От линзы к объективу [1963 Штапф Г. - Практика фотографии]

1. Объект и его изображение. Проходя через небольшое отверстие, лучи образуют на расположенном за ним экране обращенное, перевернутое и неяркое изображение объекта, находящегося перед отверстием. Лучи, распространяющиеся из каждой точки освещенного объекта во всех направлениях, "затеняются" непрозрачной стенкой, и только один очень узкий пучок света попадает через отверстие на экран (рис. 24).

Рис. 24. Принцип действия камеры с отверстием. Для упрощения вычерчены пути лучей только от двух крайних точек объекта - основания и вершины. Соответственно изображаются и все промежуточные точки

Возьмем для опыта ящик длиной 10 - 15 см, обклеенный изнутри черной матовой бумагой; в центре передней стенки ящика проделаем отверстие диаметром 0,4 мм, а на внутренней поверхности задней стенки укрепим светочувствительный слой. С помощью этого ящика уже можно фотографировать. При ярком солнечном свете выдержка для съемки на натуре будет составлять 1/2 минуты и более.

Рис. 25. Малое отверстие дает малый кружок рассеяния. Образуется неяркое, но довольно резкое изображение

От каждой точки объекта через отверстие проходит не один луч, а некоторый пучок лучей, образующий на экране маленький кружок. Поэтому каждой точке объекта на изображении соответствует не точка, а кружок света, называемый кружком рассеяния (рис. 25). Поскольку точки объекта лежат в непосредственной близости друг к другу, кружки рассеяния, занимающие определенную площадь, взаимно накладываются, перекрываются. Это обусловливает общую нерезкость изображения.

Рис. 26. Большее отверстие дает больший кружок рассеяния. Образуется яркое, но нерезкое изображение

Чтобы сократить выдержку, нужно сделать изображение более ярким, т. е. увеличить отверстие диафрагмы. При этом оно будет пропускать соответственно больший пучок лучей и, следовательно, кружок рассеяния увеличится (рис. 26). Чтобы теперь, при большем отверстии, снова сделать изображение резким, вставим в отверстие собирательную линзу (рис. 27). Она соберет световые конусы, идущие от точек объекта, и образует соответствующие конусы внутри камеры. На определенном расстоянии позади линзы на вершинах световых конусов каждой точке объекта будет соответствовать точка изображения. В этой плоскости можно получить наиболее яркое и резкое изображение, следовательно, здесь и должен быть установлен экран или, при фотографировании,- пленка.

Рис. 27. В отверстие помещена собирательная линза. Она собирает пучки лучей, образуя световые конусы в пространстве изображения. Точки объекта в плоскости изображения передаются также в виде точек

2. Линзы и их действие. Луч, падающий наклонно на стеклянную пластинку с плоскопараллельными поверхностями, смещается параллельно самому себе. Смещение луча тем значительнее, чем толще пластинка и чем сильнее она преломляет свет.

Рис. 28. Преломление светового луча призмой

Рис. 29. Собирание и рассеивание световых лучей призмами

Рис. 30. Принципиальное строение собирательной и рассеивающей линз

Рис. 31. Шесть основных типов линз: собирательные (положительные, выпуклые) линзы: а -плосковыпуклая (применяется в карманных фонарях), б - двояковыпуклая (обычное увеличительное стекло), в - положительный мениск (очковое стекло для дальнозорких); рассеивающие (отрицательные, вогнутые) линзы: г - плосковогнутая, д - двояковогнутая (уменьшительное стекло), е - отрицательный мениск (очковое стекло для близоруких)

Луч, встречающий на своем пути призму, преломляется как при переходе из воздуха в стекло, так и при выходе из стекла в воздух (рис. 28). Если сложить две геометрически подобные призмы основаниями друг к другу, проходящие через них лучи встретятся на некотором расстоянии за призмами. Если мы сложим призмы вершинами, то световые лучи будут расходиться (рис. 29). Это соответствует двум основным типам линз: собирательной и рассеивающей. Оба эти тииа линз мысленно могут быть образованы из призм и их частей (рис. 30).

Линзы представляют собой стеклянные тела, ограниченные поверхностями различной формы. Комбинации вогнутых, выпуклых и плоских поверхностей дают шесть основных типов линз (рис. 31).

