Дальномер

Во-первых, хочу сказать, что меня очень вдохновляет работа ЧКД связанная с историей завода Арсенал и созданием камер Киев и становлением Nikon'a как производителя фотокамер. Большое вам спасибо!

Недавно в интернете нашел блог владельца небольшого фотобизнеса. Роджер Цикала сдает фототехнику в аренду. Из записей блога сразу становится понятно, что Роджер любит свое дело и относится к нему со всей ответсвенностью и трепетом.

В блоге есть отдельная ветка с историческими очерками:
http://www.lensrentals.com/blog/category/photography/history
Я пока прочел лишь её крохотную часть, но уже по уши заинтересован.
Попробую также перевести некоторые материалы...

Для многих опытных ЧКД это, возможно, будет повторением азбуки, для кого-то это может быть полезно.
для меня это все абсолютно новая увлекательная информация. Трудностей с языком нет, но важным в мотивации (помимо замечательного примера ЧКД) стало частое желание "хотелось бы прочесть это изначально в русскоязычном интернете" (на любимом сайте, естес-сно )

_________________
с уважением

Автор: ©Roger Cicala
Истоник: http://www.lensrentals.com/blog/2011/08/lens-geneology-part-1

Историческое развитие объективов, часть 1

Откуда берутся новые оптические схемы?
Мне, конечно, было известно, что современная оптика давно разрабатывается с помощью компьютеров, но я был несколько удивлен, узнав, что новые объективы не придумываются «с нуля». Инженеры отталкиваются от одной из существующих схем и видоизменяют её. Конечно, никто не берется за работу со словами «этот объектив никуда не годится, давайте ка его улучшим». Разработка начинается с одной из проверенных временем оптических схем, которую инженеры пытаются модифицировать.

Подобно всему живому в теории Дарвина, оптические схемы попадают под действие принципа естественного отбора. Инженеры продолжают копировать и видоизменять хорошие объективы – иногда с целью сделать их лучше, иногда, чтобы обойти патенты. В итоге мы имеем десятки похожих объективов, продаваемых разными производителями. Неудачные разработки не долго задерживаются на горизонте.

С каждым новым объективом я не перестаю удивиться тому, что подавляющее большинство современной оптики основывается на 5 базовых схемах, 4 из которых уже были разработаны в 19 веке. Сейчас на рынке доступны буквально тысячи разных объективов, но около 1900 года практически все из них были, скорее всего, уже известны в своей простейшей модификации.

О чем говорит «родословная» объектива?
На самом деле, довольно о многом. Уже у самых давних простых воплощений оптических схем можно было выявить достоинства и недостатки, которые в большей или меньшей степени «наследуются» объективами, построенными на этих схемах. Многие современные технологии, применяемые при разработке объективов, служат как раз для того, чтобы противостоять «врожденным» проблемам той или иной оптической схемы.

Знания о предках вашего объектива могут оказаться крайне занимательными с точки зрения истории. Например, объектив Canon 50mm f/1.4 (400 $) имеет в своей основе ту же схему, что и Cook Panchro 50mm Cine (8000 $).
Эти знания помогают разобраться и с некоторыми чисто техническими аспектами. Canon 50mm f/1.4 по строению схож с Canon 50mm f/1.2, Sigma 50mm f/1.4, Nikon 50mm f/1.4 G, и Voigtlander 50mm f/1.1, и многими другими «полтинниками». Становится ясно, почему все эти объективы имеют склонность к астигматизму и сферическим аберрациям по краям кадра.

Ранние оптические схемы
Первые объективы были довольно простыми по конструкции, а два основополагающих принципа в производстве оптики были выведены задолго до изобретения фотографии:

Выпукло-вогнутые линзы дали возможность исправить большую часть сферических аберраций и искривления поля изображения, которым были подвержены простые выпуклые или вогнутые линзы – их нужно было просто еще немного «изогнуть».

Ахроматические дублеты, состоящие из пары линз, сделанных из видов стекла с разными показателями преломления и дисперсии, уменьшали цветовые аберрации



После изобретения камеры обскуры активно начала развиваться и проектировка фотографических объективов, и к началу 20 века сотни фотообъективов появились на рынке. Большинство схем оказались тупиковыми путями в развитии, но 6 объективов стали прародителями большей части оптики, которой мы пользуемся теперь. Шестым стал ретрофокусный телеобъектив. Его разработали в 20-е годы для киноиндустрии, а в 30-х он появился на первых зеркальных фотокамерах.



