Конструкция объектива Canon со вставным телеконвертером

Патент Canon демонстрирует новую оптическую схему для супертелеобъективов, в которой используется сменный телеконвертер вставного типа, размещаемый в пустом воздушном зазоре внутри корпуса. Такое техническое решение позволяет менять фокусное расстояние оптики без изменения ее общей длины, оптимизировать вес конструкции и уменьшить диаметр корректирующих элементов за счет их расположения в сужающемся световом потоке.

Содержание10 разделов · нажмите, чтобы развернуть

Суть патента и оптическая схема

Инженеры компании исследуют альтернативные методы интеграции экстендеров в длиннофокусную оптику. В классических схемах со встроенным телеконвертером оптический элемент постоянно находится внутри корпуса и вводится в световой путь с помощью специального рычага. В данном патенте рассматривается концепция, при которой пользователь получает возможность физически устанавливать или встраивать конвертер в заранее спроектированный пустой зазор.

Цель состоит в том, чтобы добавить телеконвертер без увеличения длины объектива, точно так же, как это делает встроенный телеконвертер, но этот патент больше посвящен демонстрации важности того, в каком именно месте объектива располагается телеконвертер. Расположение встроенного или вставного телеконвертера влияет на размер объектива. Раньше мы об этом не задумывались, но в этом есть смысл. Производители изо всех сил стараются сделать объективы меньше и легче, и этот фокус в дизайне оптики поддерживается инженерами.

Что касается оптической схемы в этом патенте, Canon использует базовый объектив 100-300mm f/2.8 и показывает пустое пространство, куда можно вставить 1.4-кратный телеконвертер. Слово вставить также может означать встроить непосредственно в структуру корпуса. Позади отрицательной четвертой группы линз оставлен фиксированный воздушный промежуток. Ширина этого зазора составляет около 72,6 миллиметра и остается неизменной в диапазоне от 69 до 73 миллиметров при зуммировании. Туда устанавливается отрицательный 1.4-кратный экстендер длиной 114 миллиметров, который частично заполняет пространство и сдвигает диапазон фокусных расстояний в сторону увеличения.

Как меняются характеристики оптики

Интеграция телеконвертера внутрь оптической схемы меняет базовые параметры объектива. Ниже приведено сравнение базовой конфигурации и версии с установленным вставным элементом на основе данных из патентной документации.

Параметр	Базовый объектив (Пример 1)	Объектив со вставным экстендером (Пример 4)
Диапазон фокусных расстояний	103–294 мм	144–411 мм
Светосила	f/2.91	f/4.10
Общая длина корпуса	370 мм	370 мм
Зазор для установки	72,6 мм (пустой воздух)	Заполнен экстендером на 47 мм

Установка экстендера традиционно приводит к потере одной ступени экспозиции, что отражается на максимальном значении светосилы. Главным достижением такой компоновки остается сохранение прежней физической длины объектива, равной 370 миллиметрам, и неизменный центр тяжести при съемке с рук или с монопода.

Физика размещения элементов и влияние на размер стекла

Расположение телеконвертера ближе к задней части оптического тракта обусловлено распределением световых пучков. Перед самым сенсором световой поток от линз сужается, образуя узкую воронку.

Размещение корректирующего стекла в этой зоне позволяет существенно уменьшить диаметр элементов самого экстендера. Если бы производитель размещал увеличительный компонент в передней или средней части объектива, линзы потребовались бы значительно большего диаметра, что неизбежно увеличило бы массу всей оптической системы, сместило баланс вперед и потребовало более мощных приводов автофокуса.

Практическая польза для фотографа и коммерческой съемки

Для практикующих специалистов в области репортажа, дикой природы и спорта уменьшение массы оборудования критически важно. Длиннофокусные светосильные объективы традиционно создают высокую нагрузку на руки при длительной работе на стадионе или в полевых условиях.

Если рассматривать только вставную часть патента, мы могли бы предположить, что это способ снизить стоимость более длинного супертелеобъектива с переменным фокусным расстоянием. Если речь идет о чем-то вроде диапазона 300-600 мм, можно предложить новый тип телеконвертера для тех, кому нужен больший фокус, при этом не меняя ощущения от объектива в руке и экономя деньги, если вам не нужен встроенный конвертер. Конечно, компания без проблем продаст вам новый тип телеконвертера по собственным ценам. Нам придется подробнее подумать о том, что будет означать вставной телеконвертер и как он облегчит жизнь фотографу по сравнению с простым наличием встроенного конвертера.

Экономическая составляющая также играет роль при покупке оптики. Встроенные телеконвертеры в современных супертелеобъективах увеличивают конечную стоимость изделия, так как механизм переключения и дополнительные группы линз жестко завязаны на конструкцию каждого экземпляра. Концепция вставного модуля теоретически позволяет выпускать базовые версии объективов по более доступной цене для тех, кому постоянное увеличение фокуса не требуется ежедневно, оставляя возможность докупить сам вставной элемент отдельно.

Возможные ограничения и специфика работы

Любое вмешательство в оптический тракт между задней группой линз и матрицей накладывает жесткие требования на точность позиционирования. Вставной элемент должен фиксироваться с микронными допусками, чтобы избежать перекосов плоскости резкости и падения резкости по краям кадра, что особенно заметно на многомегапиксельных датчиках высокого разрешения.

Работа автофокуса при этом зависит от сохранения юстировки и стабильности передачи данных через электронные контакты байонета. Потеря света на одну ступень заставляет систему автоматической фокусировки работать в условиях меньшей освещенности, что повышает требования к чувствительности сенсоров автофокуса в камерах.

Перспективы внедрения в серийное производство

В ближайшем будущем компания может выпустить новые объективы со встроенными телеконвертерами или даже с вставными конвертерами. Это выглядит просто как новый способ реализации телеконвертера в современной оптике.

Как всегда, патент лишь показывает нам, чем занимается конструкторское бюро, а не то, что обязательно стоит ожидать в ближайших анонсах. Вставной телеконвертер был бы новым способом реализации, но мы не до конца уверены, почему фотографы предпочли бы такое решение простому встроенному конвертеру, за исключением экономии на первоначальной стоимости. Это определенно интересный элемент научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, показывающий стремление инженеров находить баланс между компактностью, светосилой, универсальностью и ценой.

FAQ

Заменяет ли вставной телеконвертер классические задние экстендеры?

Нет, вставной элемент располагается внутри оптического тракта базовой схемы, а не между задним байонетом объектива и камерой. Это позволяет сохранить общую длину корпуса неизменной.

Влияет ли установка такого конвертера на работу автофокуса?

Сдвиг фокусных расстояний и уменьшение светосилы на одну ступень меняют количество света, попадающего на датчики фазовой детекции, однако современные беззеркальные камеры компенсируют это за счет алгоритмов обработки.

Почему инженеры выбрали именно заднее расположение для конвертера?

Близость к сенсору уменьшает диаметр светового пучка, что позволяет сделать линзы экстендера компактными и легкими, не утяжеляя конструкцию объектива.