Триплет (объектив)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Трипле́т Ку́ка (от лат. triplus — тройной) — тип фотографического объектива, состоящего из трёх линз, отделённых друг от друга воздушными промежутками.
Рассчитан Гарольдом Тейлором (Harold Dennis Taylor) для фирмы Кук (Cooke of York) и запатентован в 1894 г.[1]
Содержание |
[править] История создания и особенности конструкции
Триплет представляет собой несимметричный анастигмат (объектив с исправленными, в пределах некоторого угла поля изображения, астигматизмом и кривизной поля), характеризуемый тем, что его средняя линза является рассеивающей, а передняя и задняя — собирательными. В общем случае, суммарная оптическая сила собирательных линз примерно равна оптической силе рассеивающей линзы. Апертурная диафрагма, как правило, между второй и третьей линзами.
Как объяснял Гарольд Тейлор[2], идея создания триплета заключалась в том, чтобы разделить один из компонентов двухлинзового объектива, состоящего из положительной и отрицательной линз, изготовленных из одинакового стекла, и одинаковой оптической силы.
Несмотря на равенство оптических сил отдельных линз, такой объектив (при некотором расстоянии между линзами) имеет суммарную положительную силу. Причём, из-за равенства сил и показателей преломления стёкол, равна нулю и четвёртая сумма Зейделя-Петцваля определяющая кривизну поля изображения. Если в таком объективе разделить одну из линз, и поместить её «половинки» по разные стороны второй линзы, то значение четвёртой суммы не изменится, но появится возможность исправлять аберрации косых пучков лучей (кому, астигматизм и дисторсию).
Здесь необходимо отметить, что точное следование принципу, предложенному Тейлором, не позволяет исправить аберрации объектива в достаточной степени, поэтому, при расчёте реальных триплетов Кука, как правило, пользуются иными способами, а четвёртая сумма может достигать довольно больших величин.
Хроматические аберрации триплета исправляются, как обычно, за счёт применения неодинаковых по дисперсии оптических стёкол. Подобный трёхлинзовый, не двухлинзовый тип ахромата был предложен Питером Доллондом (англ. Peter Dollond) в 1765 году в качестве объектива телескопа.
Из остаточных аберраций триплета наиболее заметны кома, хроматизм увеличения, а так же аберрации высших порядков (например, сферическая аберрация наклонных пучков лучей)
[править] Применение
Фотообъективы этого типа получили большое распространение, хотя для сохранения приемлемого качества изображения их угловое поле ограничено 55°, а относительное отверстие не превышает 1:3.5. Так, конце XIX в. и в начале XX в. триплеты широко применялись в качестве «универсальных» и портретных, однако, в малоформатной фотографии, были постепенно вытеснены более совершенными объективами.
В СССР объективы этой оптической схемы получили обозначение одной буквой и порядковым номером разработки (например, «Т-22»), и устанавливались в недорогие фотокамеры начального уровня, такие как «Любитель» или «Смена», а также в диапроекторы и любительские 8мм-кинокамеры.
Разрешающая способность триплетов примерно равна 30 линий на мм в центре кадра и 15 — на краю. Предельное относительное отверстие, при котором эта схема даёт приемлемую чёткость изображения: 1/4 — 1/6,3, однако применение стёкол с высокими показателями преломления, и некоторое уменьшение полевого угла позволяет рассчитать объективы с относительным отверстием 1:2.4 и разрешающей способностью до 60 в центре и 40 на краю линий на мм («Т-55» в кинокамерах «Ломо-212» и «Ломо-216»)
| Название модели |
фокусное расстояние f, мм |
относительное отверстие |
угловое поле, град |
Разрешающая сила, лин/мм | Применение | |
| в центре | на краю | |||||
| «T-22» | 75 | 1:4.5 | 59 | 24 | 12 | Любитель |
| «T-43» | 40 | 1:4.0 | 56 | 37 | 17 | Смена |
| «T-51» | 10 | 1:2.8 | 34 | 60 | 42 | 8-мм кинокамеры |
| «T-54» | 16.5 | 1:2.8 | 24 | 60 | 42 | ЛОМО-212 |
| «T-55» | 12.5 | 1:2.4 | 31 | 65 | 37 | ЛОМО-216 |
| «T-69-3» | 40 | 1:4.0 | 56 | - | - | Вилия |
[править] Дальнейшее развитие
Недостаточное поле изображения и ограниченная светосила были причиной тому, что развитие базовой конструкции триплета пошло сразу, и несколькими путями.
