Демілітаризація: 50 мм F/1.5, об'єктив танкового приладу нічного бачення ТВНО-2Б, адаптований для бездзеркальних камер. Огляд від Родіона Ешмакова

Матеріал з даного об'єктиву спеціально для Радоживи. підготував Родіон Ешмаков (підпишись на Instagram!).

Ця стаття присвячена незвичайному 50/1.5 об'єктиву, який ніколи не призначався для фотографії - об'єктиву від бінокуляра нічного бачення ТВНО-2Б, який встановлювали в радянську військову техніку, зокрема - танки Т-62, Т-64 та ін. Об'єктив не має назви, він навіть не призначений для роботи у видимому світлі. Виробник Ізюмський приладобудівний завод, знаменитий своїми чудовими кінопроекційними об'єктивами 16КП и 35КП.

Обидва видобуті об'єктиви я адаптував для використання з сучасними бездзеркальними камерами. Для мене це не перший досвід «ковки кричав із мечів» — читайте також статтю про цікавий Таїр-62Т 95/2.5 від голівки наведення авіабомби.

Технічні характеристики об'єктива:

Оптична схема - 5 лінз у 3 групах, "Sonnar" (аналогічна CZJ Sonnar 180/2.8);

Фокусна відстань – 50 мм;
Відносний отвір - 1: 1,5;
Кут поля зору - 30 ° (відповідає кадру ~ APS-C);
Експериментальні коефіцієнти світлопропускання - 0,59 (380-800 нм), 0,60 (400-780 нм), 0,90 (800-1100 нм);
Особливості - об'єктив для інфрачервоного діапазону, не має фокусувального механізму і діафрагми, що змінюється.

Прилади нічного бачення: різновиди, принцип роботи та оптика

Джерела: 1, 2, 3.

Військово-промисловий комплекс є найчастіше одним з головних споживачів благ науково-технічного прогресу. Для полегшення ведення війни в умовах недостатнього освітлення ще в період ВМВ було розроблено перші прилади нічного бачення (ПНВ), що використовують невидиме людське око інфрачервоне (ІЧ) випромінювання. Принцип роботи приладу нічного бачення заснований на явищах фотоефекту та електролюмінесценції: 1) об'єктив будує зображення об'єкта спостереження в ІЧ-променях на фотокатоді, виконаному з матеріалу червоним кордоном у більш довгохвильовій області, ніж використовується світло; 2) фотокатод випромінює електрони, вибиті квантами ІЧ-випромінювання, які прямують електричним полем у вакуумі на люмінесцентний екран; 3) при зіткненні електрона з екраном відбувається спалах з випромінюванням видимого зеленого випромінювання - таким чином із зображення в ІЧ-променях виходить картинка у видимому діапазоні; 4) зображення з екрана спостерігають за допомогою окуляра.

Фотокатод, вакуумний корпус, електронна лінза та люмінесцентний екран складають єдиний електровакуумний прилад, званий електронно-оптичним перетворювачем (ЕОП). Прилади т.зв. «нульового покоління», засновані на цій простій схемі, здатні працювати ефективно хіба що при зовнішньому підсвічуванні об'єкта невидимим оку ІЧ-випромінюванням і використовувалися ще гітлерівськими військами під час нічних боїв. Прилади 1 покоління використовують схожу схему, але відрізняються новим матеріалом фотокатода (цезій-кисень-срібло, натрій-калій-цезій-сурма), що забезпечує кращий квантовий вихід, тому здатні працювати і в пасивному режимі. Саме ПНО 1 покоління зараз є найбільш поширеними та доступними.

Подальша модернізація призвела до появи каскадних ЕОПів, у яких ЕОП 1 покоління сполучений з фотоелектронним помножувачем. Для збільшення роздільної здатності приладів та зниження впливу паразитних засвіток винайдені «піксельні» ЕОПи на основі мікроканальної оптики. Успіхи в дослідженні неорганічних матеріалів дозволили підняти квантовий вихід і розширити спектральну чутливість фотокатодів - так з'явилися два і наступні покоління приладів.

Однак не тільки ЕОП визначає ефективність роботи приладу нічного бачення - важливу роль відіграє об'єктив, що використовується: саме від нього залежить загальна кількість фотонів, що потрапляють на фотокатод ЕОПа. Це робить важливим досягнення максимальної світлосили об'єктива. При цьому ПНВ зазвичай працюють у вузькому спектральному діапазоні (~800-1000 нм), що дозволяє менше думати про корекцію хроматичних аберацій. Також можна принести в жертву світлопропускання у видимому діапазоні на користь ІЧ, завдавши спеціальне покриття на лінзи. Далі, прилад повинен бути компактним: і тому часто використовується оптика з малою задньою вершинною відстанню.

