Modification du Tair-3 1:4,5 F=30 cm (KMZ), adapté aux appareils photo moyen format. Analyse de la conception optique de "Tair"

Matériel sur Tair-3 spécialement pour Radozhiva préparé Rodion Echmakov.

Tair-3 1:4,5 F=30 cm (ci-après dénommé Tair-3) est un objectif à longue focale pour appareils photo petit format, produit chez KMZ et ZOMZ en différentes versions :

• Tair-3 1:4,5 F=30 cm P, KMZ - version technique de l'objectif, sans mécanisme de mise au point ;
• Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, « Grand Prix Brussel » - option pour les caméras Zenit avec monture M39 ou M42 (présentée dans cet article) ;
• Tair-3 4,5/300A (Tair-3A), ZOMZ – option pour les appareils photo reflex, possède une tige remplaçable de type « A », généralement équipée d'une tige pour filetage M42 ;
• Tair-3-FS 4,5/300, KMZ – version pour le pistolet photo Photosniper, deux schémas de couleurs possibles (blanc и noir ), mécanisme de mise au point spécial, tige remplaçable de type « A », généralement équipée d'une tige pour filetage M42 ;
• MC Tair-3S 4,5/300, KMZ – une version tardive de l'objectif pour le pistolet photo « FS-12 », des optiques à revêtement multicouche, un mécanisme de mise au point spécial, une tige remplaçable de type « A », généralement équipée d'une tige pour filetage M42 ;
• Options techniques exotiques : Tair-3N et Tair-3T - versions de Tair-3 1 : 4,5 F = 30 cm P avec montures d'objectif modifiées et revêtement antireflet.

Cette revue est dédiée à la première version de production de l'objectif Tair-3, conçue pour les appareils photo reflex petit format - Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, "Grand Prix Brussel" - mais adaptée par un artisan inconnu pour une utilisation avec des appareils photo moyen format avec une monture Pentacon Six.

Spécifications:

Conception optique – « Tair », 3 lentilles en 3 groupes (doublet avec correcteur de champ ménisque) ;

Focale - 300 mm;
Ouverture relative - 1:4,5 ;
Ouverture – 16 lames, réglage continu ;
Limites d'ouverture - 1:4,5 - 1:22 ;
Distance minimale de mise au point - 3 m ;
Filetage pour filtres de lumière – M72 ;
Montage sur la caméra (version usine) – filetage M39 ou filetage M42 ;
Caractéristiques : Il y a une prise de trépied rotative.

Conception optique "Tair": programme pédagogique

La conception optique Tair a été brevetée (SU 78122, 3.11.1944 novembre XNUMX) par un célèbre opticien soviétique David Samuilovitch Volosov en 1944, bien qu'il ait probablement été inventé un peu plus tôt, à en juger par les exemples connus d'objectif de pistolet photographique destiné à la reconnaissance, le FS-2 300/4.5, produit en 1943.

Comme indiqué dans le titre du brevet, la lentille est une combinaison de deux éléments connus auparavant en optique - un doublet achromatique à deux lentilles, lui-même très souvent utilisé comme lentille pour les jumelles et les télescopes, et un correcteur de ménisque presque concentrique avec une puissance optique proche de zéro, déjà utilisée pour corriger les champs de courbure des lentilles de projection Petzval et des lentilles de microscope plan.

Peut-être que D.S. Volosov n'a pas été le premier à avoir eu l'idée de combiner un doublet achromatique avec un ménisque correcteur - en raison de la simplicité et de l'évidence de cette idée, il a cependant été certainement le premier à pouvoir prendre en compte les technologies émergentes. nuances de cette disposition : 1) dans les lentilles de Tair, le ménisque est réalisé avec un écart suffisant par rapport à la concentricité, pour qu'il puisse être fabriqué assez facilement ; 2) la distance entre le doublet et le ménisque dans la lentille est choisie de manière à ce que la longueur totale du système de lentilles ne dépasse pas 150 mm, ce qui permet une précision suffisante du centrage mutuel des lentilles lors du montage. Sous réserve du respect des exigences technologiques spécifiées D.S. Volosov a obtenu une excellente correction des aberrations de champ pour une taille de champ impressionnante d'environ 8 à 10°, construisant ainsi l'objectif anastigmat à longue focale le plus simple possible. De plus, des décennies plus tard, les auteurs de l'ouvrage « The Existence of Local Minima in Lens Design » (DOI : 10.1364/ILD.1990.LMC2) à l'aide de calculs informatiques, il a été montré que la disposition de l'objectif Tair est la plus optimale pour un objectif à trois lentilles à longue focale parmi toutes les options possibles.

