Modificación de Tair-3 1:4,5 F=30 cm (KMZ), adaptada para cámaras de formato medio. Análisis del diseño óptico de "Tair".

Material sobre Tair-3 especialmente para Radozhiva preparado rodion eshmakov.

Tair-3, convertido para cámaras de formato medio.

Tair-3, convertido para cámaras de formato medio.

Tair-3 1:4,5 F=30 cm (en adelante Tair-3) es un objetivo de larga distancia para cámaras de pequeño formato, producido en KMZ y ZOMZ en varias versiones:

  • Tair-3 1:4,5 F=30 cm P, KMZ - versión técnica de la lente, sin mecanismo de enfoque;
  • Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, “Grand Prix Brussel” - opción para cámaras Zenit con montura M39 o M42 (presentada en este artículo);
  • Tair-3 4,5/300A (Tair-3A), ZOMZ – opción para cámaras SLR, tiene un vástago reemplazable tipo “A”, generalmente equipado con un vástago para rosca M42;
  • Tair-3-FS 4,5/300, KMZ – versión para la pistola fotográfica Photosniper, dos combinaciones de colores posibles (blanco и negro ), mecanismo de enfoque especial, vástago reemplazable tipo “A”, generalmente equipado con un vástago para rosca M42;
  • MC Tair-3S 4,5/300, KMZ: una versión tardía de la lente para la pistola fotográfica “FS-12”, óptica recubierta de múltiples capas, un mecanismo de enfoque especial, un vástago reemplazable tipo “A”, generalmente equipado con un vástago para rosca M42;
  • Opciones técnicas exóticas: Tair-3N y Tair-3T - versiones de Tair-3 1: 4,5 F = 30 cm P con monturas de lentes modificadas y revestimiento antirreflectante.

Esta reseña está dedicada a la primera versión de producción del objetivo Tair-3, diseñado para cámaras SLR de pequeño formato - Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, "Grand Prix Brussel" - pero adaptado por un artesano desconocido para su uso. con cámaras de formato medio con montura Pentacon Six.

especificaciones:

Diseño óptico – “Tair”, 3 lentes en 3 grupos (doblete con corrector de campo de menisco);

Diagrama esquemático de la lente Tair-3.

Diagrama esquemático de la lente Tair-3.

Distancia focal - 300 mm;
Apertura relativa - 1:4,5;
Apertura: 16 láminas, ajuste continuo;
Límites de apertura - 1:4,5 - 1:22;
Distancia mínima de enfoque - 3 m;
Rosca para filtros de luz – M72;
Montaje en la cámara (versión de fábrica) – rosca M39 o rosca M42;
Características: Hay un enchufe para trípode giratorio.

Diseño óptico "Tair": programa educativo

El diseño óptico de Tair fue patentado (SU 78122, 3.11.1944 de noviembre de XNUMX) por un famoso óptico soviético. David Samuilovich Volósov en 1944, aunque probablemente fue inventado un poco antes, a juzgar por los ejemplos conocidos de la lente de un arma fotográfica destinada al reconocimiento, la FS-2 300/4.5, producida en 1943.

Fragmento de una página de patente para lentes tipo Tair.

Fragmento de una página de patente para lentes tipo Tair.

Como se indica en el título de la patente, la lente es una combinación de dos elementos previamente conocidos en óptica: un doblete acromático de dos lentes, que a su vez se utiliza muy a menudo como lente para binoculares y telescopios, y un corrector de menisco casi concéntrico con potencia óptica casi nula, ya utilizada para corregir campos de curvatura en lentes de proyección Petzval y lentes de microscopio aplanadas.

D.S. Volosov es el inventor de las lentes Tair y uno de los ópticos más importantes de la URSS.

D.S. Volósov - inventor de las lentes Tair y uno de los ópticos más importantes de la URSS.

