История развития оптических схем объективов

11/11/2014 - 16:52
История развития оптических схем объективов

На момент изобретения фотографии, оптика, как наука уже имела большой опыт в конструировании оптических систем. Первые корректирующие линзы уже были известны в средневековье (Италия 1285 г). В период между XVI и XVII веками были изобретены очки, подзорные трубы и микроскоп.

В данной статье рассмотрим оптические схемы ранних фотографических объективов.

Уже на момент зарождения фотографии использовались оптические системы с несколькими линзами. Об этом свидетельствует письмо из архивов Нисефора Ньепса, в котором сказано, что 24 марта 1828 года Винсент Шевалье отправил из Парижа Ньепсу «ахроматический объектив с тремя линзами длинной 12 дюймов и диаметром 3 дюйма. Прилагается счет-фактура на сумму 102 франков. Объектив имел фокусное расстояние приблизительно 330 мм и значение диафрагмы f=4.

А записи Даггера 1839 года говорят что он использовал схему мениска.

Примечание: В статье указаны углы поля зрения объективов. Чтобы иметь представление какому фокусному расстоянию они отвечают рекомендую посмотреть таблицу соответствий угла обзора и фокусного расстояния.

 

Мениск (Монокль)

Монокль схема

Дешевый объектив типа мениск состоит из одной линзы с углом 60° и апертурой f=11 (в лучшем случае, Уолластон Шевалье иногда устанавливал на первых камерах Даггера мениски с максимальным отверстием f=16).

Монокль имеет сильную дисторсию, сферические и хроматические аберрации на открытой диафрагме. поэтому требует коррекции диафрагмированием. Для разных условий съемки подбиралось свое значение диафрагмы. Чем сильнее прикрыта диафрагма, тем лучше корректируется астигматизм, и самое главное — кривизна поля. Большие значения диафрагмы в сочетании с низкой чувствительностью фотоматериалов требовали экспозиции около получаса на солнце.

Этот тип объектива используется и по сей день в таких устройствах как веб-камеры и камеры телефонов. А использование пластика вместо стекла значительно удешевило его производство, фактически это самый дешевый объектив.

Кроме того, сейчас делают асферические мениски, что позволяет исправить большинство дефектов этой схемы.

 

Объектив Петцваля (Petzval lens)

Объектив Петцваля схема

В 1840 году венгерский математик, профессор Йозеф Петцваль сконструировал портретный объектив с фокусным расстоянием 165 мм (24°) и максимальной диафрагмой  f=3,5. В этой схеме были значительно исправлены аберрации. Благодаря высокой светосиле экспозиция сократилась с получаса до менее минуты.

Это было огромным прогрессом в портретной фотографии. Патент на производлство этих объективов был куплен Петром Вильгельм Фридрихом фон Фохтландером за 2000 гульденов.

Эта схема имела огромный успех и использовалась в фотографии до 20-х годов XX столения. Объективы производились разными производителями и разными названиями. Сейчас эта схема продолжила свое существование в проекционных объективах.

 

Ахроматический мениск (Ландшафтный объектив Шевалье)

Ландшафтный объектив Шевалье схема

Эта схема сконструирована Шевалье в 1850 году. Она имеет склейку, которая частично устраняет астигматизм, хроматические аберрации, кому и дисторсию. Объектив отличается перепадом резкости. При открытой диафрагме он имеет хорошую резкость в центре, но посредственную на периферии.

При закрытии диафрагмы резкость на краях повышается, но дисторсия не исправляется. Объектив имеет угол 30° и максимальную диафрагма f=12. С целью устранения геометрических искажений схема была доработана добавлением такой де части с другой стороны диафрагмы. Это привело к появлению апланатов.

 

Рапид Ректилинеар (Апланат). Rapid Rectilinear (Aplanat)

Апланат схема

Эта схема была изобретена в 1860 году одновременно Хуго Штейнхелем в Германии (Апланат) и Джоном Даллмайером в Великобритании (Рапид Ректилинеар). По сравнению с объективом Петцваля она дает более широкий угол — 50° и имеет апертуру f=8.

