Триплет Кука

Оптическая схема Триплета 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

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 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

Основная статья: История фотообъектива

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».

Распространение

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»

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).

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.

Примечания

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]

Источники

1. Волосов, 1978, с. 301.
2. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета, 1995, с. 221.
3. Оптические телескопы. Теория и конструкция, 1976, с. 194.
4. Теория оптических систем, 1992, с. 374.
5. Расчёт оптических систем, 1975, с. 242.
6. Расчёт оптических систем, 1975, с. 235.
7. Расчёт оптических систем, 1975, с. 234.
8. История фотографического объектива, 1989, с. 107.
9. Расчёт оптических систем, 1975, с. 270.
10. H. D. Taylor. Lens (англ.). Патент США № 540122 (US540122). US patent office (28 мая 1895). Дата обращения: 5 сентября 2014. Архивировано 14 сентября 2014 года.
11. История фотографического объектива, 1989, с. 100, 102.
12. Волосов, 1978, с. 302.
13. Фотокинотехника, 1981, с. 337.

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.