Quizás D.S. Volosov no fue el primero al que se le ocurrió la idea de combinar un doblete acromático con un menisco correctivo; sin embargo, debido a la simplicidad y obviedad de esta idea, fue definitivamente el primero que pudo tener en cuenta la tecnología emergente. matices de esta disposición: 1) en las lentes Tair el menisco se fabrica con una desviación suficiente de la concentricidad, por lo que se puede fabricar con bastante facilidad; 2) la distancia entre el doblete y el menisco en la lente se elige de modo que la longitud total del sistema de lentes no exceda los 150 mm, lo que permite una precisión suficiente del centrado mutuo de las lentes durante el montaje. Sujeto al cumplimiento de los requisitos tecnológicos especificados D.S. Volosov logró una excelente corrección de las aberraciones de campo para un impresionante tamaño de campo de ~8-10°, construyendo así la lente anastigmat de enfoque largo más simple posible. Además, décadas después, los autores del trabajo “La existencia de mínimos locales en el diseño de lentes” (DOI: 10.1364/ILD.1990.LMC2) con la ayuda de cálculos por computadora se demostró que el diseño de la lente Tair es el más óptimo para una lente de enfoque largo de tres lentes de todas las opciones posibles.

El objetivo Tair se diferencia de la mayoría de objetivos similares en que es un objetivo de enfoque largo y no un teleobjetivo en el sentido técnicamente correcto de la palabra. La diferencia entre estos conceptos radica en la relación entre la distancia focal y la longitud total del sistema: un teleobjetivo tiene una longitud total desde la primera superficie hasta la imagen aproximadamente igual a su distancia focal (en el caso de Tair-3 - 96% de la distancia focal), mientras que un teleobjetivo tiene una distancia focal mucho más corta. El rechazo del teleacortamiento es uno de los factores que permitió combatir eficazmente las aberraciones de un sistema tan simple y proporcionar un alto rendimiento en comparación con lentes de complejidad similar (ver Tele-Tessar 1: 6,3 Willi Merthe) luminosidad 1: 4,5.

Una imagen de a) lentes de enfoque largo yb) teleobjetivos con los mismos parámetros. Ilustración de “Óptica Astronómica” de D.D. Maksutova, 2ª ed., 1979, pág. 245.

Una imagen de a) lentes de enfoque largo yb) teleobjetivos con los mismos parámetros. Ilustración de “Óptica Astronómica” de D.D. Maksutova, 2ª ed., 1979, pág. 245.

Repitamos una vez más lo principal: con su diseño extremadamente simple y el uso de los materiales ópticos más comunes, la lente tipo Tair es la mejor opción de lente posible para ángulos pequeños de un nivel tecnológico similar. En otras palabras, hasta que una cámara con teleobjetivo de 10° ~1:4.5 no tenga una docena de lentes, asféricas o de vidrio de baja dispersión (que también va acompañado de un diseño más complejo), no podrá proporcionar una calidad de imagen que sea fundamentalmente mejor. en comparación con una lente tipo “Tair”.

Para ilustrar claramente esto, utilizando el modelado óptico en Zemax, compararemos la calidad óptica del objetivo Tair-3 y un teleobjetivo típico de cuatro elementos de la patente de la RDA DD 30118 (15.7.1964). Meyer-Optik con parámetros 500/5.6, escalado a 300 mm con un ángulo de campo de visión determinado de 10°.

Para empezar, observamos que el diseño óptico de la lente 78122/300 que figura en la patente SU 4.5 no se corresponde del todo con la lente Tair-3: la forma de las lentes en el doblete de esta última era diferente, aunque todos los espesores y , característicamente, la forma del menisco resultó ser la misma. Según los datos de simulación de ambas lentes, la lente Tair-3 ha compensado mutuamente las aberraciones esféricas de tercer orden y superiores, mientras que el diseño patentado no implica dicha corrección de las aberraciones esféricas de órdenes superiores.

Diagrama de aberración longitudinal para la lente Tair de la patente SU 78122. Para una lente ideal, el haz de líneas debe tener un ancho cero (cromatismo cero) y coincidir con el eje vertical del diagrama (cero aberraciones esféricas).

Diagrama de aberración longitudinal para la lente Tair de la patente SU 78122. Para una lente ideal, el haz de líneas debe tener un ancho cero (cromatismo cero) y coincidir con el eje vertical del diagrama (cero aberraciones esféricas).

Diagrama de aberración longitudinal para la lente Tair-3.

Diagrama de aberración longitudinal para la lente Tair-3.

El uso de compensación mutua de aberraciones esféricas mejora la calidad de la imagen con una apertura abierta, pero conduce a cierto deterioro de la calidad con aperturas más pequeñas. De hecho: la lente Tair-3 con apertura abierta tiene una calidad de imagen significativamente mejor en comparación con la versión de la patente, incl. resolución mejor calculada (55 mm-1 frente a 50 mm-1). En aperturas pequeñas, la calidad está determinada más por la aberración cromática que por la aberración esférica residual y, por lo tanto, las lentes se comportan de manera similar.

