Desmilitarização: 50mm f/1.5, lente de visão noturna de tanque TVNO-2B adaptada para câmeras sem espelho. Revisão de Rodion Eshmakov

Material nesta lente especialmente para Radozhiva preparado Rodion Eshmakov (inscreva-se no Instagram!).

Este artigo é dedicado a uma lente 50/1.5 incomum que nunca foi destinada à fotografia - a lente do binóculo de visão noturna TVNO-2B, que foi instalada em equipamentos militares soviéticos, em particular nos tanques T-62, T-64 , etc. A lente não tem nome, nem mesmo foi projetada para funcionar em luz visível. Fabricante - Fábrica de fabricação de instrumentos Izyum, famosa por suas notáveis ​​lentes de projeção de filmes 16KP и 35KP.

Adaptei ambas as lentes removidas para uso com câmeras modernas sem espelho. Para mim, esta não é a primeira experiência de “forjar arados de espadas” - leia também um artigo sobre um interessante Tair-62T 95/2.5 da cabeça de orientação da bomba.

Especificações da lente:

Design óptico - 5 lentes em 3 grupos, "Sonnar" (semelhante ao Sonar CZJ 180/2.8);

Distância focal - 50 mm;
Abertura relativa - 1:1,5;
Ângulo do campo de visão — 30° (corresponde ao quadro ~APS-C);
Coeficientes de transmissão de luz experimental - 0,59 (380-800 nm), 0,60 (400-780 nm), 0,90 (800-1100 nm);
Características - uma lente para a faixa de infravermelho, não possui um mecanismo de foco e uma abertura variável.

Dispositivos de visão noturna: variedades, princípio de operação e ótica

Fontes: 1, 2, 3.

O complexo industrial militar muitas vezes serve como um dos principais consumidores dos benefícios do progresso científico e tecnológico. Para facilitar a condução da guerra em condições de iluminação insuficiente, os primeiros dispositivos de visão noturna (NVD) foram desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial, usando radiação infravermelha (IR) invisível ao olho humano. O princípio de funcionamento de um dispositivo de visão noturna é baseado nos fenômenos do efeito fotoelétrico e eletroluminescência: 1) a lente constrói uma imagem do objeto de observação em raios IR em um fotocátodo feito de um material com borda vermelha em uma região de comprimento de onda maior do que a luz utilizada; 2) o fotocátodo emite elétrons nocauteados por quanta de radiação infravermelha, que são direcionados por um campo elétrico no vácuo para uma tela luminescente; 3) quando um elétron colide com a tela, ocorre um flash com a emissão de radiação verde visível - assim, uma imagem na faixa do visível é obtida a partir de uma imagem em raios IR; 4) a imagem da tela é observada com a ajuda de uma ocular.

Um fotocátodo, uma caixa de vácuo, uma lente eletrônica e uma tela luminescente compõem um único dispositivo de eletrovácuo chamado tubo intensificador de imagem (IOC). Dispositivos chamados. A "geração zero", baseada neste esquema mais simples, pode funcionar efetivamente apenas com iluminação externa do objeto com radiação infravermelha invisível a olho nu e foi usada pelas tropas nazistas durante as batalhas noturnas. Os dispositivos da 1ª geração usam um esquema semelhante, mas diferem em um novo material fotocatodo (césio-oxigênio-prata, sódio-potássio-césio-antimônio), que proporciona um melhor rendimento quântico e, portanto, também pode funcionar de modo passivo. São os dispositivos de visão noturna de 1ª geração que agora são os mais comuns e acessíveis.

A modernização posterior levou ao surgimento de tubos intensificadores de imagem em cascata, nos quais o tubo intensificador de imagem de 1ª geração é combinado com fotomultiplicador. Para aumentar a resolução dos dispositivos e reduzir a influência da iluminação espúria, foram inventados tubos intensificadores de imagem "pixel" baseados em óptica de microcanal. Os avanços no estudo de materiais inorgânicos tornaram possível aumentar o rendimento quântico e expandir a sensibilidade espectral dos fotocátodos – foi assim que surgiram a segunda e as gerações subsequentes de dispositivos.

No entanto, não apenas o tubo intensificador de imagem determina a eficiência do dispositivo de visão noturna - a lente usada desempenha um papel importante: o número total de fótons que caem no fotocátodo do tubo de imagem depende dele. Isso torna especialmente importante alcançar a abertura máxima da lente. Ao mesmo tempo, os dispositivos de visão noturna geralmente operam em uma faixa espectral estreita (~800-1000 nm), o que torna possível pensar menos na correção de aberrações cromáticas. Você também pode sacrificar a transmissão de luz na faixa visível em favor do IR aplicando um revestimento antirreflexo especial nas lentes. Além disso, o dispositivo deve ser compacto: e por esta razão, óticas com uma pequena distância do vértice traseiro são frequentemente usadas.