Одним из таких направлений, стало усложнение его компонентов путём замены простых линз склейками из оптического стекла разного типа. Так, например, в 1900г, введя склейки в обе положительные линзы, Карл Хартинг (Carl August Hans Harting) из Voightländer & Sohn создал свой Гелиар (Heliar), а в 1903 г. — Dynar[3] и Oxyn (репродукционный). Из более поздних разработок можно упомянуть объективы Гектор (Hektor) и Тамбар (Thambar), рассчитанные Максом Береком (Max Berek) для Ernst Leitz G.m.b.H, где заменена склейкой вторая (рассеивающая) линза. Причём, применение склеек продиктовано необходимостью исправить монохроматические аберрации наклонных пучков (кому, астигматизм и кривизну поля изображения), и никак не связано с хроматическими аберрациями объектива.
Стоит, так же, отметить, что усложнённая версия триплета, все три линзы которого являлись склейками, была рассчитана и самим создателем триплета Гарольдом Тейлором (Harold Dennis Taylor) ещё в 1894 г.[4] Сделано это было по причине ошибочного предположения, о необходимости ахроматизации каждого компонента, и Тейлор нашёл такое усложнение ненужным[5].
Другим направлением стало «расщепление» компонентов. Так, разделение задней линзы позволило несколько уменьшить аберрации наклонных пучков (в частности аберрации высших порядков) и рассчитать объективы более светосильные, чем оригинальный триплет. Например, Сириус (Г. Г. Слюсарёв, СССР) и Pan-Tachar (William F. Bielicke, Astro-Berlin).
Предложенное, в 1898 г. Эмилем фон Хёгом (Emil von Höegh) и Карлом Герцем (Carl Paul Goerz), разделение второй (рассеивающий) линзы на две привело к созданию, по сути, симметричного объектива[6]. По сравнению с оригинальной трёхлинзовой, такая конструкция лучше исправлена в отношении аберраций высших порядков, но обладает двумя лишними поверхностями, что отрицательно влияет на контраст изображения. Однако, оказавшись менее требовательными к точности изготовления, эти объективы обеспечивали достаточное, а иногда и лучшее, качество изображения. Массово выпускались в 20-х — 30-х годах ХХ в., различными фирмами и под различными названиями. Такими как: Celor, Dogmar и Artar (Goerz), Aviar (Cook), Ортагоз (И.А Турыгин, ГОМЗ), Eurynar и Ronar (Rodenstok) и др.
Но особенно плодотворным оказалось «расщепление» передней линзы на два (и более) мениска. Это решение, предложенное в 1916 г. Чарльзом Майнором (Charles C. Minor), помогло, в дальнейшем, разработке обширной группы светосильных объективов. Таких как Эрностар и Зоннар.
[править] Примечания
- ↑ Патенты:
- Великобритнии № 22607 (GB189322607)
- США № 568052 (US568052)
- ↑ H. Dennis Taylor,"Optical Designing as an Art", Trans. Opt. Soc. 24 (1923)
- ↑ По утверждению Р. Кингслейка (R. Kingslake,"A History of Photographic Lens", стр.107), после Первой мировой войны, именно, «Dynar» выпускался фирмой Voightländer & Sohn под маркировкой «Heliar», так как обе версии «оригинального» Гелиара (1900 и 1902 гг.) оказались не столь удачны.
- ↑ Патент США № 540122 (US540122)
- ↑ Тем более, что, по словам Тейлора, главным объектом изобретения являлось упрощение и удешевление фотографических объективов (см. Патент Великобритании № 22607).
- ↑ Хотя Г. Г. Слюсарёв («Расчёт оптических систем», Л, 1975. Стр. 270) рассматривает эти объективы, именно, как модификацию триплета, однако Р. Кингслейк («A History of Photographic Lens», 1989. Стр. 100—102) предполагает, что это независимая разработка на основе двухлинзового объектива типа dialyte.
[править] Литература
- Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
- Слюсарёв Г. Г. Расчёт оптических систем. Л., «Машиностроение», 1975.
- Кузичев, В. И. Триплет // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
- R. Kingslake. A History of Photographic Lens, Academy Press, 1989. ISBN 0-1240-8640-3
- H. Dennis Taylor. Optical Designing as an Art, Trans. Opt. Soc. 24(1923)
- Ronald Pearsall, Collecting and Restoring Scientific Instruments, David and Charles, London 1974, ISBN 0-7153-6354-9.