Diagrama de la respuesta de contraste de frecuencia (MTF) de la lente Tair de la patente SU 78122.

Diagrama de la respuesta de contraste de frecuencia (MTF) de la lente Tair de la patente SU 78122.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de la lente Tair-3.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de la lente Tair-3.

tipo de lente Orestegor 500/5.6 de la patente DD 30118 es un anastigmatismo de cuatro lentes, cuya posición de apertura tuve que adivinar por razones de tamaño de la lente y corrección del astigmatismo. Por cierto, los diámetros de las lentes se eligieron de modo que el viñeteado no fuera mayor que en la lente Tair-3.

Este teleobjetivo tiene una longitud total del 89% de la distancia focal y, de hecho, su diseño óptico es ideológicamente similar al objetivo Tair comentado en este artículo: el grupo frontal de lentes sigue siendo un doblete acromático, y el elemento trasero No es más que una división en dos lentes, hay un menisco corrector, que es claramente visible en los contornos del diagrama.

La longitud de la lente alemana desde la primera hasta la última lente, igual a 212 mm, parece dudosa. Sería más difícil centrar la óptica en este objetivo que en el Tair-3, y si recuerda que este objetivo en realidad se fabricó con una distancia focal de 500 mm, entonces solo querrá simpatizar con los ingenieros de la RDA.

Diagrama esquemático de un teleobjetivo de 10° 1:5.6 de la patente DD 30118.

Diagrama esquemático de un teleobjetivo de 10° 1:5.6 de la patente DD 30118.

El teleobjetivo alemán utiliza un menisco trasero compuesto para proporcionar una mejor corrección: la lente de piedra positiva Schott F4 617.366 (es decir, n=1.617, v=36.6), aunque parezca extraño, sirve para corregir la aberración cromática debido al gran valor de la dispersión parcial relativa en gama azul, y el mayor número de superficies permite combatir la aberración esférica. ¿Le da esto una ventaja sobre la lente Tair-3 en calidad de imagen?

En el área central de la imagen, la lente es de hecho mejor que la Tair-3 con una apertura amplia. En este caso, es difícil juzgar la calidad de la imagen en el campo, ya que la patente, por regla general, no proporciona la versión final del cálculo de la lente y la arbitrariedad en la determinación de la posición de apertura no augura nada bueno.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de una lente tipo Orestegor 500/5.6 de la patente DD 30118, escalado a 300 mm.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de una lente tipo Orestegor 500/5.6 de la patente DD 30118, escalado a 300 mm.

¿Resulta que los alemanes lograron acortar el esquema y mejorar la calidad? Pero no, porque la misma “apertura abierta” de este objetivo es 1:5.6, no 1:4.5. El objetivo Tair-5.6, “comprimido” a F/3, se comporta mejor que el alemán, lo que se confirma por el hecho de que es extremadamente difícil superar al Tair en términos de calidad de imagen sin utilizar materiales ópticos de alta tecnología ni complicaciones. El diseño óptico.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de la lente Tair-3 en F/5.6.

Diagrama de las características de contraste de frecuencia de la lente Tair-3 en F/5.6.

Ahora, después de darse cuenta de la genialidad del invento de D.S. Volosov, volvamos a considerar su caso específico.

Diseño y modificación de la lente Tair-3.

Tair-3 está hecho completamente de metal y, por lo tanto, pesa mucho más que las lentes modernas como 70-300/4-5.6 – Esta no es una lente de viaje de plástico en absoluto. Sin embargo, la gran masa reduce la amplitud del temblor de las manos al disparar y sirve como "estabilizador pasivo".

El anillo de apertura está ubicado en la punta de la lente y justo detrás de él, más cerca de la cámara, está el anillo de enfoque. Ergonomía hasta la versión Tair-3A Aquí todavía no he crecido. Por lo tanto, el anillo de enfoque es estrecho e incómodo, y durante el enfoque, la unidad de lente de la lente se mueve rotatoria y traslacionalmente junto con el anillo, lo que hace que algunas técnicas de enfoque convenientes implementadas con la lente no sean aplicables. Tair-3A, en el que el anillo de enfoque no se mueve progresivamente.