Объектив хорошо исправляет хроматические аберрации и кому, но не исправляет астигматизм. Это первая схема, которая исправляет геометрические искажения.

Схема применялась до 1866 года и была вытеснена появлением анастигматов, которые имели меньшую себестоимость изготовления.

 

Анастигматы

Объективы этого типа решали одновременно несколько задач: коррекцию хроматических аберраций и исправление кривизны поля при меньших значениях диафрагмы. Появление анастигматов стало возможным благодаря открытию нового сорта стекла немецким химиком Фридрихом Отто Шоттом.

Чтобы преодолеть значение диафрагмы f=3 потребовалось уменьшить угол падения лучей на поверхности линз путем увеличения их количества. Но из-за увеличения числа линз увеличилось количетство отражающих поверхностей, что привело к падению контраста и появлению сильных засветок. Решить эту проблему удалось с изобретением просветления линз, которое появилось перед второй мировой войной.

Название «Анастигмат» объединяет в себе большое разнообразие оптических схем. Уже к концу XIX века практически все выпускаемые объективы входили в эту категорию.

Ниже в хронологической последовательности приводятся самые известные схемы. Это схемы универсальных объективов угол которых около 50°.

 

Гёрц Дагор (Goerz Dagor) — 1892 г

Дагор схема

Диафрагма f=6.8. Очень знаменитый объектив. В свое время его рейтинг был выше чем у оптики Цейса. С этой схемой выпускалось множество вариантов объективов с разными фокусными расстояниями и для разных форматов.

В 1926 году после смерти Карла Пауля Гёрца, компания Goerz была слита с компанией Carl Zeiss. Объективы Дагор продолжали производиться вплоть до окончания второй мировой войны. А дочерняя фирма в соединенных Штатах в 1926 году стала самостоятельной компанией.

 

Цейс Протар (Zeiss Protar) — 1893 г

Цейс Протар схема

Диафрагма f=7.8. Впервые был выпущен в 1889 году. Поначалу схема состояла из 4 элементов в 2 группах, но позже была модифицирована до 6 элементов в 2 группах. Имеет угол 60°.

Поскольку схема очень похожа на Дагор, компания Goerz подала иск на Carl Zeiss и отсудила исключительное право на использование этой схемы в Германии. Поэтому фирма Цейс выпускала объективы Протар в других странах, где решение суда не действовало.

 

Триплет Тейлора (Taylor Triplet) — 1893 г

Триплет схема

Схема была рассчитана Денисом Тейлором, главным инженером фирмы T. Cooke & Sons и уже в следующем году начала производится. Эти объективы часто называют Триплетом Кука (Cooke triplet).

Из-за своей сравнительной дешевизны схема получила широкое распространение. Объективы схемы Триплет выпускались под марками Trioplan, Novar, Apotar и прочими. Имеет угол 40°. Используется и по сей день.

 

Цейс Протар серия VII (Zeiss Protar serie VII) — 1895 г

Цейс Протар серия VII схема

Симметричная схема с двумя группами (60°) можно использовать только заднюю группу (30°). Эта схема продолжает жить в ХХ веке в модели Schneider Kreuznach Symmar.

 

Цейс Планар (Zeiss Planar) — 1897 г

Цейс Планар схема

Позволяет увеличить диафрагму до f=3,3 с углом  50°. Но из-за большого числа элементов такая схема давала очень низкий контраст изображения из-за большого количества переходов воздух-стекло. На практике эту схему начали применять в конце 30-х годов ХХ столения с изобретением просветляющего покрытия.

 

Цейс Тессар (Zeiss Tessar) — 1902 г

Тессар схема

Эта схема позволяла достигать значения диафрагмы f=5,5 и угла 40°. Она имела большой успех уже с самого начала изобретения. Схема давала хороший контраст, поскольку имела меньшее количество линз чем Планар. Объективы со схемой Тессар применяются и по сей день, особенно в объективах для фотоувеличителей.

