, los contornos de la lente están claramente trazados, lo que recuerda mucho a Júpiter-3 50/1.5.

Sin embargo, incluso en los años 50, se diseñó una línea de lentes específicamente para uso militar: 150 / 1.5 Helios-52 (vista TPN-1), 100/1.5 Helios-50 (dispositivo del comandante TKN-1) y el héroe de esta revisión es un 50 / 1.5 sin nombre poco conocido (dispositivos del conductor-artillero TVN-2, BVN-2). Todas las lentes enumeradas no son adecuadas para operar en el rango visible, al menos debido al recubrimiento aplicado.

Modificación de la lente TVNO-2B para trabajar con modernas cámaras sin espejo

TVN-2 y sus modificaciones (en particular, TVNO-2B) utilizan tubos intensificadores de imagen VEI-3 con cátodo Ag-O-Cs. El tamaño del fotocátodo es mucho más pequeño que, por ejemplo, un marco de película estándar. Podemos decir que este es un tubo intensificador de imagen de recorte xD. Me pregunto qué hay que desgarrar para que el tubo intensificador de imagen tenga un "fotograma completo" O_o...

De una forma u otra, debido a esta característica del fotodetector, las lentes (a excepción de las conocidas Helios-50 y 52) funcionan bajo un marco pequeño, aproximadamente correspondiente a APS-C. Aunque hubo menciones de una modificación de la lente 50 / 1.5, que tiene una lente trasera agrandada y funciona con un marco completo.

Debido al campo limitado 50 / 1.5, la lente TVNO-2B se fabrica de acuerdo con un esquema Sonnar bastante simple de cinco lentes, y no de acuerdo con el de siete lentes, como Júpiter-3, que tiene un campo más grande con el mismo parámetros Curiosamente, ya encontré una lente técnica para la región IR, hecha de acuerdo con dicho esquema: esta es la investigación Pentacon 125 / 2.8 https://radojuva.com/2021/08/2-8-125mm-pentacon- lente/ . De hecho, la experiencia positiva de usarlo me impulsó a continuar investigando IR-Zonnars.

El procedimiento de adaptación de lentes TVNO-2B incluyó dos etapas: instalar un diafragma de iris y colocar el bloque de lentes en el mecanismo de enfoque. Hay pocas reservas en el bloque de lentes, no es fácil seleccionar e instalar el diafragma; se requiere trabajo de giro. No medí el tamaño original de la pupila de la lente, pero antes de configurar la apertura, era más pequeña, es decir, durante la adaptación. luminosidad aumentado al nominal 1:1,5, determinado por el tamaño de la pupila de entrada del cristalino.

De hecho, como resultó más tarde, la posición de la apertura no es del todo ideal: además de limitar la pupila, también introduce un ligero viñeteado durante la operación. Sin embargo, sin conocer los parámetros del esquema óptico, es casi imposible hacerlo mejor.

Después de instalar el diafragma, se ordenaron y fabricaron los adaptadores, lo que permitió instalar los bloques de lentes en macrohelicoides hechos en fábrica con una rosca M42. En este caso, la apertura se controla girando el bloque de la lente.

El segmento trasero de la lente es muy pequeño: la lente está en el plano de la bayoneta. La relación entre el segmento trasero y la distancia focal es mucho menor que incluso el telémetro Jupiter-3.

Todas las lentes del objetivo tienen un revestimiento AR azul brillante para un mejor rendimiento en el rango IR. La lente es simplemente naranja a través de la lente.

No se puede decir que la lente del dispositivo TVNO-2B sea fácil de adaptar: si la selección del helicoidal no es realmente difícil, entonces la elección e instalación de la apertura y la eliminación de su control son bastante difíciles. Sin embargo, la reelaboración no requiere construir la carcasa de la lente desde cero, lo cual es genial.

Propiedades ópticas

Como se señaló anteriormente, la lente TVNO-2B solo puede funcionar con APS-C y matrices más pequeñas. Con una apertura abierta, la lente brinda una imagen muy suave con un brillo pronunciado de los contornos, incluso en el centro del encuadre. La nitidez disminuye significativamente hacia el borde debido a la influencia de las aberraciones de campo. Cuando la apertura ya está en 1/2 - 1 paso, la calidad óptica vuelve a la normalidad y la lente muestra muy buena nitidez en el centro. Pero en las esquinas de un marco APS-C, la resolución generalmente sigue siendo débil. Aberración cromática apenas perceptible, apareciendo solo como una franja naranja-azul en la zona de desenfoque más cercana (esferocromatismo); esperaba algo mucho peor. En una apertura abierta, el viñeteado es muy ligero, aumenta ligeramente con la apertura debido a la posición de apertura no óptima.