Lente Tair-3 al enfocar al infinito.

Lente Tair-3 al enfocar al infinito.

El recorrido helicoidal de la lente también es menor que el de Tair-3A, por lo que el MDF mide solo 3 m, y no 2.2 m, como la versión posterior. Para algunos sujetos, 3 metros es demasiado; a menudo me encontré con MDF cuando trabajaba con este objetivo.

Tair-3 cuando se enfoca en MDF = 3 m.

Tair-3 cuando se enfoca en MDF = 3 m.

El control de apertura de esta versión de lente es de un solo anillo, continuo y sin mecanismo preestablecido. Es extremadamente inconveniente cambiar el valor de apertura a ciegas, sin levantar la vista de la mira. La solución sería un mecanismo preestablecido, como en Tair-3A, o un ajuste escalonado. Sin embargo, al cambiar la apertura también es muy fácil perder el enfoque, por lo que es mejor establecer la apertura deseada antes de empezar a apuntar. El mecanismo de diafragma de iris tiene 16 hojas oscuras mate y siempre produce una apertura redonda, lo cual es una buena ventaja.

Vista del diafragma iris del Tair-3 en F/22.

Vista del diafragma iris del Tair-3 en F/22.

La lente tiene un anillo giratorio con un pie de trípode, que le permite montar la lente en cualquier orientación deseada. La otra parte del cuerpo, que tenía la inscripción “Grand Prix Brussel”, se perdió de mi lente cuando un artesano desconocido reemplazó la montura por una montura P6. Al mismo tiempo también se quitó el casquillo protector de luz corrugado del vástago, por lo que al enfocar quedó expuesta la superficie interior altamente reflectante del helicoidal.

Un mango improvisado con una montura P6 en una lente Tair-3.

Un mango improvisado con una montura P6 en una lente Tair-3.

En general, esta lente tiene muchos problemas con la protección de la luz: en el espacio entre la segunda y la tercera lente de la lente no hay un solo cortador de luz, ni una sola superficie acanalada. Las paredes lisas anodizadas del bloque de lentes reflejan los rayos de luz que caen oblicuamente, provocando así un fuerte velo de la imagen. La solución pasa por instalar casquillos nervados fabricados mediante impresión 3D y pintados adicionalmente con pintura negra mate y negro de humo. Modelos listos para imprimir disponible a través de enlace. La instalación se realiza después de desatornillar el bloque de la lente frontal, asegurado con tres tornillos.

El cortador de luz acanalado, fabricado para sustituir al de fábrica mediante impresión 3D, se encuentra inmóvil detrás de la lente trasera de la lente.

El cortador de luz acanalado, fabricado para sustituir al de fábrica mediante impresión 3D, se encuentra inmóvil detrás de la lente trasera de la lente.

Se pueden colocar casquillos en cada sección cilíndrica de la lente, pero al realizar el cálculo es importante dejar su espacio libre lo suficientemente grande como para no introducir viñeteado en el sistema óptico, especialmente para el haz axial.

Vista de los casquillos instalados a través del componente de la lente frontal.

Vista de los casquillos instalados a través del componente de la lente frontal.

Después de fijar los casquillos con un par de gotas de pegamento de cianoacrilato, es recomendable depositar adicionalmente hollín en las paredes internas del bloque de lentes, que es un material mucho más negro y mate en comparación con cualquier pintura.

El efecto de la modificación realizada se demuestra en la siguiente sección.

Como resultado, podemos decir que esta versión de la lente Tair-3 tiene un diseño muy “en bruto”. La lente no tiene la mejor ergonomía, especialmente si se la compara con el último Tair-3A, que con su revestimiento de laca negra parece nada menos que un “Mercedes”; Las medidas de protección de la luz también parecen insatisfactorias. El hecho de que esta lente haya recibido el Gran Premio en la Exposición Mundial es nada menos que el mérito del diseño óptico original de D.S. Volosov, pero no de diseño mecánico.