Пучок света, идущий из бесконечно удаленного точечного источника, состоит из взаимно параллельных лучей. Если такой пучок встречает на своем пути сооирательную линзу, то прямолинейно проходит через стекло лишь тот луч, который проходит через центры кривизны линзы (рис. 32). Все остальные лучи преломляются, и тем сильнее, чем больше кривизна поверхности линзы. Наибольшему преломлению подвергаются лучи, проходящие через крайние участки линзы.

Рис. 32. Фокус в пространстве изображения и фокусное расстояние собирательной линзы

Позади линзы все лучи пересекаются примерно в одной точке - главном фокусе F', который часто называют просто "фокусом". Расстояние от центра линзы до фокуса называется фокусным расстоянием.

Рис. 33. Удаленность объекта и размер изображения изображения

Ход лучей от более близких объектов показан на рис. 33. От каждой точки объекта можно мысленно провести два луча: один - паралельно оси, а другой - через оптический центр линзы. Первый, преломившись в линзе, пройдет через главный фокус, а второй пройдет через центр без преломления. Пересечение этих лучей дает точку изображения.

Рис. 34. Кривизна линзы и фокусное расстояние: а - сильная кривизна - малое фокусное расстояние; б - слабая кривизна - большое фокусное расстояние

При этом взаимное расположение и масштаб объекта и его изображения находятся в следующих соотношениях (табл. 1).

Размеры объектов принято обозначать определенными буквами, а размеры изображения - теми же буквами со штрихом. Предметы (объекты) и их изображения обозначают прописными буквами, например: А - предмет, А' - изображение предмета. Строчными буквами обозначают расстояние (от линзы) до предмета и до изображения а - расстояние до предмета, а' - расстояние до изображения. Если объект расположен близко к линзе, изображение лежит далеко позади фокуса линзы.

Таблица 1. Удаленность объекта и размеры изображения

Рис. 35. Кривизна линзы и масштаб изображения: а - малое фокусное расстояние - мелкое изображение; б - большое фокусное расстояние - крупное изображение

1) сильно выпуклые линзы с малым фокусным расстоянием, собирающие лучи на небольшом удалении от линзы (рис. 34,а);

2) слабо выпуклые линзы с большим фокусным расстоянием, собирающие лучи на значительном удалении от линзы (рис. 34,6).

Фокусным расстоянием определяется масштаб изображения. Чем больше фокусное расстояние, тем крупнее изображение и, следовательно, тем больше его масштаб (рис. 35).

На изображении, полученном с помощью короткофокусной линзы, видно много предметов, но изображение каждого из них сравнительно мало. В случае длиннофокусных линз на участке той же величины получается изображение меньшего числа предметов, но каждый предмет изображается более крупным.

Таким образом, кривизна поверхностей собирательных линз определяет следующие зависимости (при одинаковом диаметре линз):

Изображения объектов, находящихся на значительном удалении (20 м и более), при вдвое большем фокусном расстоянии линзы получаются в удвоенном масштабе; для близких объектов масштаб изображения возрастает более чем в два раза (табл. 2).

Таблица 2. Зависимость масштаба изображения от расстояния между объектом и линзой

Одиночные линзы употребляются при фотосъемке лишь в исключительных случаях, так как они обладают рядом существенных недостатков. С помощью одной линзы можно получать лишь очень несовершенные снимки - недостаточно резкие и с искажениями. Чтобы избавиться от этих недостатков, несколько линз объединяют в фотографический объектив. Обычно объектив включает в себя от двух до семи линз. Линзы изготовляются из различных сортов стекла, по-разному преломляющих свет. Для объективов используют собирательные и рассеивающие линзы, кривизна которых выбирается с таким расчетом, чтобы максимально устранялись недостатки отдельных линз. Хороший объектив дает резкое и неискаженное изображение.

3. Простая линза-монокль и ее недостатки. Простая линза имеет ряд недостатков, ограничивающих ее применение.

