Триплет Кука

Трипле́т Ку́ка, три́плет 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].

Оптическая схема Триплета Кука

Особенности конструкцииПравить

 
Объектив «Триплет» мюнхенской фирмы C.A. Steinheil & Soehne. 1890-е годы

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 ЗейделяПетцваля, 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 развитиеПравить

 
Схемы некоторых модификаций триплета

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».

РаспространениеПравить

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

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»Править

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].

Название
модели
фокусное расстояние
f, мм
относительное
отверстие
угловое
поле, град
Разрешающая сила, лин/мм Применение
в центре по полю
«Триплет» 12,5 1:2,8 - - - 8-мм кинокамеры «Кама», «Экран», «Экран-2», «Экран-3», «Турист»
«Триплет» 12,5 1:1,8 - - - 8-мм кинокамеры «Экран-4», «Экран-5»
«Триплет» 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)
76,2 1:4,5 59 24 12 поздние серии «Комсомольца»

«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» 41,7 1:4,0 56 37 17 Фотоаппараты семейства «Смена», начиная со «Смены-6». Диафрагма 8 лепестков, встроенный центральный 5-ти лепестковый затвор. Присоединительная резьба под светофильтры М35,5х0,5.
«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 48 17 «Вилия»
«Вилия-авто»
«Силуэт-электро»
«Орион-ЕЕ». Присоединительная резьба под светофильтры М46х0,75.

ПримечанияПравить

  1. Патенты:
    • Великобритании № 22607 (GB189322607)
    • США № 568052 (US568052)
  2. По утверждению Рудольфа Кингслейка после Первой мировой войны именно «Динар» выпускался фирмой Voightländer & Sohn под маркировкой Heliar, так как обе версии «оригинального» «Гелиара» (1900 и 1902 годов) оказались не столь удачны[8]. Причём тот же Кингслейк считает «Динар» модификацией не столько «Триплета», сколько «Тессара»
  3. Тем более что, по словам Тейлора, главным объектом изобретения являлось упрощение и удешевление фотографических объективов (см. патент Великобритании № 22607)
  4. Хотя Георгий Слюсарёв рассматривает эти объективы именно как модификацию Триплета Кука[9], Рудольф Кингслейк предполагает, что это независимая разработка на основе двухлинзового объектива типа «Диалит»[11]

ИсточникиПравить

ЛитератураПравить

  • 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.