В первой части статьи мы вкратце рассмотрим три из шести «первоначальных» оптических схем. Если вы снимаете на зеркальную фотокамеру и пользуетесь фикс-объективом с фокусным расстоянием от 50 до 100 мм, скорее всего, ваш объектив окажется прямым потомком одного из тех, что мы рассмотрим сегодня. Если же вы пользуетесь дальномерным фотоаппаратом или высококлассной видеокамерой или снимаете на средний формат, то все ваши объективы могут с большой долей вероятности происходить от этих трех.

Родословные объективов

Портретный объектив Petzval
Преимущества: относительно широкая диафрагма, незначительное виньетирование, очень резкий в центре кадра

Недостатки: заметный астигматизм и искривление поля изображения накладывают ощутимые ограничения на эффективный угол обзора.

История: Объектив был спроектирован в первой половине 19 века и стал выбором портретистов на протяжении последующих пятидесяти лет. Относительно немногие современные объективы связаны с Petzval’ем. Однако объективы этого типа устанавливались на проекторы вплоть до 1950-х. Petzval также послужил основой для Kodak f1.9 Cine lens, который в свое время производился тысячами для 16 мм кинокамер. Эта схема до 50-х годов применялась и в некоторых длиннофокусных объективах.

Симметричные объективы (Rapid Rectilinear)
Преимущества: симметричная схема практически полностью компенсирует дисторсию, коматические аберрации и хроматическую разность увеличения.

Недостатки: подвержен сферической аберрации, искривлению поля изображения и астигматизму, что ведет к вынужденному использованию относительного отверстия диафрагмы от f/2.8 и уже. Даже на средних значениях диафрагмы современные объективы, построенные на данной схеме, требуют дополнительных элементов, чтобы исправить вышеперечисленные аберрации. В связи с этим симметричные объективы часто имеют сложную конструкцию и дорого стоят.

История: объектив Rapid Rectilinear был разработан в 1860-х годах и стал первым симметричным объективом (симметричные объективы – объективы, в которых по обеим сторонам диафрагмы расположены практически идентичные линзы) с приемлемыми оптическими качествами. Объектив имел широкий угол обзора и малую дисторсию, а так же позволял использовать довольно широкую по тем временам диафрагму. С 1860-х годов вплоть до рубежа веков (то есть, конечно, 1900, а не 2000 года) это был выбор фотографов для съемок пейзажей и архитектуры. С появлением качественных стекол низких и высоких показателей преломления появилась возможность улучшить симметричную оптическую схему – снизить астигматизм и искривление поля изображения.



Цейсовский Protar (изначально называвшийся Анастигмат, что значит отсутствие астигматизма) – это объектив с симметричной оптической схемой, разработанный в 1890 году. Его считают первым в мире современным объективом. Развитие оптических технологий позволило со временем увеличить количество элементов в объективе, а так же изменить размеры переднего и заднего элементов, однако сохранилась их симметричность относительно диафрагмы. Современные Schneider Angulon и Leica Super Angulon являются прямыми потомками Protar’а.

К. Цейс обнаружил, что если добавить воздушную линзу между передними элементами, вместо того, чтобы их склеивать, то можно эффективнее исправить многие типы аберраций. Последующая разработка – объектив Tessar – во многом похож на Cooke Triplet, речь о котором пойдет в следующей статье. Возможно, триплет вдохновил профессора Пола Рудольфа, но Tessar явно происходит от Protar’а.

Десятки первоклассных современных объективов происходят от Tessar’a. Leitz Elmar, Zeiss Sonnar, Kodak Ektar, Schneider Xenar, Voigltander Heliostigmat и Skopar, даже Nikon 50mm f/1.8 – все это вариации Tessar’a. Если у вас в руках окажется объектив с фокусным расстоянием в пределах 35-110 мм с максимальным отверстием диафрагмы f/2.8, который имеет приемлемую цену и выдает отличное качество изображения, то скорее всего, это потомок Tessar’а.

Двойной объектив Гаусса (The Double Gauss)
Объективы этой оптической схемы полагаются на симметрию, чтобы исправить искривление оптического поля и аберрации, но кроме этого совмещают в себе вогнутые и выпуклые элементы, обращенные вогнутой поверхностью к центру объектива. В этих объективах также используется воздушная линза, нежели склейка.

