Тенденции в цифровой фотографии. Часть 1 (Объективы)

Фирма Pentax пошла другим путём, разработав объектив, в котором при выключении фотоаппарата и "втягивании" оптики в корпус центральные линзы поднимались вверх, таким образом, в "сложенном" виде компоненты занимали меньше места в глубину. Такое инженерное решение было весьма интересным, тем не менее, объектив, использовавшийся, в частности, в камере Casio EXILIM EX-Z3, характеризовался довольно заметной дисторсией, а также "бочкой" и виньетированием на "коротком" фокусе.

Casio EXILIM EX-Z3 (Разрешение 2048X1536, объектив 35-105 мм, f/2,6-f/4,8)

Так или иначе, большинство современных компактных цифровых фотокамер снабжаются вариообъективами обычной, хотя и довольно миниатюрной, конструкции. А вот схема объективов первых цифровых фотоаппаратов с оптикой высокой (порядка 10Х) кратности по-настоящему интересна с инженерной точки зрения.

Дело в том, что чем больше фокусное расстояние объектива, тем "короче" максимальная допустимая выдержка. Такое ограничение вызвано тем, что при колебании объектива относительно его продольной оси световой поток, отраженный от объекта съемки, в процессе экспонирования смещается от оптической оси, в результате кадр получается "смазанным". Чтобы избежать этого, применяется так называемое "правило обратной пропорциональности", согласно которому соотношение фокусного расстояния и выдержки, не вызывающей "смазанности", обратно пропорционально. То есть при фокусном расстоянии 200 мм выдержка не должна быть продолжительнее 1/200 секунды.

Избежать ограничения по минимальной выдержке можно использованием штатива, однако он представляет собой довольно громоздкое устройство, поэтому объективы, предназначенные для телесъёмки, зачастую оснащают системами оптической стабилизации. Одной из наиболее удачных конструкций является Image Stabilizer, разработанная фирмой Canon.

Конструкция данного устройства достаточно сложная, чтобы описывать ее детально, а основной принцип состоит в использовании линзы, перемещающейся перпендикулярно оптической оси.

Принцип работы системы оптической стабилизации Canon Image Stabilizer

Стабилизация посредством перемещения линзы осуществляется как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Система гироскопических сенсоров определяет как направление, так и скорость смещения. Для перемещения корректирующей линзы используется соленоид, поскольку такие приводы отличаются малыми габаритами и весом, быстрой реакцией и скромным энергопотреблением. Определение текущей позиции линзы осуществляется инфракрасными датчиками, а вся работа управляется высокопроизводительным микропроцессором.

При использовании системы Image Stabilizer выдержку можно увеличивать примерно в 4 раза относительно правила обратной пропорциональности. Например, выдержка в 1/50 может успешно применяться при фокусном расстоянии 200 мм.

Одной из первых "дальнобойных" (с кратностью не менее 10Х) камер стала появившаяся в 1998 году SONY Mavica FD-91. Внушительные габариты фотоаппарата позволили оборудовать его мощным автофокусным вариообъективом с диапазоном фокусного расстояния от 37 до 518 миллиметров, что составляло рекордную кратность 14Х.

SONY Mavica FD-91 (Разрешение 1024X768, объектив 37-518 мм, f/1,8-f/3,2)

Чтобы обеспечить возможность съемки с "длинной" выдержкой, была использована система оптической стабилизации собственной разработки SONY под названием SteadyShot. При включении функции стабилизации объектив начинал "плавать" относительно камеры, частично компенсируя рывки. Иногда SteadyShot работала удовлетворительно, однако большинство кадров, снятых на "длинном" фокусе, все равно получалось "смазанным". Отсутствие "зрачка" телескопического видоискателя подвигло журналистов окрестить эту камеру "зеркальной", но они были не правы - то, что походило на окуляр "зеркалки", на самом деле было ЖК-видоискателем, подобным тем, что используются в видеокамерах. Вызвано это было тем, что обычный телескопический видоискатель при столь высокой кратности вариообъектива становился слишком сложным оптическим прибором.

Хотя SONY принадлежит пальма первенства по части моделей с большой кратностью вариообъектива, по-настоящему пригодная для телесъёмки камера появилась лишь двумя годами позднее. Десятикратный объектив Olympus C-2100 Ultra Zoom снабжался системой оптической стабилизации Canon Image Stabilizer, и, в отличие от SONY Mavica FD-91, при максимальном фокусном расстоянии 380 мм обеспечивал кадры без "сдёргивания" при выдержках вплоть до 1/100 секунды.

Olympus C-2100 Ultra Zoom (Разрешение 1600X1200, объектив 38-380 мм, f/2,8-f/3,5)

Правда, несмотря на высокое качество "дальнобойных" снимков, данный объектив в дальнейшем применялся всего в двух фотоаппаратах - Olympus E-100RS (которая, помимо прочего, отличалась рекордной скоростью непрерывной съёмки - 15 кадров в секунду) и Canon PowerShot Pro 90 IS. Вызвано это было тем, что сложная система оптической стабилизации, во-первых, не позволяла спроектировать компактный фотоаппарат, а во-вторых, значительно увеличивала его стоимость.

