Modificação do Tair-3 1:4,5 F=30 cm (KMZ), adaptado para câmeras de médio formato. Análise do design óptico de "Tair"

Material sobre Tair-3 especialmente para Radozhiva preparado Rodion Eshmakov.

Tair-3 1:4,5 F=30 cm (doravante denominada Tair-3) é uma lente focal longa para câmeras de pequeno formato, produzida na KMZ e ZOMZ em várias versões:

• Tair-3 1:4,5 F=30 cm P, KMZ - versão técnica da lente, sem mecanismo de foco;
• Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, “Grand Prix Brussel” – opção para câmeras Zenit com montagem M39 ou M42 (apresentada neste artigo);
• Tair-3 4,5/300A (Tair-3A), ZOMZ – opção para câmeras SLR, possui haste tipo “A” substituível, geralmente equipada com haste para rosca M42;
• Tair-3-FS 4,5/300, KMZ – versão para a pistola fotográfica Photosniper, dois esquemas de cores possíveis (branco и preto ), mecanismo de focagem especial, haste substituível tipo “A”, geralmente equipado com haste para rosca M42;
• MC Tair-3S 4,5/300, KMZ – uma versão mais recente da lente para a pistola fotográfica “FS-12”, ótica revestida multicamadas, um mecanismo de foco especial, uma haste tipo “A” substituível, geralmente equipada com uma haste para rosca M42;
• Opções técnicas exóticas: Tair-3N e Tair-3T - versões do Tair-3 1: 4,5 F = 30 cm P com montagens de lente modificadas e revestimento anti-reflexo.

Esta análise é dedicada à primeira versão de produção da lente Tair-3, projetada para câmeras SLR de pequeno formato - Tair-3 1:4,5 F=30 cm, KMZ, "Grand Prix Brussel" - mas adaptada por um artesão desconhecido para uso com câmeras de médio formato com montagem Pentacon Six.

especificações:

Design óptico – “Tair”, 3 lentes em 3 grupos (dupleto com corretor de campo meniscal);

Distância focal - 300 mm;
Abertura relativa - 1:4,5;
Abertura – 16 lâminas, ajuste contínuo;
Limites de abertura - 1:4,5 - 1:22;
Distância mínima de focagem - 3 m;
Rosca para filtros de luz – M72;
Montagem na câmera (versão de fábrica) – rosca M39 ou rosca M42;
Características: Há um soquete de tripé giratório.

Design óptico "Tair": programa educacional

O design óptico Tair foi patenteado (SU 78122, 3.11.1944 de novembro de XNUMX) por um famoso oculista soviético David Samuilovich Volosov em 1944, embora provavelmente tenha sido inventado um pouco antes, a julgar pelos exemplos conhecidos da lente de uma arma fotográfica destinada ao reconhecimento, o FS-2 300/4.5, produzido em 1943.

Conforme indicado no título da patente, a lente é uma combinação de dois elementos anteriormente conhecidos pela óptica - um dupleto acromático de duas lentes, que é frequentemente usado como lente para binóculos e telescópios, e um corretor de menisco quase concêntrico com potência óptica próxima de zero, já usada para corrigir campos de curvatura em lentes de projeção Petzval e lentes de microscópio aplanadas.

Talvez D.S. Volosov não foi o primeiro a ter a ideia de combinar um gibão acromático com um menisco corretivo - pela simplicidade e obviedade dessa ideia, porém, ele foi definitivamente o primeiro a levar em conta a tecnologia emergente nuances desse arranjo: 1) nas lentes Tair o menisco é feito com desvio suficiente da concentricidade, para que possa ser fabricado com bastante facilidade; 2) a distância entre o dupleto e o menisco na lente é escolhida de forma que o comprimento total do sistema de lentes não exceda 150 mm, o que permite precisão suficiente na centralização mútua das lentes durante a montagem. Sujeito ao cumprimento dos requisitos tecnológicos especificados D.S. Volosov obteve excelente correção de aberrações de campo para um tamanho de campo impressionante de ~8-10°, construindo assim a lente anastigmática de foco longo mais simples possível. Além disso, décadas depois, os autores do trabalho “The Existence of Local Minima in Lens Design” (DOI: 10.1364/ILD.1990.LMC2) com a ajuda de cálculos de computador, foi demonstrado que o layout da lente Tair é o mais ideal para uma lente de foco longo de três lentes de todas as opções possíveis.

