Планар (объектив)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
«Планар» (1897 г.)
Базовая схема.
Объектив Planar (1913 г.)
1:4,5 F=7.5cm

Планар — тип фотографического (киносъёмочного) объектива. Рассчитан Паулем Рудольфом (нем. Paul Rudolph) для Carl Zeiss Jena и запатентован в 1897 году[1].

Базовая схема состоит из 6 линз в 4 группах. Современные объективы этой схемы могут включать в себя до 9 линз в 9 же группах.

Согласно классификации, принятой, как в западноевропейской, так и в американской оптической литературе (включая патентную), этот тип объектива именуется Double-Gauss lens (двойной объектив Гаусса). Планары же рассматриваются, как одна из модификаций этой схемы.

Следует также отметить, что название Planar® до сих пор является собственностью фирмы Carl Zeiss AG.

Особенности конструкции[править | править исходный текст]

Оптическая схема объектива Карла Гаусса

Конструктивно, планар относится к менисковым анастигматам. Первоначально, схема строилась на основе объектива предложенного Карлом Гауссом ещё в начале XIX века, в качестве объектива телескопа, и состоящего из двух менисков — «силового» положительного и отрицательного корректирующего. Двойной же объектив Гаусса представляет собой симметричную конструкцию из двух таких объективов, с диафрагмой посередине. Подобный вариант был рассчитан Элвеном Кларком (Alvan G. Clark), запатентован в 1889 г.[2] и выпускался фирмой Bausch & Lomb.

Из самого принципа симметрии следует, что оптическая сила, как передней, так и задней «половинки», такого объектива — строго положительна. Эта положительность «половинок» сохраняется и при переходе от строгой симметрии к некоторой пропорциональности. Таким образом, сила отрицательной линзы в каждой из «половинок» всегда меньше, чем сила положительной в той же «половинке». Причём, так как обе «половинки» имеют положительную силу, то задний фокальный отрезок планара, как симметричного, так и пропорционального, всегда короче его фокусного расстояния.

Базовая схема двойного объектива Гаусса не обеспечивала его достаточной ахроматизации, поэтому в «Планаре» Рудольфа простые отрицательные мениски были заменены ахроматическими склейками.

В объективе неплохо исправлены все аберрации 3-го порядка, как монохроматические (сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна поля изображения и дисторсия), так и хроматические (хроматизм положения и хроматизм увеличения).

В то же время, качество изображения светосильных (с относительным отверстием больше F:2,8) объективов, как правило, определяется аберрациями высших порядков, что требует дополнительной коррекции. Так, например, для ограничения, присущей планарам, положительной меридиональной сферической аберрации, необходимо введение геометрического виньетирования, которому многие светосильные объективы этой схемы обязаны своим «закручивающим» боке (swirly bokeh).

Угол поля зрения планаров, предназначенных для широкого применения, как правило, не превышает 50°.

Модификации и развитие[править | править исходный текст]

Некоторые из модификаций объектива Планар

Ранние планары имели невысокую светосилу (от F:4,5 до F:6,3), Однако, благодаря таким качествам, как высокое разрешение, и плоское поле изображения, успешно применялись для репродукции и технической фотографии.

Такое положение сохранялось вплоть до 1920 года, когда Хорес Ли (Horace William Lee) из Taylor-Hobson Company представил объектив Opic с относительным отверстием F:2[3]. Его схема уже не была строго симметричной, но сохранила все основные черты базовой. Спустя всего пять лет, в 1925 году, Альбрехт Тронниер (Albrecht Wilhelm Tronnier) из Schneider Kreuznach рассчитывает Ксенон[4] (Xenon). А ещё через два года (1927 год) Вилли Мертэ (Willy Merté) из Carl Zeiss разрабатывает линейку фото- и киносъёмочных Биотаров (Biotar). Эти объективы, отличавшихся заметным отступлением от симметрии, и имевшие в заднем компоненте, сравнительно «толстую», плосковыпуклую (Xenon) или двояковыпуклую (Biotar) линзу, в свою очередь послужили базой для многочисленных модификаций. К 1930 году Хорес Ли (Horace William Lee) рассчитывает шестилинзовый Speed Panchro[5], ставший одним из лучших объективов для кинематографии 1930-х — 1940-х годов.

Уже к середине 1930-х годов относятся и первые попытки создания сверхсветосильных объективов на основе планара. Например, подобный объектив с относительным отверстием F:0,81 был запатентован Максимиллианом Херцбергером (Maximilian J. Herzberger) ещё в 1937г[6]. Однако, они представляли собой не столько модификации основной схемы, сколько более сложные конструкции, состоящие из основного объектива и, своего рода, собирающего конвертера. К тому же, задний отрезок таких объективов был слишком короток (1-3 мм), что серьёзно ограничивало их применение.