 

Эрнеман Эрностар (Ernemann Ernostar) — 1922 г

Ernostar схема

Позволяли добиться значения диафрагмы f=2 и угла 30°. Эта схема получила широкое распространение в 1920—1930 гг.

 

Цейс Планар (Zeiss Planar) — 1927 г

Планар схема

Диафрагма f=1,4 и угол 30°. Роскошно, просто супер.

 

Шнейдер Ангулон (Schneider Angulon) — 1931 г

Schneider Angulon схема

Диафрагма f=6.8, угол 70°. Можно отнести к широкоугольным схемам. И еще преимущество схемы — ее компактность.

 

Бойер Сапфир (Boyer Saphir) — 1931 г

Boyer Saphir схема

Флагман фирмы Бойер, выпускались в различных версиях. Некоторые даже имеют диафрагму f=1. Угол 30—45°.

 

Шнейдер Ксенар (Schneider Xenar) — 1931 г

Шнейдер Ксенар схема

Диафрагма f=4.5. Имеет схему Тессар. Многие считают ее даже лучше оригинала. Но это спорный вопрос.

 

Цейс Зоннар (Zeiss Sonnar) — 1932 г

Зоннар схема

Диафрагма f=2. Потомок Ernostar. Эту оптическую схему разрабатывали 20 математиков, в течение 2-х лет.

Изначально ставилась цель разработать легкий объектив, с диафрагмой f=1,5 и габаритами меньше, чем Planar Il. Все таки она проигрывает Планару, тем не менее объективы со схемой Зоннар получили широкое распространение.

 

Кодак Эктар (Kodak Ektar) — 1939 г

Kodak Ektar схема

Диафрагма f=1,9 и угол 40°. Эта схема позволила США на время второй мировой войны выпускать свою светосильную оптику, чтобы не пользоваться немецкой.

 

Анженю (Angenieux) — 1953 г

Angenieux схема

Диафрагма f=1, угол 40°. Объектив с этой схемой был установлен на зонд Ranger IV для исследования Луны в 1964 году. Изобретена во Франции.

Данная схема и ее модификации до сих пор используется для техники в оборонной промышленности.

 

 

Телеобъективы

длиннофокусная схема

Большое расстояние между передним и заднем блоками линз позволяет увеличить фокусное расстояние. Данное решение используется в телеобъективах среднего и малого формата. Угол 30° и менее.

 

 

Широкоугольные объективы

Широкоугольными принято называть объективы, которые имеют угол обзора более чем 50 градусов.

 

Аптанат Перископ Штейнхеля (Steinhel Aplanat Periscopе) — 1865 г

Перископ Штейнхеля схема

Диафрагма f=40 и угол 90°. Это единственная широкоугольная схема в начале объетивостроения.

 

Гипергон Герца (Goerz Hypergon) — 1900 г

 

Goerz Hypergon схема

Угол 140° и диафрагма f=22. Схема имеет отличное качество. Но есть недостатки — сильное виньетрование, что позволяет реально использовать только центральную часть объектива.

 

Топогон Цейса (Zeiss Topogon) — 1933 г

Цейс Топогон схема

Угол 90°, диафрагма f=12. Этот тип схемы до сих пор используется в оптике Cosina / Voitglander.

 

Объектив Роберта Хилла (Robert Hill) — 1924 г.

Объектив Роберта Хилла схема

Угол 180°, диафрагма f=22. Это первый фишай объектив.

 

Источник: http://www.suaudeau.eu/memo/histoire/Les_optiques_photographiques.html

Перевод: Косареков Иван


Понравилась статья? Поделись с друзьями.




Аватар пользователя Nick
Angenieux должно читаться примерно как "анженю", транслитетрировать как "Ангениукс" - можно, наверное, но звучит как если говорить про, скажем, Пежо - "Пеугеот".
Аватар пользователя Иван К
Да, вы правы, поправил в статье.
Добавить комментарий