Не всі об'єктиви ПНО, однак, відповідають усім зазначеним вище характеристикам: наприклад, РОМЗ Циклоп 85/1.5 від труби НЗТ-1 та оптика окулярів нічного бачення ПНВ-57 не мають спеціального просвітлення для роботи в ІЧ. Але оптимізація зазвичай бере своє: та ж труба НЗТ-1 у 2000-х стала комплектуватися новим легким чотирилінзовим (різновид схеми «Таїр») об'єктивом 85/1.5 з екстремально малим заднім відрізком та просвітленням для ІЧ-випромінювання. У ранніх радянських військових приладах, ймовірно, також використовувалися спочатку неспеціалізовані об'єктиви: так, в оптичній схемі ТВН-1 добре простежуються контур об'єктива, який дуже нагадує Юпітер-3 50/1.5.

Проте навіть у 50-ті роки спеціально для військового застосування було розраховано лінійку об'єктивів: 150/1.5 Геліос-52 (приціл ТПН-1), 100/1.5 Геліос-50 (командирський прилад ТКН-1) та герой цього огляду – маловідомий безіменний 50/1.5 (прилади водія-навідника ТВН-2, БВН-2). Всі перераховані об'єктиви відрізняються непристосованістю для роботи у видимому діапазоні як мінімум через застосоване просвітлення.

Модифікація об'єктива ТВНО-2Б для роботи з сучасними бездзеркальними камерами

ТВН-2 та його модифікації (зокрема, ТВНО-2Б) використовують ЕОПи ВЕІ-3 з катодом Ag-O-Cs. Розмір фотокатода значно менше, ніж стандартний плівковий кадр. Можна сказати, що це кроп-ЕОП xD. Цікаво, що треба роздербанити, щоб дістати ЕОПовий «повний кадр» О_о…

Так чи інакше, через цю особливість фотоприймача об'єктиви (за винятком відомих Геліос-50 і 52) виконують під малий кадр, приблизно відповідний APS-C. Хоча зустрічалися згадки про модифікацію 50/1.5 об'єктива, яка має збільшену задню лінзу і працює з повним кадром.

Через обмежене поле 50/1.5 об'єктив ТВНО-2Б виконаний за досить простою схемою п'ятилінзової «Sonnar», а не за семилінзовою, як Юпітер-3, що має більше поле при тих же параметрах. Цікаво, що раніше мені вже траплявся технічний об'єктив для ІЧ області, виконаний за такою схемою - це дослідницький Pentacon 125/2.8. Власне, позитивний досвід його використання спонукав мене продовжити дослідження ІЧ-зонарів.

Процедура адаптації об'єктивів ТВНО-2Б включала два етапи: встановлення ірисової діафрагми та поміщення лінзоблоку у фокусувальний механізм. У лінзоблоці мало резервів, діафрагму підібрати та встановити нелегко – потрібні токарні роботи. Я не виміряв вихідний розмір зіниці об'єктива, але до встановлення діафрагми він був меншим — тобто під час адаптації світлосила зросла до номінальних 1:1,5, що визначаються за розміром вхідної зіниці об'єктива.

Насправді, як пізніше виявилося, положення діафрагми не зовсім ідеальне - крім обмеження зіниці вона вносити ще й невелике віньєтування під час роботи. Втім, без знання параметрів оптичної схеми краще зробити навряд чи вдасться.

Після встановлення діафрагми були замовлені та виготовлені адаптери, що дозволяють встановити лінзоблоки у фабричні макрогелікоїди з різьбленням М42. Управління діафрагмою у своїй здійснюється поворотом лінзоблока.

Задній відрізок у об'єктива дуже малий – лінза знаходиться у площині байонета. Ставлення заднього відрізка до фокусної відстані набагато менше, ніж у далекомірного Юпітер-3.

Всі лінзи об'єктива мають яскраво-блакитне покриття, що забезпечує найкращу роботу в ІЧ-діапазоні. Об'єктив напросвіт просто помаранчевий.

Не можна сказати, що об'єктив від приладу ТВНО-2Б є простим для адаптації: якщо підбір гелікоїда і справді не складе труднощів, то вибір та встановлення діафрагми, виведення управління нею досить непрості. Проте переробка не вимагає виготовлення корпусу для лінз з нуля, що вже чудово.