A lente Tair difere da maioria das lentes semelhantes por ser uma lente de foco longo, e não uma lente telefoto no sentido tecnicamente correto da palavra. A diferença entre esses conceitos está na relação entre a distância focal e a distância total do sistema: uma teleobjetiva tem um comprimento total da primeira superfície até a imagem aproximadamente igual à sua distância focal (no caso do Tair-3 - 96% da distância focal), enquanto uma lente telefoto tem uma distância focal muito menor. A recusa do tele-encurtamento é um dos fatores que permitiu combater eficazmente as aberrações de um sistema tão simples e proporcionar alto desempenho em comparação com lentes de complexidade semelhante (ver Tele-Tessar 1: 6,3 Willi Merthe) luminosidade 1: 4,5.

Repitamos mais uma vez o principal: com seu design extremamente simples e a utilização dos materiais ópticos mais comuns, a lente tipo Tair é a melhor opção de lente possível para pequenos ângulos de nível tecnológico semelhante. Em outras palavras, até que uma câmera telefoto 10° ~1:4.5 tenha uma dúzia de lentes, asféricas ou vidro de baixa dispersão (que também é acompanhada por um design mais complexo), ela não será capaz de fornecer uma qualidade de imagem fundamentalmente melhor. em comparação com uma lente do tipo “Tair”.

Para ilustrar isso claramente, usando modelagem óptica em Zemax, compararemos a qualidade óptica da lente Tair-3 e uma lente telefoto típica de quatro elementos da patente GDR DD 30118 (15.7.1964) Meyer-Optik com parâmetros 500/5.6, dimensionado para 300 mm em um determinado ângulo de campo de visão de 10°.

Para começar, notamos que o desenho óptico da lente 78122/300 dado na patente SU 4.5 não corresponde exatamente à lente Tair-3: o formato das lentes no gibão desta última era diferente, embora todas as espessuras e , caracteristicamente, o formato do menisco revelou-se o mesmo. De acordo com os dados de simulação de ambas as lentes, a lente Tair-3 compensou mutuamente aberrações esféricas de terceira e ordem superior, enquanto o design patenteado não implica tal correção de aberração esférica de ordem superior.

O uso de compensação mútua de aberrações esféricas melhora a qualidade da imagem em aberturas abertas, mas leva a alguma deterioração na qualidade em aberturas menores. Na verdade: a lente Tair-3 com abertura aberta tem qualidade de imagem significativamente melhor em comparação com a versão da patente, incl. melhor resolução calculada (55 mm-1 versus 50 mm-1). Em aberturas pequenas, a qualidade é determinada mais pela aberração cromática do que pela aberração esférica residual e, portanto, as lentes se comportam de maneira semelhante.

tipo de lente Orestegor 500/5.6 da patente DD 30118 está um anastigmatismo de quatro lentes, cuja posição de abertura tive que adivinhar por razões de tamanho da lente e correção do astigmatismo. A propósito, os diâmetros das lentes foram escolhidos de forma que a vinheta não fosse maior do que na lente Tair-3

Esta teleobjetiva tem uma distância total de 89% da distância focal e, de fato, seu design óptico é ideologicamente semelhante à lente Tair discutida neste artigo: o grupo frontal de lentes ainda é um dupleto acromático, e o elemento traseiro nada mais é do que uma divisão em duas lentes, há um menisco de correção, que é claramente visível nos contornos do diagrama.

O comprimento da lente alemã da primeira à última lente, igual a 212 mm, parece duvidoso. Seria mais difícil centralizar a ótica nesta lente do que na Tair-3, e se você se lembra do fato de que essa lente foi realmente produzida com uma distância focal de 500 mm, então você só quer simpatizar com os engenheiros da RDA.