Nem todas as lentes de visão noturna, no entanto, atendem a todas as características acima: por exemplo, ROMZ Ciclope 85/1.5 do tubo NZT-1 e a ótica dos óculos de visão noturna PNV-57 não possuem iluminação especial para trabalhar em IR. Mas a otimização, via de regra, cobra seu preço: o mesmo tubo NZT-1 nos anos 2000 começou a ser equipado com uma nova lente leve de quatro lentes (uma espécie de esquema Tair) 85/1.5 com borda de fuga extremamente baixa e revestimento IR. Nos primeiros dispositivos militares soviéticos, provavelmente também foram usadas lentes não especializadas: por exemplo, no esquema óptico do TVN-1, os contornos da lente são claramente traçados, o que lembra muito Júpiter-3 50/1.5.

No entanto, ainda na década de 50, uma linha de lentes foi projetada especificamente para uso militar: 150 / 1.5 Hélios-52 (visão TPN-1), 100/1.5 Hélios-50 (dispositivo do comandante TKN-1) e o herói desta revisão é um pouco conhecido sem nome 50 / 1.5 (dispositivos do driver-artilheiro TVN-2, BVN-2). Todas as lentes listadas são inadequadas para operação na faixa do visível, pelo menos devido ao revestimento aplicado.

Modificação da lente TVNO-2B para funcionar com câmeras modernas sem espelho

TVN-2 e suas modificações (em particular, TVNO-2B) usam tubos intensificadores de imagem VEI-3 com cátodo Ag-O-Cs. O tamanho do fotocátodo é muito menor do que, por exemplo, um quadro de filme padrão. Podemos dizer que este é um tubo intensificador de imagem crop xD. Gostaria de saber o que precisa ser desmontado para obter o tubo intensificador de imagem "full frame" O_o...

De uma forma ou de outra, devido a esse recurso do fotodetector, as lentes (com exceção das conhecidas Helios-50 e 52) funcionam sob uma pequena moldura, aproximadamente correspondente ao APS-C. Embora tenha havido menção de uma modificação da lente 50 / 1.5, que possui uma lente traseira ampliada e funciona com um quadro completo.

Devido ao campo limitado 50 / 1.5, a lente TVNO-2B é feita de acordo com um esquema Sonnar de cinco lentes bastante simples, e não de acordo com o de sete lentes, como Júpiter-3, que tem um campo maior com o mesmo parâmetros. Curiosamente, já me deparei com uma lente técnica para a região de IR, feita de acordo com tal esquema - esta é a pesquisa Pentacon 125 / 2.8 https://radojuva.com/2021/08/2-8-125mm-pentacon- lente/. Na verdade, a experiência positiva de usá-lo me levou a continuar pesquisando IR-Zonnars.

O procedimento de adaptação das lentes TVNO-2B incluiu duas etapas: instalação de um diafragma de íris e colocação do bloco da lente no mecanismo de foco. Existem poucas reservas no bloco da lente, não é fácil selecionar e instalar o diafragma - é necessário trabalho de torneamento. Não medi o tamanho original da pupila da lente, mas antes de definir a abertura, ela era menor - ou seja, durante a adaptação luminosidade aumentado para o nominal 1:1,5, determinado pelo tamanho da pupila de entrada da lente.

De fato, como se viu mais tarde, a posição da abertura não é exatamente a ideal - além de limitar a pupila, também introduz uma leve vinheta durante a operação. No entanto, sem conhecer os parâmetros do esquema óptico, é improvável que seja melhor feito.

Após a instalação do diafragma, foram encomendados e confeccionados os adaptadores, permitindo que os blocos de lentes fossem instalados em macrohelicóides de fábrica com rosca M42. Neste caso, a abertura é controlada girando o bloco da lente.

O segmento traseiro da lente é muito pequeno - a lente está no plano baioneta. A proporção do segmento traseiro para a distância focal é muito menor do que o telêmetro Jupiter-3.

Todas as lentes objetivas são revestidas com AR azul brilhante para melhor desempenho na faixa IR. A lente é apenas laranja através da lente.

Não se pode dizer que a lente do dispositivo TVNO-2B é fácil de adaptar: ​​se a seleção do helicóide não é realmente difícil, a escolha e a instalação da abertura e a remoção de seu controle são bastante difíceis. No entanto, a reconstrução não requer a construção do compartimento da lente do zero, o que é ótimo.