К концу 1930-х годов к разработке различных версий планара подключаются такие оптические фирмы как, Kodak, Leitz, Rodenstock, Angénieux и многие другие. Так как увеличение числа оптических поверхностей, как правило, предлагает расчётчику больше возможностей для коррекции, тех или иных параметров, то предлагаемые модификации включали (в различных сочетаниях), и замену отдельных линз склейками, и разделение склеек, и «расщепление» линз.

Серьёзной проблемой для многолинзовых систем являются потери света на граничащих с воздухом оптических поверхностях, и связанное с ними снижение контраста. В настоящее время эта проблема менее актуальна, благодаря применению сложных просветляющих покрытий, однако в 30-е годы оптики были вынуждены искать другие пути для её решения.

Так, в 1935 году всё тот же Хорес Ли (Horace William Lee) патентует объектив классической компоновки (6 линз в 4-х группах) с асферической линзой[7], Это решение позволило увеличить относительное отверстие до F:1,1, без увеличения общего числа оптических поверхностей.

Значительно позднее, асферические линзы успешно применяются при расчёте сверхсветосильных объективов (например, Noctilux от Leitz).

Дополнительные возможности для исправления аберраций предоставляет использование оптических стёкол с высокими показателями преломления (например сверхтяжёлых кронов), поэтому уже с начала 40-х годов ведутся работы по применению таких материалов в фотографической оптике. Например, уже в 1941 г., Джорджем Эклином (George H. Aklin) из Eastman Kodak были разработаны и запатентованы объективы с лантановыми кронами в положительных линзах заднего компонента[8]. Эти объективы выпускались под маркой Ektar и Aero Ektar.

Большинство планаров — объективы со средним (и меньше) углом зрения, однако, на основе схемы Гаусса были разработаны и широкоугольные объективы. Например, ретрофокусный Flektogon[9] (H. Zollner, DDR) и/или Мир (Д. С. Волосов, СССР).

Относить ли к модификациям планара, к примеру, Topogon[10] (Metrogon) Р.Рихтера (R. Richter) — вопрос открытый, хотя, несомненно, это двойной объектив Гаусса.

Также можно упомянуть о существовании «гибридных» систем. Таких как Miniature Plasmat[11] Рудольфа (Paul Rudolph) и широкоугольный Wild Aviotar[12] Бертеле (Ludwig Jakob Bertele), где планар представлен только передней «половинкой».

Применение[править | править исходный текст]

На сегодняшний день, на основе планара уже разработано несколько сотен объективов, самого разного назначения (фотографические, киносъёмочные, проекционные, аэросъёмочные, телевизионные, репродукционые и т. д.).

Из предназначенных для малоформатной фотографии, это, в основном, нормальные и умеренно-длиннонофокусные объективы, с относительным отверстием от F:1.2 до F:2 (для зеркальных камер), и от F:0,95 до F:2 (для дальномерных камер).

Благодаря хорошему разрешению, контрасту и высокой светосиле такие объективы, с фокусным расстоянием около 50 мм, повсеместно предлагаются в качестве штатных, для плёночных и цифровых фотокамер формата 24×36 мм, практически вытеснив из этой ниши объективы других оптических схем.

Умеренно-длиннофокусные (85-100мм) объективы Гауссовой схемы, широко применяются в качестве портретных.

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Патенты:
    • Великобритании № 27.635 (GB189627635),
    • Германии № 92.313 (DE92313),
    • Сша № 583.336 (US583336).
  2. Патент США № 399 499 от 12 марта 1889. Photographic Lens. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.
  3. Патент Великобритании № 157.040 (GB157040).
  4. Патент Германии № 439.556 (DE439556).
  5. Патент США № 1 955 591 от 11 ноября 1932. Lens. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.
  6. Патент США № 2 186 605 от 23 октября 1937. Optical System. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.
  7. Патент США № 2 100 290 от 8 июня 1935. Lens. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.
  8. Патенты:
    • Великобритании № 559.379 (GB559379) и 559.390 (GB559390),
    • США № 2.343.627 (US2343627).
  9. Патент США № 2 793 565 от 26 апреля 1955. Photographic objective comprising a rear collective part and a front dispersive meniscus part. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.
  10. Патенты:
    • Великобритании № 423.156 (GB423159),
    • Германии № 636.167 (DE636167),
    • Сша № 2.031.792 (US2031792).
  11. Патент Германии № 572.222 (DE572222).
  12. Патент США № 2 549 159 от 16 июля 1948. Highly corrected photographic objective having four axially air spaced components. Описание патента на сайте Бюро по регистрации патентов и торговых марок США.

Приведенные в скобках номера патентов соответствуют принятым в сети патентной информации esp@cenet.

Литература[править | править исходный текст]

  • Русинов М. М. Техническая оптика. — Л.: Машиностроение, 1979.
  • Волосов Д. С. Фотографическая оптика. — М.: Искусство, 1971.
  • Слюсарёв Г. Г. Расчёт оптических систем. — Л.: Машиностроение, 1975.
  • R. Kingslake. A History of Photographic Lens. — Academy Press, 1989..