В некоторых случаях, о которых мы будем говорить ниже (стр. 31), в качестве фотообъектива применяют обычное очковое стекло, так называемый монокль (рис. 36). Отбрасываемое им изображение кажется несколько расплывчатым. Параллельные между собой лучи, преломленные моноклем, не пересекаются точно в главном фокусе, а частично сходятся до главного фокуса (рис. 37). Это получается потому, что краевые лучи параллельного пучка, проходящего через линзу, преломляются сильнее, чем центральные. Каждый кольцевой участок линзы имеет свою точку пересечения лучей и образует изображение соответственно на определенном расстоянии от линзы. Изображения отдельных частей объекта наслаиваются друг на друга. Они находятся на разных расстояниях от линзы и, в результате различных фокусных расстояний, имеют также неодинаковую величину. Отдельные точки объекта передаются в виде небольших кружков рассеяния.

Величина кружка рассеяния, являющегося искаженным изображением точки объекта, зависит от степени и характера кривизны поверхностей линзы.

Рис. 36. Монокль (мениск) простейшая из применяющихся в фотографии линз,имеющая наибольшее количество погрешностей

В какой бы точке мы ни поместили светочувствительный слой, резким на нем окажется лишь одно изображение; на него наложится ряд других, нерезких и не одинаковых с ним по размеру. В результате рисунок изображения получится в общем нерезким, размытым, а контуры его будут окружены цветной каймой. В данном случае имеет место эффект "смягчения" изображения.

Рис 37. Сферическая аберрация, или отверстная ошибка. Каждая круговая зона линзы имеет свой собственный фокус

Этот недостаток линзы, обусловленный кривизной ее поверхности, носит название сферическои аберрации^*. С увеличением диаметра линзы он возрастает очень быстро. У линзы с относительным отверстием 1 : 11 (см. стр. 66) этот недостаток почти не заметен, при отверстии 1 : 8 он довольно ощутим, а при 1 : 4 изображения совершенно теряют резкость.

^* (Esphaira(гpeч.) - сфера; aberrare (лат.) - отклонятся. )

Монокль принадлежит к числу мягкорисующих объективов (см. стр. 31). Простая линза используется также в качестве насадочной, изменяющей фокусное расстояние многолинзового объектива (стр. 61).

Рис. 38. Цветорассеивание (дисперсия) солнечного света призмой. Сильнее всего преломляются фиолетовые лучи, слабее всего - красные

Для того чтобы с помощью монокля сделать более или менее резкий снимок, нужно прикрыть его края, особенно сильно смягчающие изображение, т. е. задиафрагмировать линзу. При этом в построении изображения будут участвовать только лучи, проходящие через центральные части линзы. Диафрагму располагают на ¹/₁₀ фокусного расстояния перед вогнутой стороной линзы, обращенной к снимаемому объекту (рис. 36).

Рис. 39. Продольная хроматическая аберрация собирательной линзы. Лучи разной длины волны преломляются линзой в различной степени: фиолетовые - сильнее всего, красные - слабее всего

Подобным образом сказывается и другой недостаток линзы. Как уже указывалось, линзу можно мысленно разделить на множество отдельных призм (рис. 30). Эти призмы преломляют световые лучи разной длины волны в одном и том же направлении, но в различной степени. Белый свет, состоящий из излучений всех длин волн, при прохождении через призму разлагается на спектр - ряд цветных полос, расположенных в порядке уменьшения длины волны: красная, оранжевая, желтая, зеленая, голубая, синяя и фиолетовая (дисперсия^* солнечного света, рис. 38). Ширина образующегося спектра соответствует коэффициенту дисперсии, различному для каждого сорта стекла.

Рис. 40. Хроматическая аберрация положений собирательной линзы. Различное преломление обусловливает различную величину изображения различного цвета, фиолетовое изображение получается самым мелким, красное - самым крупным

Сильнее всего преломляются фиолетовые лучи, и фиолетовая часть изображения имеет наименьшие размеры. Красные лучи преломляются слабее других, и образуемая ими часть изображения имеет наибольший масштаб. Таким образом, изображения разных цветов возникают на разном расстоянии от линзы (рис. 39) и в связи с этим имеют также различную величину (хроматическая^* аберрация положений; рис. 40). Лишь одно из этих изображений можно совместить с плоскостью фотографического слоя, т. е. только оно выйдет на снимке резким. Все остальные лежат впереди или позади этой плоскости и получаются нечеткими. Поэтому и изображение в целом выглядит размытым и нерезким.