El patrón y el bokeh de la lente son muy inusuales. Previamente foto publicada en las redes sociales, en el que era necesario adivinar el esquema óptico y el año de producción de la lente a partir de las fotos en blanco y negro dadas. Se hicieron muchas suposiciones, entre las que se encontraban indicaciones de lentes con el esquema "Zonnar", y los lectores de Radozhiva también notaron el "desequilibrio" de la lente, como si estuviera mal calculado por alguna razón. Todo esto es cierto, solo que la lente no está mal diseñada, sino que está diseñada para una radiación diferente. La óptica TVNO-2B tiene un bokeh realmente muy peculiar, que cambia mucho con la apertura. Las fotos tomadas con la lente en blanco y negro tienen un buen toque vintage.

El contraste de la imagen es bajo, mejora algo con la apertura. Sin embargo, las lentes dispersan fuertemente la luz (especialmente la azul), lo que da lugar a la aparición de un velo o punto característico en el centro de la montura. Incluso algunas ópticas fotográficas sufren tal desventaja, por ejemplo, el Helios-44 de "ojos azules" de principios de los años 60 (serie 00 ...).

La transmisión de luz de la lente TVNO-2B se estudió mediante espectrofotometría. También se determinaron los coeficientes de transmisión de luz de la lente para diferentes rangos de longitud de onda: 0,59 (380-800 nm), 0,60 (400-780 nm) - diferentes estimaciones de los límites de la región visible, 0,90 (800-1100 nm) - cerca rango de infrarrojos. Resultó que la forma del espectro es muy diferente del espectro de transmisión típico de una lente de una sola capa para trabajar en área visible: no hay un pico pronunciado, pero en la región del infrarrojo cercano, se proporciona una transmisión de luz uniforme y alta, aproximadamente el doble que la de la óptica convencional. La lente corta la luz azul casi por completo, lo que tendrá un gran impacto en la reproducción del color cuando se use en el rango visible.

En general, el trabajo del recubrimiento de la lente en el rango visible se puede describir como un filtro de frecuencia de "calentamiento" con un perfil lineal. Sin embargo, es importante comprender que el espectro no tiene en cuenta el efecto de la dispersión de la luz de las superficies de aire de vidrio en la fotografía, que juega un papel importante cuando se utiliza en iluminación compleja.

Cuando se trabaja con esta lente, es imposible predecir con precisión y seguridad el resultado; es muy diferente a la óptica ordinaria. Sin embargo, me pareció que la óptica TVNO-2B tiene un potencial muy grande en la fotografía en blanco y negro, así como cuando se fotografía en condiciones de iluminación difíciles, cuando la iluminación da "todo lo posible e incluso algo imposible" (c) (Dra. Breen) efectos especiales. En general, la experiencia de usar esta lente fue muy inusual y entretenida.

A continuación se muestran ejemplos de fotos tomadas con la lente adaptada en una cámara Sony A7s en modo APS-C.

Parte de la foto se convirtió a blanco y negro con Silver Efex 2.

Hallazgos

La óptica militar infrarroja especializada, por supuesto, inherentemente no puede ser equivalente a las ordinarias, aunque solo sea por la reproducción del color. Sin embargo, para la fotografía artística, esta es una herramienta verdaderamente única que no tiene análogos entre las ópticas fotográficas ordinarias, con un patrón muy peculiar y una calidad óptica bastante sana: esto está lejos de ser hipster. monóculo de una lente helios. Además, nadie se molesta en usar tales lentes para su propósito previsto con cámaras sin filtro IR, que generalmente usan los astrofotógrafos; aquí, esta lente tiene casi el doble de ventaja sobre las lentes convencionales debido a la alta transmisión de luz en la región IR. En una palabra, si tiene un tanque extra en su hogar o si está a favor del desarme y la paz mundial, ¡esta lente es para usted!

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