Для решения этой проблемы разработчики Olympus подошли к ней с другой стороны - для того, чтобы обеспечить необходимую экспозицию, можно либо "удлинить" выдержку, либо снимать при более высокой чувствительности (вплоть до ISO 800). А чтобы повысить интенсивность светового потока, выходящего из объектива, его сконцентрировали на ПЗС-матрице меньшей площади (с диагональю 1/3 дюйма вместо ставшей стандартом ? дюйма). В результате появилась Olympus C-700 Ultra Zoom, по внешнему виду и габаритам очень сильно напоминавшая знаменитую модель C-2000 Zoom, особенно похожим был выдвигавшийся из корпуса вариообъектив с кратностью 10Х.

Olympus C-700 Ultra Zoom (Разрешение 1600X1200, объектив 38-380 мм, f/2,8-f/3,5)

Как и у всех предыдущих "дальнобойных" моделей, у C-700 Ultra Zoom в качестве видоискателя использовался миниатюрный ЖК-дисплей. Эта же конструктивная особенность сохранилась у всех фотоаппаратов с вариообъективом высокой кратности - как у моделей серии C-7xx фирмы Olympus, так и у камер других производителей. Кстати, выдвигающийся из корпуса объектив также используется в большинстве "дальнобойных" фотоаппаратов. Ну а основным недостатком всего этого семейства является то, что они мало приспособлены для съёмки в условиях плохой освещённости. Зато при фотографировании днём и вне помещений они позволяют запечатлеть мельчайшие детали удалённых объектов.

Большинство пользователей заметило, что появляющиеся каждый год новые цифровые камеры в большинстве случаев являются прошлогодними моделями, у которых возросло разрешение и добавился ряд сервисных функций (причём в ряде случаев практическая польза от этих функций весьма условная). Поскольку однообразие довольно быстро надоедает, производители пускаются во все тяжкие, чтобы привлечь внимание к своим разработкам. Весьма грамотный ход сделала фирма Canon, предложив в 200 году концепцию фотоаппарата со светосильной оптикой, кратность которой составляет не 3Х, а 4Х. Первой такой моделью в 2002 году стала Canon PowerShot G3, пользователь которой мог, с одной стороны, вести съёмку в помещении либо в сумерках, а с другой - установить насадочную линзу, доводившую максимальное фокусное расстояние до 245 миллиметров, и фотографировать расположенные вдали объекты.

Canon PowerShot G3 (Разрешение 2272X1704, объектив 35-140 мм, f/2-f/3)

Выгоды от такой гибкости применения были очевидны, и в результате ряд других производителей (в частности, Olympus с моделью C-5060 Wide Zoom) последовали примеру Canon. Однако ещё больших возможностей могут добиться владельцы так называемых "электронных зеркалок".

Термин этот применяется, в основном, по отношению к тем моделям, которые по массогабаритным характеристикам ближе к 35-милиметровым зеркальным фотоаппаратам, чем к обычным любительским цифровым камерам (в том числе и к "дальнобойным" и "светосильным"). Помимо размеров и веса, основными отличительными чертами этой техники является использование вариообъективов достаточно высокой кратности (порядка 6Х) с большим диаметром входной линзы и обилие сервисных функций, для управления которыми на крупный корпус камеры выведено множество кнопок (что также роднит данную категорию с обычными "зеркалками"). К числу других особенностей относится наличие TTL-"башмака" (колодки для крепления дополнительной вспышки, управляемой экспозиционным автоматом камеры) и ЖК-видоискателя - собственно говоря, именно благодаря этому узлу эти камеры и называются "электронными зеркалками".

Одной из первых "электронных зеркалок" стала появившаяся в 2001 году Minolta DiMAGE 7. Несмотря на ряд недочётов, выявившихся в процессе эксплуатации фотоаппарата, сама концепция оказалась выигрышной, поэтому камера, пережив ряд "реинкарнаций", осталась в линейке продукции Minolta, а её последняя модификация называется DiMAGE A1.

Minolta DiMAGE 7 (Разрешение 2560X1920, объектив 28-200 мм, f/2,8-f/3,5)

Позднее к выпуску "электронных зеркалок" подключились и другие производители, а камеры данного типа прочно обосновались в ценовом сегменте от 700 до 1500 долларов. Однако в 2003 году произошло одно событие, которое может серьёзно повлиять на судьбу этой категории техники. Фирма Canon выпустила EOS 300D (американское обозначение Digital Rebel) - первую цифровую "зеркалку" со сменной оптикой, стоимость которой составила меньше1000 долларов.

Canon EOS 300D (разрешение 3072X2048)

И хотя фотоаппарат этот обладает рядом недостатков (пластмассовый, а не магниевый корпус, "хлопающее" при подъёме пластиковое зеркальце, набор зеркал вместо пентапризмы), основное преимущество - возможность устанавливать максимально подходящий для текущих условий съёмки объектив - выводит доступную для пользователя цифровую фототехнику на качественно новый уровень.

Продолжение следует...

Дополнительные материалы

• Анатомия цифрового фотоаппарата: сенсоры
• Анатомия цифрового фотоаппарата
• Элементы питания: Прошлое, будущее и настоящее
• Kodak "EasyShare" CX6200
• Canon: PowerShot A60 и PowerShot A70
• Pentax Optio S
• Sony Cyber-shot DSC-P72
• Canon PowerShot G3
• Casio Exilim ZOOM EX-Z3