L'objectif Tair diffère de la plupart des objectifs similaires en ce sens qu'il s'agit d'un objectif à longue focale et non d'un téléobjectif au sens techniquement correct du terme. La différence entre ces notions réside dans le rapport entre la distance focale et la longueur totale du système : un téléobjectif a une longueur totale depuis la première surface jusqu'à l'image approximativement égale à sa distance focale (dans le cas du Tair-3 - 96% de la distance focale), alors qu'un téléobjectif a une distance focale beaucoup plus courte. Le refus du télé-raccourcissement est l'un des facteurs qui ont permis de lutter efficacement contre les aberrations d'un système aussi simple et d'offrir des performances élevées par rapport à des objectifs de complexité similaire (voir Tele-Tessar 1 : 6,3 Willi Merthe) luminosité 1: 4,5.

Répétons encore une fois l'essentiel : avec sa conception extrêmement simple et l'utilisation des matériaux optiques les plus courants, l'objectif de type Tair est la meilleure option d'objectif possible pour les petits angles d'un niveau technologique similaire. En d’autres termes, tant qu’un téléobjectif 10° ~ 1:4.5 ne disposera pas d’une douzaine d’objectifs, asphériques ou à faible dispersion (qui s’accompagnent également d’une conception plus complexe), il ne sera pas en mesure de fournir une qualité d’image fondamentalement meilleure. en comparaison avec un objectif de type « Tair ».

Pour illustrer clairement cela, en utilisant la modélisation optique dans Zemax, nous comparerons la qualité optique de l'objectif Tair-3 et d'un téléobjectif typique à quatre éléments du brevet GDR DD 30118 (15.7.1964). Meyer-Optik avec paramètres 500/5.6, mis à l'échelle à 300 mm pour un angle de champ de vision donné de 10°.

Pour commencer, notons que la conception optique de l'objectif 78122/300 donnée dans le brevet SU 4.5 ne correspond pas tout à fait à l'objectif Tair-3 : la forme des lentilles dans le doublet de ce dernier était différente, bien que toutes les épaisseurs et , de manière caractéristique, la forme du ménisque s'est avérée être la même. Selon les données de simulation des deux lentilles, la lentille Tair-3 présente des aberrations sphériques mutuellement compensées du troisième ordre et des ordres supérieurs, tandis que la conception brevetée n'implique pas une telle correction des aberrations sphériques des ordres supérieurs.

L'utilisation de la compensation mutuelle des aberrations sphériques améliore la qualité de l'image à ouverture ouverte, mais entraîne une certaine détérioration de la qualité à des ouvertures plus petites. En effet : l'objectif Tair-3 à ouverture ouverte a une qualité d'image nettement meilleure par rapport à la version du brevet, incl. résolution mieux calculée (55 mm-1 contre 50 mm-1). Aux petites ouvertures, la qualité est davantage déterminée par l'aberration chromatique que par l'aberration sphérique résiduelle, et les objectifs se comportent donc de la même manière.

type de lentille Orestegor 500/5.6 du brevet DD 30118 est un anastigmat à quatre lentilles, dont j'ai dû deviner la position d'ouverture pour des raisons de taille de lentille et de correction de l'astigmatisme. À propos, les diamètres des lentilles ont été choisis de manière à ce que le vignettage ne soit pas supérieur à celui de l'objectif Tair-3.

Ce téléobjectif a une longueur totale de 89 % de la distance focale et, en fait, sa conception optique est idéologiquement similaire à l'objectif Tair discuté dans cet article : le groupe d'objectifs avant est toujours un doublet achromatique, et l'élément arrière n'est rien de plus qu'une fente sur deux lentilles, il y a un ménisque de correction, qui est clairement visible dans les contours du diagramme.

La longueur de l'objectif allemand du premier au dernier objectif, égale à 212 mm, semble douteuse. Il serait plus difficile de centrer l'optique dans cet objectif que dans le Tair-3, et si vous vous souvenez du fait que cet objectif a en fait été produit avec une distance focale de 500 mm, alors vous voulez seulement sympathiser avec les ingénieurs de la RDA.