Рис. 41. Актиничное нерезкое изображение в голубых лучах и оптически яркое изображение в желтых лучах, по которому наводится резкость на матовом стекле

Поскольку глаз реагирует на различные цветовые изображения иначе, чем несенсибилизированный фотографический слой (стр. 292), упомянутый выше недостаток приводит к особенно досадным последствиям. Глазу кажется самой яркой желтая часть изображения (линия D спектра, рис. 39), она доминирует над другими цветами. На матовом стекле мы невольно наводим на резкость по желтому изображению, пренебрегая остальными цветами, которые кажутся глазу менее яркими. Но для несенсибилизированного фотографического слоя наиболее действенным является синее изображение (линии F и G спектра). Вследствие более короткого фокусного расстояния оно при наводке по желтому изображению располагается перед светочувствительным слоем и получается на снимке нерезким (рис. 41). Эта нерезкость сказывается на всем снимке и делает его негодным.

Разница в величинах фокусных расстояний для желтого и синего изображений называется хроматической разностью. В аппаратах старого типа после наводки по матовому стеклу вносилась поправка: объектив приближали к светочувствительному слою при съемке с близких расстояний на ¹/₄₀ а при фокусировке на бесконечность - на ¹/₅₀ расстояния между объективом и этим слоем.

В настоящее время хроматическая разность существенного значения не имеет, так как съемка производится в основном на панхроматических светочувствительных материалах, дополнительно очувствленных к красным и желтым лучам.

4. От простой линзы к апланату. В ящичных аппаратах в качестве объектива используются два мениска, расположенные симметрично друг против друга; между ними находится постоянная диафрагма, прикрывающая краевые, наиболее сильно преломляющие зоны линзы (рис. 42). Эта конструкция представляет собой простейший объектив, так называемый перископ. Его необходимо сильно диафрагмировать, вследствие чего он становится малосветосильным и требует длительных выдержек.

Рис. 42. Простейший фотографическийобъектив - перископ

Новейшие высокочувствительные материалы позволяют сократить выдержку, так что при обычном дневном свете можно снимать с выдержкой в ¹/₂₅ сек.

Перископу свойственны все погрешности, присущие отдельным линзам. Однако сферическая аберрация и в особенности дисторсия (см.стр. 30) уменьшаются благодаря симметричному расположению двух линз; кроме того, сильно преломляемые краевые лучи исключаются благодаря значительному диафрагмированию.

Разные сорта стекла преломляют световые лучи в различной степени и характеризуются различным цветорассеиванием (дисперсией). Стекла с сильным цветорассеиванием называются "флинт", с меньшим - "крон". Флинт преломляет свет лишь немного сильнее, чем крон, но характеризуется вдвое большим цветорассеиванием (рис. 43, вверху). Путем комбинации стекол различной преломляющей силы и различной дисперсии света получают корригированный (исправленный) фотографический объектив.

Рис. 43. Преломление света и цветорассеивание в кроне и флинте (вверху). Призма из крона в комбинации с призмой из флинта с вдвое меньшим углом преломления по сравнению с первой призмой дают свободную от хроматической аберрации ахроматическую призму (внизу)

Так, например, комбинируя линзу из крона и линзу из флинта, коэффициент дисперсии которой равен половине коэффициента дисперсии первой линзы, получают так называемый ахромат. Он употребляется в основном для съемки пейзажей. Ахромат состоит из одной собирательной линзы из крона и одной рассеивающей из флинта, вдвое меньшей оптической силы (рис. 44). Линзы склеиваются с помощью канадского бальзама - прозрачного древесного клея, добываемого из североамериканской бальзамической пихты. Комбинированием крона и флинта определенной толщины в ахромате в большой мере устраняются сферическая и хроматическая аберрации. Изображения, образованные лучами разных цветов, при этом располагаются в одной плоскости и имеют почти одинаковые размеры.