Propiedades ópticas

Tair-3 tiene una nitidez moderada con una apertura abierta, limitada principalmente por el esferocromatismo. La apertura de hasta F/5.6-F/6.3 le permite reducir la influencia de las aberraciones longitudinales y mejorar significativamente la calidad de la imagen. En los sensores modernos de alta resolución, la lente nunca le permitirá lograr detalles píxel por píxel, pero puede obtener una experiencia agradable al trabajar con ella cuando se usa, por ejemplo, con cámaras de fotograma completo con resoluciones de sensor de hasta 24 megapíxeles.

En cuanto a la calidad de la imagen en todo el campo, como se muestra en los diagramas anteriores de las características de contraste de frecuencia de la lente, Tair-3 es más adecuado para cámaras de formato 36x24 mm, aunque también se puede utilizar con cámaras de 44x33. formato mm. Pero en el formato medio de 6x6 cm, el uso del objetivo como teleobjetivo normal es dudoso debido al alto nivel de astigmatismo en los bordes del encuadre. Otra cosa es que en el formato 6x6 el objetivo será el equivalente a un fotograma completo 150/2.3, que es un objetivo bastante retrato, y el bokeh de los objetivos tipo Tair siempre es excelente, y más allá del campo calculado también es bastante notable.

Cálculo de puntos bokeh Tair-3 para formato medio 6x6 cm.

Cálculo de puntos bokeh Tair-3 para formato medio 6x6 cm.

A pesar de que el diseño óptico de Tair no controla bien la distorsión, incluso en el formato 6x6 su nivel no supera el +3.5%.

El contraste de la imagen formada por la lente depende directamente de la calidad de la protección luminosa. Ni siquiera un parasol salvará la situación si todo el interior del bloque del objetivo es brillante. Por lo tanto, la lente en la forma en que la recibí no tenía absolutamente ningún buen contraste: el velo era increíblemente fuerte y era simplemente insoportable disparar ante el más mínimo indicio de luz de fondo. A continuación se muestran fotografías de muestra tomadas con la Sony A7 y la lente antes de instalar las fundas protectoras de luz. Todas las fotografías han sido postprocesadas para aumentar el contraste.

Una vez instalada la protección contra la luz, el objetivo queda simplemente irreconocible: incluso sin parasol, el contraste de la imagen es bastante alto y rara vez necesita una corrección importante. Y este no es el único caso en el que el contraste de la imagen no está determinado por capas de iluminación, sino por el ennegrecimiento de las superficies, diafragmas que cortan la luz y aletas protectoras de la luz. A continuación se muestran ejemplos de fotografías de la Sony A7 y la lente después de instalar las fundas protectoras de luz.

Hallazgos

Esta versión de la lente Tair-3 no es tan buena debido a su baja usabilidad y la necesidad de modificaciones independientes. En general, en términos de calidad óptica, los objetivos Tair-3 no sólo son buenos, sino mejores en comparación con muchos otros objetivos antiguos de la clase 300/4.5. Teniendo en cuenta su precio en el mercado secundario, Tair-3 es una muy buena lente manual para estudiar el rango de súper televisión. Recomiendo que los interesados ​​en este objetivo presten atención en primer lugar a la opción Tair-3A.

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Comentarios: 4, sobre el tema: Modificación de Tair-3 1: 4,5 F = 30 cm (KMZ), adaptado para cámaras de formato medio. Análisis del diseño óptico de "Tair".

  • Sergei

    Además de los cortadores de luz internos, es bueno comprar dos parasoles metálicos para teleobjetivos en Aliexpress.
    Uno para rosca de 72 mm, el segundo para rosca de 77 mm. Y gírelos juntos.

    • Rodion

      Una lente bien ahumada no necesita parasol

  • esclava

    Hace varios años rompí con éxito el Tair-3FS: lo desarmé, pero no pude volver a armarlo. Pero, por lo que recuerdo, las superficies internas están algo ennegrecidas.

  • Rodion

    Hablemos del rendimiento de los televisores. Por curiosidad, simulé el comportamiento del Prakticar 4/300, cuyo diagrama se adjunta. Esta lente de seis elementos, que utiliza generalmente un cristal más interesante en comparación con la Tair, tiene casi el mismo nivel de calidad óptica con una longitud ligeramente más corta y una apertura de f/4 ligeramente más alta. En otras palabras, si se puede aumentar la relación de apertura complicando el circuito, entonces, de alguna manera, elevar fundamentalmente el listón de la calidad de imagen sin vidrio ED (fluorofosfato, fosfato y coronas pesadas de fosfato) no es realista.

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