Le téléobjectif allemand utilise un ménisque arrière composite pour offrir une meilleure correction : la lentille positive en silex Schott F4 617.366 (soit n=1.617, v=36.6), curieusement, sert à corriger l'aberration chromatique due à la grande valeur de la dispersion partielle relative dans gamme bleue, et le nombre accru de surfaces permet de lutter contre l'aberration sphérique. Cela lui donne-t-il un avantage sur l'objectif Tair-3 en termes de qualité d'image ?

Dans la zone centrale de l'image, l'objectif est en effet meilleur que le Tair-3 à grande ouverture. Dans ce cas, il est difficile de juger de la qualité de l'image par champ, car le brevet, en règle générale, ne fournit pas la version finale du calcul de l'objectif et le caractère arbitraire de la détermination de la position de l'ouverture n'augure rien de bon.

Il s'avère que les Allemands ont réussi à raccourcir le schéma et à améliorer la qualité ? Mais non, car la même « ouverture ouverte » de cet objectif est de 1:5.6 et non de 1:4.5. L'objectif Tair-5.6, « pressé » à F/3, se comporte mieux que l'objectif allemand, ce qui est confirmé par le fait qu'il est extrêmement difficile de battre le Tair en termes de qualité d'image sans utiliser de matériaux optiques de haute technologie ni compliquer la tâche. la conception optique.

Maintenant, après avoir réalisé le génie de l’invention de DS. Volosov, revenons à l'examen de son cas spécifique.

Conception et modification de l'objectif Tair-3

Tair-3 est entièrement fabriqué en métal et pèse donc beaucoup plus que les objectifs modernes comme 70-300/4-5.6 – ce n’est pas du tout un objectif de voyage en plastique. La masse importante réduit cependant l’amplitude des tremblements de la main lors du tir et sert de « stabilisateur passif ».

La bague d'ouverture est située sur le nez de l'objectif et juste derrière, plus près de l'appareil photo, se trouve la bague de mise au point. Ergonomie jusqu'à la version Tair-3A Je n'ai pas encore grandi ici. Ainsi, la bague de mise au point est étroite et peu pratique, et pendant la mise au point, l'unité de lentille de l'objectif se déplace en rotation et en translation avec la bague, ce qui rend inapplicables certaines techniques de mise au point pratiques mises en œuvre avec la lentille. Tair-3A, dans lequel la bague de mise au point ne bouge pas progressivement.

La course hélicoïdale de la lentille est également inférieure à celle de Tair-3A, de sorte que le MDF ne mesure que 3 m, et non 2.2 m, comme la version ultérieure. Pour certains sujets, 3 mètres, c'est trop ; je suis souvent tombé sur du MDF en travaillant avec cet objectif.

Le contrôle de l'ouverture de cette version d'objectif est à anneau unique, en continu, sans mécanisme prédéfini. Il est extrêmement gênant de modifier aveuglément la valeur d'ouverture, sans lever les yeux du viseur. La solution serait soit un mécanisme prédéfini, comme dans Tair-3A, soit un réglage par étapes. Cependant, lors du changement d'ouverture, il est également très facile de perdre la mise au point, il est donc préférable de régler l'ouverture souhaitée avant de commencer à viser. Le mécanisme du diaphragme à iris comporte 16 lames sombres mates et produit toujours une ouverture ronde, ce qui est un avantage appréciable.

L'objectif est doté d'un anneau rotatif avec un pied de trépied, qui vous permet de monter l'objectif dans n'importe quelle orientation souhaitée. L'autre partie du corps, qui portait l'inscription « Grand Prix Brussel », a été perdue de mon objectif lorsque la monture a été remplacée par une monture P6 par un artisan inconnu. En outre, en même temps, la bague ondulée de protection contre la lumière de la tige a été retirée, c'est pourquoi, lors de la mise au point, la surface interne hautement réfléchissante de l'hélicoïde a été exposée.

En général, cet objectif présente de nombreux problèmes de protection contre la lumière : dans l'espace entre les deuxième et troisième lentilles de l'objectif, il n'y a pas un seul coupe-lumière, pas une seule surface nervurée. Les parois anodisées lisses du bloc de lentille réfléchissent les rayons de lumière tombant obliquement, provoquant ainsi un fort voilement de l'image. La solution consiste à installer des bagues nervurées réalisées par impression 3D et peintes en plus avec de la peinture noire mate et du noir de carbone. Modèles prêts à imprimer disponible via lien. L'installation s'effectue après avoir dévissé le bloc de lentille avant, fixé avec trois vis.