A telefoto alemã usa um menisco traseiro composto para fornecer melhor correção: a lente de sílex positiva Schott F4 617.366 (ou seja, n=1.617, v=36.6), curiosamente, serve para corrigir a aberração cromática devido ao grande valor da dispersão parcial relativa em faixa azul, e o aumento do número de superfícies permite combater a aberração esférica. Isso lhe dá uma vantagem sobre a lente Tair-3 em qualidade de imagem?

Na área central da imagem, a lente é realmente melhor que a Tair-3 em grande abertura. Nesse caso, é difícil julgar a qualidade da imagem pelo campo, pois a patente, via de regra, não fornece a versão final do cálculo da lente, e a arbitrariedade na determinação da posição da abertura não é um bom presságio.

Acontece que os alemães conseguiram encurtar o esquema e melhorar a qualidade? Mas não, porque a mesma “abertura aberta” desta lente é 1:5.6, e não 1:4.5. A lente Tair-5.6, “comprimida” para F/3, comporta-se melhor que a alemã, o que é confirmado pelo fato de ser extremamente difícil vencer a Tair em termos de qualidade de imagem sem usar materiais ópticos de alta tecnologia ou complicar o projeto óptico.

Agora, depois de perceber a genialidade da invenção de D.S. Volosov, voltemos à consideração de sua instância específica.

Projeto e modificação da lente Tair-3

Tair-3 é feito inteiramente de metal e, portanto, pesa muito mais do que lentes modernas como 70-300/4-5.6 – esta não é uma lente de viagem de plástico. A grande massa, no entanto, reduz a amplitude dos tremores das mãos ao disparar e serve como um “estabilizador passivo”.

O anel de abertura está localizado na ponta da lente e logo atrás dele, mais perto da câmera, está o anel de foco. Ergonomia até a versão Tair-3A Ainda não cresci aqui. Assim, o anel de focagem é estreito e inconveniente e, durante a focagem, a unidade da lente da lente se move rotacional e translacionalmente junto com o anel, o que torna inaplicáveis ​​​​algumas técnicas de focagem convenientes implementadas com a lente Tair-3A, em que o anel de foco não se move progressivamente.

O curso helicoidal da lente também é menor que o do Tair-3A, pelo que o MDF tem apenas 3 m, e não 2.2 m, como na versão posterior. Para alguns assuntos, 3 metros é muito longe; muitas vezes encontrei MDF ao trabalhar com esta lente.

O controle de abertura desta versão de lente é de anel único, contínuo, sem mecanismo predefinido. É extremamente inconveniente alterar o valor da abertura às cegas, sem tirar os olhos da vista. A solução seria um mecanismo predefinido, como no Tair-3A, ou um ajuste gradual. No entanto, ao alterar a abertura também é muito fácil perder o foco, por isso é melhor definir a abertura desejada antes de começar a mirar. O mecanismo de diafragma de íris possui 16 lâminas escuras foscas e sempre produz uma abertura redonda, o que é um ótimo bônus.

A lente possui um anel giratório com pé de tripé, que permite montar a lente em qualquer orientação desejada. A outra parte do corpo, que tinha a inscrição “Grand Prix Brussel”, foi perdida da minha lente quando a montagem foi substituída por uma montagem P6 por um artesão desconhecido. Além disso, ao mesmo tempo, a bucha ondulada de proteção contra luz da haste foi removida, razão pela qual, ao focar, a superfície interna altamente refletiva do helicóide ficou exposta.

Em geral, esta lente tem muitos problemas com a proteção contra luz: no espaço entre a segunda e a terceira lentes da lente não há um único cortador de luz, nem uma única superfície nervurada. As paredes lisas anodizadas do bloco da lente refletem os raios de luz que caem obliquamente, causando assim um forte velamento da imagem. A solução é instalar buchas nervuradas feitas por impressão 3D e adicionalmente pintadas com tinta preta fosca e negro de fumo. Modelos prontos para impressão disponível através do link. A instalação é realizada após desaparafusar o bloco frontal da lente, fixado com três parafusos.

