Триплет Кука

Трипле́т Ку́ка, трипле́т Те́йлора, объекти́в Ку́ка, в старых источниках ку́ковская ли́нза — несимметричный объектив, состоящий из трёх линз, разделённых воздушными промежутками. Разновидность несклеенного триплета, рассчитанная и запатентованная в 1894 году Гарольдом Тейлором (англ. Harold Dennis Taylor) для английской оптической компании «Тэйлор-Гобсон» (англ. Taylor, Taylor & Hobson)^[1][* 1]. Название «Триплет Кука» (англ. Cooke Triplet) образовано по имени подразделения компании-заказчика, позднее названного Cooke. Не следует путать объектив со склеенным триплетом того же автора, известным как «апохромат Тейлора», и рассчитанным годом ранее^[2][3].

Особенности конструкции

В отличие от большинства объективов своей эпохи, Триплет Кука исправлен от астигматизма и кривизны поля изображения, давая на плоском светоприёмнике равномерную резкость в пределах углового поля до 60° при светосиле f/3,5^[4][5]. Он состоит из трёх линз, средняя из которых рассеивающая, а передняя и задняя — собирающие. Апертурная диафрагма расположена, как правило, между второй и третьей линзами.

Идея Тейлора заключалась в модернизации хорошо известного двухлинзового дублета, состоящего из положительной и отрицательной линз. В общем случае их оптические силы приблизительно равны, и из-за противоположных знаков взаимно компенсируются^[6]. Однако, за счёт воздушного промежутка между линзами (воздушной линзы) суммарная оптическая сила не равна нулю, а положительна. Причём из-за равенства сил и показателей преломления стёкол равна нулю четвёртая сумма Зейделя—Петцваля, определяющая кривизну поля. Если в таком объективе разделить собирающую линзу и поместить её «половинки» по разные стороны рассеивающей, значение четвёртой суммы не изменится, но появится возможность исправлять аберрации широких наклонных пучков: кому, астигматизм и дисторсию^[7].

Хроматические аберрации триплета исправляются, как обычно, за счёт применения неодинаковых по дисперсии оптических стёкол. Подобный трёхлинзовый тип ахромата был предложен Петером Доллондом (англ. Peter Dollond) вместо двухлинзового дублета в 1765 году в качестве объектива телескопа. Из остаточных аберраций триплета наиболее заметны кома, хроматизм увеличения, а также аберрации высших порядков, например, сферическая аберрация широких наклонных пучков. Триплет Кука примечателен тем что обладает мягким приятным рисунком и боке, по этим параметрам являющимся непревзойдённым эталоном.

Дальнейшее развитие

Недостаточное поле изображения и ограниченная светосила были причиной тому, что развитие базовой конструкции Триплета Кука началось сразу, и пошло несколькими путями.

Одним из таких направлений стало усложнение его компонентов путём замены простых линз склейками из оптического стекла разных сортов. Так, например, в 1900 году, заменив обе положительные линзы склеенными дублетами, Карл Гардинг (нем. Carl August Hans Harting) из Voightländer & Sohn создал свой «Гелиар», а в 1903 году — «Динар»^[* 2] и Oxyn (репродукционный)^[9]. Из более поздних разработок можно упомянуть объективы «Гектор» и «Тамбар», рассчитанные Максом Береком (нем. Max Berek) для Ernst Leitz, где склеенным дублетом заменена средняя рассеивающая линза. Причём применение склеек продиктовано необходимостью исправить монохроматические аберрации наклонных пучков (кому, астигматизм и кривизну поля) 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 его создателем Гарольдом Тейлором ещё в 1894 году^[10]. Сделано это было по причине ошибочного предположения о необходимости ахроматизации каждого компонента, и Тейлор нашёл такое усложнение излишним^[* 3].

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 Кука. Например, «Сириус» (Георгий Слюсарев, СССР) и «Пан-Тахар» (William F. Bielicke, Astro-Berlin).

Предложенное в 1898 году Эмилем фон Хёгом и Карлом Герцем (нем. Emil von Höegh, Carl Paul Goerz) разделение средней рассеивающий линзы на две привело к созданию, по сути, симметричного объектива^[* 4]. 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 другие.

Но особенно плодотворным оказалось «расщепление» передней линзы на два и более мениска. Это решение, предложенное в 1916 году Чарльзом Майнором (англ. Charles C. Minor), помогло в дальнейшем в разработке обширной группы светосильных объективов, таких как «Эрностар» и «Зоннар».

Распространение

Изображение приемлемого качества объектив обеспечивает при угловых полях, ограниченных 55°, а светосила не превышает f/3,5. Тем не менее, «Триплет» выпускался большинством оптических компаний на протяжении всего XX века из-за простоты его конструкции.

Так, в конце XIX и в начале XX века «Триплет» широко применялся в качестве «универсального» и портретного, однако в малоформатной фотографии был постепенно вытеснен более совершенными объективами. Со второй половины XX века «Триплет» стал практически стандартом для самых дешёвых фотоаппаратов и кинокамер, обеспечивая приемлемую резкость при невысокой себестоимости.

Разрешающая способность триплетов невелика и примерно равна 30 линий на мм в центре кадра и 10—15 — по полю^[12]. Предельное относительное отверстие, при котором эта схема даёт приемлемую чёткость изображения: f/4 — f/6,3, однако применение стёкол с высокими показателями преломления и некоторое уменьшение углового поля позволяет рассчитать объективы с относительным отверстием f/2,4 и разрешающей способностью до 60 линий на мм в центре и 40 по полю («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).

Оптический принцип Триплета Кука нашёл применение и в проекционных объективах. Такие объективы, в частности, широко использовались в диапроекторах для малоформатных слайдов.

Советские объективы «Триплет»

В СССР объективы этой оптической схемы получили обозначение буквой «Т» и порядковым номером разработки (например, «Т-22») и устанавливались в недорогие фотоаппараты начального уровня, такие как «Любитель-166» или «Смена» («Вилия», «Силуэт-электро», «Орион-ЕЕ»), а также в диапроекторы и любительские 8-мм кинокамеры^[13].

• 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).

Примечания

Источники

Литература

• Д. С. Волосов. § 3. Универсальные объективы // Фотографическая оптика. — 2-е изд. — М.,: «Искусство», 1978. — С. 301—310. — 543 с.

• Н. П. Заказнов, С. И. Кирюшин, В. И. Кузичев. Глава XXI. Аберрационный расчёт оптических систем // Теория оптических систем / Т. В. Абивова. — М.: «Машиностроение», 1992. — С. 53—91. — 448 с. — 2300 экз. — ISBN 5-217-01995-6.

• Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.,: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 337. — 447 с.

• Михельсон Н. Н. Глава 5. Линзовые системы телескопов и методы их расчёта // Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета (рус.). — М.: Физматлит, 1995. — С. 215—221. — 333 с. — ISBN 5-02-014772-9.

• Н. Н. Михельсон. Оптические телескопы. Теория и конструкция (рус.). — М.: «Наука», 1976. — 512 с. — 2700 экз.

• Г. Г. Слюсарев. Расчёт оптических систем (рус.) / В. А. Панов. — Л.: «Машиностроение», 1975. — 640 с. — 11 000 экз.

• Рудольф Кингслэйк. История фотографического объектива = A History of Photographic Lens (англ.). — Rochester, New York: Academic Press, 1989. — 334 p. — ISBN 0-12-408640-3.

Эта страница в последний раз была отредактирована 9 марта 2023 в 06:05.