Оптичні властивості

Як було раніше зазначено, об'єктив ТВНО-2Б здатний працювати лише з матрицями формату APS-C і менше. На відкритій діафрагмі об'єктив дає дуже м'яку картинку з вираженим світінням контурів навіть у центрі кадру. Різкість значно зменшується до краю через вплив польових аберацій. При діафрагмуванні вже на 1/2 - 1 ступінь оптична якість приходить у норму і об'єктив демонструє дуже хорошу різкість у центрі. Але в кутах кадру APS-C дозвіл загалом залишається слабким. Хроматичні аберації малопомітні, виявляються лише як оранжево-синій фрінжинг у найближчій зоні дефокусу (сферохроматизм) — я очікував набагато гіршого. На відкритій діафрагмі віньєтування дуже незначне, воно дещо зростає з діафрагмуванням через неоптимальне положення діафрагми.

Малюнок та боці у об'єктива дуже незвичайні. Раніше у соцмережах було опубліковано фотозагадку, В якій було необхідно вгадати оптичну схему та рік виробництва об'єктива за наведеними чорно-білими фото. Було висловлено безліч припущень, серед яких були вказівки на об'єктиви зі схемою «Зоннар», також читачі Радоживи відзначили «незбалансованість» об'єктива, немовби він був погано розрахований з якихось причин. Все це правда, тільки об'єктив непогано розрахований, а розрахований для іншого випромінювання. Оптика ТВНО-2Б має дуже своєрідне боці, яке сильно видозмінюється з діафрагмуванням. Фотографії, виконані об'єктивом у ч/б, мають таку претензію на вінтажність.

Контраст зображення невисокий, дещо покращується з діафрагмуванням. Однак лінзи сильно розсіюють світло (особливо синій), що призводить до появи характерної вуалі або плями в центрі кадру. Навіть деяка фотографічна оптика страждає на такий недолік, наприклад — «синьоокий» Геліос-44 початку 60-х років (серія 00…).

Світлопропускання об'єктива ТВНО-2Б було досліджено методом спектрофотометрії. Визначено і коефіцієнти світлопропускання об'єктива для різних діапазонів довжин хвиль: 0,59 (380-800 нм), 0,60 (400-780 нм) - різні оцінки меж видимої області, 0,90 (800-1100 нм) - ближній ІЧ діапазон . Виявилося, що вид спектру сильно відрізняється від типового спектра пропускання об'єктива з одношаровим просвітленням для роботи в видимої області: відсутній яскраво-виражений пік, зате в ближній ІЧ області забезпечується рівне та високе світлопропускання - приблизно вдвічі вище, ніж у звичайної оптики. Синє світло об'єктив практично повністю ріже, що матиме колосальний вплив на передачу кольору при використанні у видимому діапазоні.

Загалом роботу просвітлення об'єктива у видимому діапазоні можна охарактеризувати як фільтр частот, що «утеплює», з лінійним профілем. Важливо розуміти, однак, що спектр не враховує вплив світлорозсіювання на поверхнях скло-повітря на фотографію, яка грає велику роль при використанні у складному освітленні.

При роботі з цим об'єктивом неможливо точно і напевно передбачити результат - надто він несхожий на звичайну оптику. Проте, як мені здалося, дуже великий потенціал оптика ТВНО-2Б має у чорно-білій фотографії, а також при фотографуванні в умовах складного освітлення, коли просвітлення видає «усі можливі і навіть деякі неможливі» (с) (Лікар Брін) спецефекти. Загалом досвід застосування цього об'єктива був дуже незвичайний і зайнятий.

Нижче наведено приклади фотографій, виконаних адаптованим об'єктивом на Sony A7s в режимі APS-C.

Частину фото було переведено до ч/б за допомогою Silver Efex 2.

Висновки

Спеціалізована інфрачервона військова оптика, звичайно, за своєю суттю не може бути будь-яким еквівалентом звичайної хоча б через перенесення кольорів. Проте для художньої фотографії це справді унікальний інструмент, що не має аналогів серед звичайної фотооптики, з дуже своєрідним малюнком і оптичною якістю, що цілком осудна — це далеко не хіпстерський. монокль із лінзи геліоса. Крім того, ніхто не заважає використовувати подібні об'єктиви за призначенням з камерами без інфрачервоного фільтра, які зазвичай використовують астрофотографи - тут у цього об'єктива практично дворазова перевага перед звичайними за рахунок високого світлопропускання в інфрачервоній області. Словом, якщо у вас є зайвий танк у господарстві чи ви за роззброєння та мир у всьому світі – цей об'єктив для вас!

Більше відгуків від читачів Радоживи знайдете тут. Всі огляди Родіона в одному місці тут.