Des douilles peuvent être placées dans chaque section cylindrique de la lentille, mais lors du calcul, il est important de faire en sorte que leur jeu soit suffisamment grand pour ne pas introduire de vignettage dans le système optique, notamment pour le faisceau axial.

Après avoir fixé les bagues avec quelques gouttes de colle cyanoacrylate, il est conseillé de déposer en plus de la suie sur les parois internes du bloc de lentille, qui est un matériau beaucoup plus noir et mat que n'importe quelle peinture.

L’effet de la modification effectuée est démontré dans la section suivante.

De ce fait, on peut dire que cette version de l’objectif Tair-3 est de conception très « brute ». L'objectif est loin d'être la meilleure ergonomie, surtout si on le compare au dernier Tair-3A, qui, dans son revêtement laqué noir, ne ressemble rien de moins à une « Mercedes » ; Les mesures de protection contre la lumière semblent également insatisfaisantes. Le fait que cet objectif ait reçu le Grand Prix à l’Exposition universelle n’est rien de moins que le mérite de la conception optique originale de D.S. Volosov, mais pas de conception mécanique.

Propriétés optiques

Tair-3 a une netteté modérée avec une ouverture ouverte, limitée principalement par le sphérochromatisme. L'ouverture jusqu'à F/5.6-F/6.3 vous permet de réduire l'influence des aberrations longitudinales et d'améliorer considérablement la qualité de l'image. Sur les capteurs haute résolution modernes, l'objectif ne vous permettra jamais d'obtenir des détails pixel par pixel, mais vous pouvez vivre une expérience agréable en travaillant avec lui lorsqu'il est utilisé, par exemple, avec des appareils photo plein format avec des résolutions de capteur allant jusqu'à 24. mégapixels.

En ce qui concerne la qualité de l'image sur tout le champ, comme le montrent les diagrammes précédents des caractéristiques de contraste de fréquence de l'objectif, le Tair-3 est le mieux adapté aux appareils photo au format 36x24 mm, bien qu'il puisse également être utilisé avec des appareils photo au format 44x33. format mm. Mais sur le moyen format 6x6 cm, l'utilisation de l'objectif comme téléobjectif ordinaire est douteuse en raison du niveau élevé d'astigmatisme sur les bords de la monture. Autre chose, au format 6x6 l'objectif sera l'équivalent d'un plein format 150/2.3 - ce qui est tout à fait un objectif de portrait, et le bokeh des objectifs de type Tair est toujours excellent, et au-delà du champ calculé il l'est aussi. Assez remarquable.

Malgré le fait que la conception optique Tair ne contrôle pas bien la distorsion, même au format 6x6 son niveau ne dépasse pas +3.5%.

Le contraste de l'image formée par l'objectif dépend directement de la qualité de la protection contre la lumière. Même un pare-soleil ne sauvera pas la situation si tout dans le bloc d'objectif est brillant. Ainsi, l'objectif sous la forme dans laquelle je l'ai reçu n'avait absolument pas de bon contraste - le voile était incroyablement résistant et il était tout simplement insupportable de prendre des photos au moindre soupçon de contre-jour. Vous trouverez ci-dessous des exemples de photos prises avec le Sony A7 et l'objectif avant d'installer les manchons de protection contre la lumière. Toutes les photographies ont été post-traitées pour augmenter le contraste.

Une fois la protection contre la lumière installée, l'objectif est tout simplement méconnaissable : même sans pare-soleil, le contraste de l'image est assez élevé et nécessite rarement une correction sérieuse. Et c'est loin d'être le seul cas où le contraste de l'image n'est pas déterminé par des couches d'éclairage, mais par le noircissement des surfaces, des diaphragmes coupe-lumière et des ailettes de protection contre la lumière. Vous trouverez ci-dessous des exemples de photos du Sony A7 et de l'objectif après l'installation des manchons de protection contre la lumière.

résultats

Cette version de l'objectif Tair-3 n'est pas si bonne en raison de sa faible convivialité et de la nécessité d'une modification indépendante. En général, en termes de qualité optique, les objectifs Tair-3 ne sont pas seulement bons, mais meilleurs par rapport à de nombreux autres objectifs anciens de la classe 300/4.5. Compte tenu de son prix sur le marché secondaire, le Tair-3 est un très bon objectif manuel pour étudier la gamme super-télévision. Je recommande à ceux qui sont intéressés par cet objectif de faire attention tout d'abord à l'option Tair-3A.

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