As buchas podem ser colocadas em cada seção cilíndrica da lente, mas no cálculo é importante deixar sua folga grande o suficiente para não introduzir vinhetas no sistema óptico, principalmente para o feixe axial.

Após fixar as buchas com algumas gotas de cola de cianoacrilato, é aconselhável depositar adicionalmente fuligem nas paredes internas do bloco da lente, que é um material muito mais preto e fosco em comparação com qualquer tinta.

O efeito da modificação realizada é demonstrado na próxima seção.

Como resultado, podemos dizer que esta versão da lente Tair-3 tem um design muito “cru”. A lente está longe de ser a melhor ergonomia, especialmente quando comparada com o falecido Tair-3A, que em seu revestimento laqueado preto parece nada menos que um “Mercedes”; As medidas de proteção contra a luz também parecem insatisfatórias. O facto de esta lente ter recebido o Grande Prémio na Exposição Mundial é nada menos que o mérito do design óptico original da D.S. Volosov, mas não de projeto mecânico.

Propriedades ópticas

Tair-3 possui nitidez moderada com abertura aberta, limitada principalmente pelo esferocromatismo. A abertura de até F/5.6-F/6.3 permite reduzir a influência das aberrações longitudinais e melhorar significativamente a qualidade da imagem. Em sensores modernos de alta resolução, a lente nunca permitirá obter detalhes pixel por pixel, mas você pode obter uma experiência agradável trabalhando com ela quando usada, por exemplo, com câmeras full-frame com resoluções de sensor de até 24 megapixels.

Quanto à qualidade da imagem em todo o campo, conforme mostrado nos diagramas anteriores das características de contraste de frequência da lente, o Tair-3 é mais adequado para câmeras do formato 36x24 mm, embora também possa ser usado com câmeras do formato 44x33. formato mm. Já no formato médio 6x6 cm, o uso da lente como telefoto normal é duvidoso devido ao alto nível de astigmatismo nas bordas do quadro. Outra coisa é que no formato 6x6 a lente será o equivalente a uma full-frame 150/2.3 - que é uma lente e tanto para retrato, e o bokeh das lentes tipo Tair é sempre excelente, e além do campo calculado também é Bastante notável.

Apesar do design óptico do Tair não controlar bem a distorção, mesmo no formato 6x6 seu nível não ultrapassa +3.5%.

O contraste da imagem formada pela lente depende diretamente da qualidade da proteção luminosa. Mesmo um para-sol não salvará a situação se tudo no bloco da lente estiver brilhante. Portanto, a lente na forma em que a recebi não tinha absolutamente nenhum bom contraste - o véu era incrivelmente forte e era simplesmente insuportável fotografar ao menor sinal de luz de fundo. Abaixo estão exemplos de fotos tiradas com o Sony A7s e a lente antes de instalar as capas de proteção contra luz. Todas as fotografias foram pós-processadas para aumentar o contraste.

Depois que a proteção contra luz é instalada, a lente fica simplesmente irreconhecível - mesmo sem um para-sol, o contraste da imagem é bastante alto e raramente precisa de correção séria. E este está longe de ser o único caso em que o contraste da imagem é determinado não por camadas de iluminação, mas pelo escurecimento das superfícies, diafragmas de corte de luz e aletas de proteção contra luz. Abaixo estão exemplos de fotos do Sony A7s e da lente após a instalação das capas de proteção contra luz.

Descobertas

Esta versão da lente Tair-3 não é tão boa devido à baixa usabilidade e à necessidade de modificação independente. Em geral, em termos de qualidade óptica, as lentes Tair-3 não são apenas boas, mas também melhores em comparação com muitas outras lentes antigas da classe 300/4.5. Considerando seu preço no mercado secundário, a Tair-3 é uma lente manual muito boa para estudar a faixa de supertelevisão. Recomendo que os interessados ​​nesta lente prestem atenção antes de tudo na opção Tair-3A.

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