Почему 50-миллиметровые объективы такие чертовски сложные?

Во-первых, немного истории оптики

В давние времена, когда люди уже не ходили в железных доспехах, были вещи, на которые можно было положиться. Одной из них был умеренный широкоугольный объектив с фиксированным фокусным расстоянием, который имел относительно простую двойную конструкцию. До 1900 года конструкторы объективов уже создали пять из шести типов линз, которые составляют основу того, что мы используем сегодня.

Двойной Гаусс был преобладающей конструкцией для простых широкоугольных объективов с конца 1800-х годов. За прошедшие годы конструкторы добавили дополнительные группы, чтобы добавить больше света, исправить аберрации и в целом улучшить объектив. Но часть с двойным гауссом была в центре линз для объективов с фиксированным фокусным расстоянием вплоть до наших дней. Назовите известный объектив с постоянным фокусным расстоянием, и это, вероятнее всего, был двойной Гаусс: Speed ​​Panchro, Planar, Xenon, Summicron, Takumar, Ultron и так далее.

Есть некоторые общие положения о конструкции двойного Гаусса, которые имеют практическое значение. Первое. Угол обзора, соответствующий фокусному расстоянию от 40 до 60 мм на полнокадровых камерах, - это самый простой в разработке объектив с двойным Гауссом. Следовательно, для 50 мм, как правило, используется конструкция с двойным Гауссом, но более длинные и короткие фокусные расстояния обычно используют структуру телеобъектива. Во-вторых, аберрации в оптике с двойным Гауссом легче контролировать при диафрагме f/2.8 и меньше. Приличный объектив с двойным Гауссом 50mm f/2.8 может быть изготовлен с использованием всего пяти элементов, в то время как более широкая диафрагма требует большего количества элементов для коррекции аберраций (наглядно видно на рисунке выше).

Но объективы меняются

За последнее десятилетие объективы с фокусным расстоянием 50 мм стали более сложными. Сравните дизайн объективов Canon 50mm F1.2 30-летней давности с более поздними моделями Sigma 50mm F1.4 Art и Zeiss Otus 55mm F1.4:

Конструкция (слева направо) Zeiss Otus 55mm F1.4, Sigma 50mm F1.4 Art и Canon 50mm EF F1.2L

Три основных производителя недавно представили объективы 50mm F1.2 еще более сложной конструкции, содержащие от 13 до 18 элементов с множеством асферических линз и элементов с низкой дисперсией. Какое-либо двойное влияние Гаусса на дизайн довольно сложно увидеть:

Конструкция (слева направо) Sony FE 50mm f1.2 GM, Nikkor Z 50mm f1.2 S и Canon RF 50mm f1.2L

Инженеры-оптики добавили все эти дополнительные линзы не только для того, чтобы поиметь больше денег и чтобы значение диаграммы на корпусе выглядело «круто». Эти более новые, более дорогие и более сложные конструкции преодолеют некоторые ограничения, которые мы привыкли видеть на широко открытой диафрагме на фиксированном значении 50 мм.

Итак, об этих классических светосильных объективах 50mm

В течение многих лет многие фотографы платили целое состояние за объективы с F1.2. Конечно, они были более резкими, особенно в центре. Но вдали от центра они никогда не были слишком резкими. Ниже, например, показан классический 50-мм объектив Canon EF F1.2L в сравнении с новым объективом Sigma 50mm F1.4 Art, оба протестированы при F5.6:

MTF объективов Canon 50mm EF 50mm F1.2L (слева) и Sigma 50mm F1.4 Art (справа)

График кривизны поля показывает нам, что это не эффект кривизны поля (хотя есть некоторая кривизна поля). Скорее, у этих линз есть некоторые аберрации, которые невозможно полностью устранить.

Эти диаграммы показывают, что внешние области объектива не такие резкие, наблюдается сильный астигматизм

Отсюда и получается, что светосильный объектив за 1500 долларов даст вам прекрасные изображения при F1.2, но начиная с F5.6 или F8 объектив за 300 долларов с F1.8 обычно резче.

Тестирование нового Sony FE 50mm F1.2 GM

Посмотрите на результаты тестирования нового объектива Sony FE 50mm F1.2 GM с довольно сложной конструкцией.

По сравнению со старым Canon EF 50mm F1.2… ну, 30 лет дизайна объективов действительно имеют значение. Sony (справа) значительно его превосходит:

Вот лучшее представление о том, насколько хорош Sony - при F1.2 он имеет лучшее разрешение, чем превосходный Sigma 50mm F1.4 Art при F1.4:

Итак, это победа нового дизайна. И она определенно стоит своих денег.

А теперь давайте сравним Sony FE 50mm F1.2 GM с Sony Planar 50mm F1.4 ZA. Диаграмма MTF ниже на f/5.6 показывает плохой астигматизм второго объектива, GM показывает лучшие результаты:

Давайте попробуем провести сравнение между Sony FE 50mm F1.2 GM и Sigma 50mm F1.4 Art. Здесь есть некоторые небольшие различия, но если вы хотите сказать, что один явно лучше другого, то вы ошибаетесь. У Sigma чуть лучше по краям, у Sony в центре, и у Sony чуть меньше астигматизма. Но различия очень незначительны, до такой степени, что они находятся в пределах диапазона вариации выборки и, вероятно, не заметны на фотографиях:

Итак, что мы имеем? Современный (и более сложный) дизайн, который мы получаем в новейшей оптике, позволяет объективам с F1.2 быть впечатляюще резкими на широко открытой диафрагме и такой же резкостью, как и объектив с меньшей диафрагмой при меньших значениях. И это действительно большое дело.

Конечно, резкость - это еще не все. Это, наверное, даже не самое главное. Но это то, что, по крайней мере, в объективах с F1.2 до сих пор было проблематичным.

Надеемся, что вы начинаете понимать, почему в этих новых объективах так много элементов.