Преимущества: сдвоенные элементы позволяют использовать более широкие отверстия диафрагмы, особенно в «слегка» несимметричных схемах. В основном, в этих объективах хроматические аберрации и искривления поля изображения мало заметны.

Недостатки: подвержены краевой сферической аберрации и астигматизму. Первоначальные варианты имели малое оптическое разрешение.



История: Стремление проектировать и использовать объективы с все большей светосилой не давало покоя многим инженерам и фотографам. Уже известный нам профессор Рудольф, который разработал Protar и Tessar, улучшил оптическую схему двойного объектива Гаусса, используя толстую склейку линз в качестве внутреннего элемента с каждой стороны объектива. Результат его работы – объектив Zeiss Planar – до сих пор в ходу.

В 20-е годы инженеры компании Taylor-Hobson пришли к выводу, что эта оптическая схема не обязательно должна быть абсолютно симметричной. Путем изменения размера элементов и использования разного типа стекла стало возможным увеличить светосилу объективов. Их разработка (объектив который Taylor-Hobson назвала Opic) в последствии была использована в проектировании объективов Schneider Xenon и Zeiss Biotar. В киноиндустрии от Планара берут свое начало, например, объективы Cooke Speed Panchro и Angenieux S-type.

Данную оптическую схему можно далее видоизменять добавлением одного или двух дополнительных элементов, но основа двойного объектива Гаусса остается неизменной. Классическая схема, состоящая из 6 элементов, в среднем дает максимальное относительное отверстие диафрагмы f/2.0. Для объективов с большей светосилой в оптическую схему обычно добавляется 1-2 дополнительных элемента, которые нужны для исправления аберраций и астигматизма.

Если вы пользуетесь фикс-объективом хорошего или премиум качества с высокой светосилой, то можно с большой уверенностью предположить, что это модификация двойного объектива Гаусса. Эта оптическая схема превалирует среди объективов с фокусным расстоянием 50 мм (хотя на её основе можно сделать объектив немного «пошире» и наоборот). Самыми яркими примерами могут послужить Leica 50mm 0.95, Canon 50mm f1.0 и легендарный Zeiss 75mm f/0.85. К модификациям Planar’а также относятся многие объективы Leica (Summarit, Summicron и Noktilux), почти все «полтинники» почти любого производителя и многие другие современные объективы.



Вывод
Выберите любой светосильный фикс-объектив с фокусным расстоянием от 50 до 85 мм для зеркальной фотокамеры (или даже меньшим фокусным расстоянием применительно к дальномерным и среднеформатным камерам) и посмотрите на его чертеж. Вам наверняка удастся разглядеть симметричную схему или схему двойного объектива Гаусса с добавлением нескольких элементов (или основным элементом, составленным из двух).

На чертежах ниже представлены современные примеры объективов с легко различимыми базовыми оптическими схемами. Два объектива слева это Canon 50mm f/1.4 (сверху) and f/1.2 (снизу). По центру расположены «полтинники» со светосилой f/1.4 от Sigma (сверху) and Nikon (снизу). На этих схемах явно видны сходства центральных элементов, как между собой, так и с объективом Opic компании Taylor-Hobson. Конечно, разные инженеры могли слегка изменить кривизну линз, использовать другой тип стекла и, наконец, разработать свои задние элементы для исправления аберраций, присущих этой оптической схеме.


(Объектив справа сверху имеет фокусное расстояние 24 мм, а справа снизу 135 мм – ни один из них не происходит от двойного объектива Гаусса).

Давайте сравним эти четыре светосильных «полтинника» (слева) с широкоугольным объективом (28 мм f/2.8 справа сверху) и с длиннофокусным (135 мм f/2 справа снизу). Не трудно выявить общие корни среди светосильных объективов с фиксированным фокусным расстоянием 50 мм. Ни для кого также не будет сюрпризом, что у всех «полтинников» есть общие характеристики (например, запредельная резкость по центру, некоторое искривление поля изображения, некоторое проявление астигматизма по краям кадра и т.п.).

У каждого из представленных выше 24 мм и 135 мм объективов свои корни. Это особенно заметно при сравнении с четырьмя схожими объективами слева. У каждой из этих схем есть свои отличительные черты, которые будут рассмотрены во второй части статьи.

_________________
с уважением