Триплет (объектив)

У этого термина существуют и другие значения, см. Триплет.

Оптическая схема триплета

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]

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 — собирающими. 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 также аберрации высших порядков (например, сферическая аберрация наклонных пучков лучей).

Применение

Объектив «Т-43» 4/40
Фотоаппарат «Смена-35»

Фотообъективы этого типа получили большое распространение, хотя для сохранения приемлемого качества изображения их угловое поле ограничено 55°, а относительное отверстие, как правило, не превышает f/3,5.

Так, в 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.

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» 2,4/12,5 в кинокамерах «Ломо-212» и «Ломо-216», фотоаппарат «Восход» — объектив «Т-48» 2,8/45, кинокамеры «Экран-4» и «Экран-5» — относительное отверстие f/1,8.)

Объективы «Триплет» на советской кинофотоаппаратуре

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-166» или «Смена», а также в диапроекторы и любительские 8-мм кинокамеры.

• На некоторых 8-мм любительских кинокамерах и на довоенном малоформатном фотоаппарате «Смена» устанавливались объективы «Триплет» без обозначения порядкового номера.
• Объектив «Т-22» выпускался в двух вариантах — на размер кадра 24×36 мм и 6×6 см (соответственно для малоформатной и среднеформатной фотоаппаратуры).

Название модели	фокусное расстояние f, мм	относительное отверстие	угловое поле, град	Разрешающая сила, лин/мм		Применение
				в центре	на краю
«Tриплет»	12,5	1:2.8	-	-	-	8-мм кинокамеры «Кама», «Экран», «Экран-2», «Экран-3», «Турист»
«Tриплет»	12,5	1:1.8	-	-	-	8-мм кинокамеры «Экран-4», «Экран-5»
«Tриплет»	50	1:6.3	-	-	-	Довоенная «Смена»
«T-21»	80	1:6.8	-	-	-	«Комсомолец»
«T-22» (малоформатный)	40	1:4.5	-	-	-	Послевоенная «Смена» «Смена-М» «Смена-2» «Смена-2М» «Смена-3» «Смена-4» «Весна» «Весна-2»
«T-22» (среднеформатный)	75	1:4.5	59	24	12	«Любитель» «Любитель-2» «Спутник» «Любитель-166» «Любитель-166В» «Любитель-166 универсал»
«T-26»	135	1:6.8	-	-	-	«Момент» и разработанный на его базе «Ученик»
«T-32»	45	1:3.5	-	-	-	«Юность»
«T-35»	75	1:4	-	-	-	«Эстафета»
«T-40»	10	1:2.8	-	-	-	8-мм кинокамеры «Спорт», «Спорт-2», «Спорт-3»
«T-42»	40	1:5.6	-	-	-	«Смена-5»
«T-43»	40	1:4.0	56	37	17	Фотоаппараты семейства «Смена», начиная с «Смены-6»
«T-48»	45	1:2,8	-	-	-	«Восход»
«T-51»	10	1:2.8	34	60	42	8-мм кинокамеры «Спорт-4», «Аврора» (1960-е годы)
«T-54»	16.5	1:2.8	24	60	42	8-мм кинокамера «ЛОМО-212»
«T-55»	12.5	1:2.4	31	65	37	8-мм кинокамеры «ЛОМО-216», «ЛОМО-218», «Аврора-217», «Аврора-219»
«T-69-3»	40	1:4.0	56	-	-	«Вилия» «Вилия-авто» «Силуэт-электро» «Орион-ЕЕ»

Дальнейшее развитие

Схемы некоторых модификаций триплета

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 году — 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 также 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 году 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 1920-х — 1930-х годах, 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 году Чарльзом Майнором (Charles C. Minor), помогло в дальнейшем в разработке обширной группы светосильных объективов, таких как Эрностар и Зоннар.

Примечания

1. ↑ Патенты:
   • Великобритании № 22607 (GB189322607)
   • США № 568052 (US568052)
2. ↑ H. Dennis Taylor,"Optical Designing as an Art", Trans. Opt. Soc. 24 (1923)
3. ↑ 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. Причём тот же Кингслейк считает Динар модификацией не столько триплета, сколько тессара.
4. ↑ Патент США № 540122 (US540122)
5. ↑ Тем более что, по словам Тейлора, главным объектом изобретения являлось упрощение и удешевление фотографических объективов (см. патент Великобритании № 22607).
6. ↑ 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.

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 0-12-408640-3
• 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.