Propriedades ópticas

Como observado anteriormente, a lente TVNO-2B só pode funcionar com APS-C e matrizes menores. Em uma abertura aberta, a lente fornece uma imagem muito suave com um brilho pronunciado dos contornos, mesmo no centro do quadro. A nitidez diminui significativamente em direção à borda devido à influência de aberrações de campo. Quando a abertura já está em 1/2 - 1 ponto, a qualidade óptica volta ao normal e a lente mostra uma nitidez muito boa no centro. Mas nos cantos de um quadro APS-C, a resolução geralmente permanece fraca. Aberração cromática dificilmente perceptível, aparecendo apenas como franja azul-alaranjada na zona de desfocagem mais próxima (esferocromatismo) - eu esperava muito pior. Em uma abertura aberta, a vinheta é muito leve, aumenta ligeiramente com a abertura devido à posição de abertura não ideal.

O padrão e o bokeh da lente são muito incomuns. Anteriormente foto postada nas redes sociais, em que era necessário adivinhar o esquema óptico e o ano de produção da lente a partir das fotos em preto e branco dadas. Muitas suposições foram feitas, entre as quais indicações de lentes com o esquema "Zonnar", e os leitores de Radozhiva também notaram o "desequilíbrio" da lente, como se fosse mal calculado por algum motivo. Tudo isso é verdade, apenas a lente não é mal projetada, mas é projetada para uma radiação diferente. A óptica TVNO-2B tem um bokeh realmente muito peculiar, que muda muito com a abertura. As fotos tiradas com a lente em p/b têm uma boa sensação vintage.

O contraste da imagem é baixo, melhora um pouco com a abertura. No entanto, as lentes dispersam fortemente a luz (especialmente azul), o que leva ao aparecimento de um véu ou ponto característico no centro da armação. Mesmo algumas óticas fotográficas sofrem de tal desvantagem, por exemplo, o Helios-44 “de olhos azuis” do início dos anos 60 (série 00 ...).

A transmissão de luz da lente TVNO-2B foi estudada por espectrofotometria. Os coeficientes de transmissão de luz da lente para diferentes faixas de comprimento de onda também foram determinados: 0,59 (380-800 nm), 0,60 (400-780 nm) - diferentes estimativas dos limites da região visível, 0,90 (800-1100 nm) - próximo faixa de IR. Descobriu-se que a forma do espectro é muito diferente do espectro de transmissão típico de uma lente de revestimento único para trabalhar em área visível: não há pico pronunciado, mas na região do infravermelho próximo, é fornecida uma transmissão de luz uniforme e alta - cerca de duas vezes maior que a da óptica convencional. A lente corta a luz azul quase completamente, o que terá um enorme impacto na reprodução de cores quando usado na faixa visível.

Em geral, o trabalho do revestimento da lente na faixa visível pode ser descrito como um filtro de frequência "aquecimento" com um perfil linear. É importante entender, no entanto, que o espectro não leva em consideração o efeito da dispersão da luz de superfícies de vidro-ar na fotografia, que desempenha um papel importante quando usado em iluminação complexa.

Ao trabalhar com esta lente, é impossível prever com precisão e segurança o resultado - é muito diferente da óptica comum. No entanto, pareceu-me que a ótica TVNO-2B tem um potencial muito grande na fotografia em preto e branco, bem como ao fotografar em condições de iluminação difíceis, quando a iluminação dá “tudo o possível e até o impossível” (c) (Dr. Breen) efeitos especiais. Em geral, a experiência de usar essa lente foi muito incomum e divertida.

Abaixo estão exemplos de fotos tiradas com a lente adaptada em uma câmera Sony A7s no modo APS-C.

Parte da foto foi convertida para p/b usando Silver Efex 2.

Descobertas

Óptica militar infravermelha especializada, é claro, inerentemente não pode ser equivalente às comuns, mesmo que apenas por causa da reprodução de cores. No entanto, para a fotografia artística, esta é uma ferramenta verdadeiramente única que não tem análogos entre as óticas fotográficas comuns, com um padrão muito peculiar e qualidade ótica bastante sã - isso está longe de ser hipster monóculo de uma lente de helios. Além disso, ninguém se preocupa em usar essas lentes para o propósito pretendido com câmeras sem filtro IR, que geralmente são usadas por astrofotógrafos - aqui essa lente tem quase duas vantagens sobre as lentes convencionais devido à alta transmissão de luz na região do IR. Em uma palavra, se você tem um tanque extra em sua casa ou é a favor do desarmamento e da paz mundial, esta lente é para você!

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