Объективы в кинопроизводстве довольно консервативный вид оборудования, иногда они используются десятилетиями. Однако, новые технологии активируют появление все новых и новых моделей объективов.
Современные объективы разительно отличаются от своих предшественников как конструктивно так и по качеству изображения, благодаря новым технологиям в изготовлении линз.
Конструкторы-оптики прежде всего уделяют внимание разработке новых асферических поверхностей линз и созданию химических составов для нанесения верхнего покрытия.
Асферическая поверхность линзы
Основная ценность объектива - в светосиле, в большой апертуре. Кинооператоры предпочитают снимать на "открытой дырке", такую возможность предоставляют только светосильные объективы.
Еще не так давно такие объективы были редкостью, они были громоздки и тяжелы, так как требовали использования линз большего диаметра, чтобы обеспечивать минимальные искажения при прохождении потока света через группы линз.
Линзы имели сферическую поверхность и равномерную кривизну, как если бы поверхность линзы была бы частью сферы. Луч света, проходя через линзу, преломлялся по разному: в центре линзы он шел прямо, а на краях линзы угол отклонения увеличивался. Поэтому качество изображения в кадре отличалось: от центра к краю появлялись искажения и аберрации.
Все изменилось с появлением технологии производства асферических линз.
В отличии от сферических, асферические линзы имеют более сложную геометрию: поверхность линзы выполнена в форме эллипса, гиперболы или параболы. Радиус кривизны линзы меняется от центра к краю, так можно задавать необходимый угол преломления луча по всей поверхности линзы.
Такие формы поверхностей линз помогают устранить оптические аберрации и геометрические искажения, сохраняя при этом малые вес и размер объектива. Такие линзы впервые были использованы в кинообъективах ARRI/Zeiss Master Prime, Ultra Prime 8R,16 мм и Lightweight Zoom LWZ-1.
Сегодня конструкции любого современного объектива присутствует асферические линзы.
Сферический и асферический объективы: в чем разница
Иллюстрация выше показывает основные принципы коррекции сферических
аберраций. Сферические линзовые элементы не могут сфокусировать все лучи точечного источника света в точку на сенсоре. Поэтому, для компенсации данных дефектов требуются дополнительные линзовые элементы, делающие конструкцию тяжелее и добавляя искажения. Чем дальше луч от оптического центра, тем более выраженной становится аберрация, устранение которой становится важнейшим вопросом для светосильных объективов с большим диаметром линзовых элементов.
Плюсы и минусы объективов с асферикой
- Коррекция аберраций.
Асферические элементы уменьшают сферическую аберрацию (размытие по
краям изображения), астигматизм, кома и другие искажения. Это особенно
важно для светосильных объективов и широкоугольных объективов. - Компактность и лёгкость.
Одна асферическая линза может заменить несколько сферических, что упрощает оптическую схему, уменьшает размер и вес объектива. - Улучшение качества изображения.
Асферические линзы повышают резкость, контрастность и цветопередачу,
особенно при съёмке в условиях слабого освещения или на открытой
диафрагме. - Высокая стоимость.
Производство асферических линз требует сложных технологий (шлифовка,
полировка, алмазная токарная обработка), что увеличивает себестоимость. - Сложность изготовления.
Точность профиля поверхности должна быть очень высокой, что
ограничивает выбор материалов и требует строгого контроля качества. - Возможное ухудшение боке.
В некоторых случаях асферические элементы могут создавать концентрические кольца внутри кругов размытия.