Рис. 44. Ахромат - пейзажный объектив, исправленный на хроматическую аберрацию

Цветовая коррекция, строго говоря, касается лишь двух цветов, изображения которых должны совпасть. Изображение, образуемое желтыми лучами, по которому производится наводка на резкость по матовому стеклу, необходимо совместить с голубым - наиболее к фотографическому слою), а актиничным (активным по отношению также с красным. При этом устраняется хроматическая разность.

Цветовая коррекция фотографических объективов имеет особо важное значение для трехцветной печати и цветной фотографии, а также при пользовании изопанхроматическими светочувствительными материалами, воспроизводящими все видимые цвета спектра. Для трехцветной печати разработаны специальные объективы, составленные из трех различных сортов стекла и совмещающие в одной плоскости изображения, образуемые тремя и более цветами. Эта совершенная цветокоррекция называется апохроматизмом, а соответственно коорригированная система линз - апохроматом. Однако цветовое исправление ограничивается продольной хроматической аберрацией.

Рис. 45. Поправка на инфракрасные лучи при наводке на бесконечность в 'Лейке'

Апохроматы применяются главным образом при репродуцировании цветных оригиналов и в микрофотографии.

Особенно сильно сказывается хроматическая аберрация в широкоугольном объективе (стр. 42), имеющем большой угол изображения. Изображение, даваемое таким объективом, в значительной степени нерезко по краям, а на матовом стекле видна цветная кайма. Поэтому широкоугольные объективы делают чаще всего симметричными. В такой конструкции указанные недостатки почти полностью устраняются. Однако светосила объектива при симметричном расположении компонентов значительно ниже, чем в соответствующих несимметричных системах.

При съемках в инфракрасном свете хроматическая разность дает себя знать даже в корригированных на хроматическую аберрацию объективах, поскольку для инфракрасных лучей объектив имеет иное фокусное расстояние, чем для излучений видимой части спектра. Существуют два способа устранения этого недостатка. В первом случае наводку по матовому стеклу производят при надетом на объектив темно-красном светофильтре. Однако при этом изображение на матовом стекле становится очень темным, что затрудняет наводку на резкость.

Рис. 46. Кома - искажение изображения при прохождении через линзу лучей, наклонных к оптической оси. Точка объекта по краям изображения передается в виде хвоста кометы

В другом случае в наводку вносят поправку на инфракрасные лучи, отмечая ее специальной пометкой R (рис. 45). Такая пометка нанесена на объективы фирмы Лейтца. В объективах других фирм поправка вносится по специальным таблицам. В аппаратах без матового стекла, в частности, малоформатных камерах, при фотографировании в инфракрасном свете также должна вноситься поправка по сравнению с обычной наводкой. В этом случае при установке на бесконечность выдвижение объектива увеличивается примерно на ³/₄ % (стр. 313).

Рис. 47. Апланат, симметричная система из четырех линз, характеризующаяся лишь незначительной нерезкостью по краям изображения; исправлена на сферическую, хроматическую аберрации и кому

Сферическая и хроматическая аберрации имеют место и в том случае, когда лучи приблизительно параллельны оптической оси объектива. Лучи, направленные под углом к оси, помимо этого, сильно искажают изображение, передавая каждую точку его в виде хвоста кометы, особенно по краям поля. Это искажение называется комой (рис. 46). При симметричном расположении линз по обе стороны диафрагмы кома почти полностью устраняется. Такая четырехлинзовая симметричная конструкция называется апланатом^* (рис. 47).

Апланат без диафрагмирования дает изображение, отличающееся значительной резкостью в центре поля и лишь небольшой нерезкостью по краям. В отличие от других объективов он работает наиболее резко при полном отверстии. Так как краевые лучи преломляются сильнее, чем центральные, резкость изображения по мере диафрагмирования значительно падает. Одновременно возрастает и кома, особенно по краям изображения.

Апланат является двойным, или спаренным, объективом, состоящим из двух ахроматических объективов. Переднюю пару линз можно вывинтить и использовать заднюю пару в качестве ахроматического объектива для пейзажных съемок. Фокусное расстояние ее равно удвоенному фокусному расстоянию целого объектива: при съемке с той же точки, что и целым объективом, масштаб изображения получается вдвое больше.

Таким образом, задний компонент апланата может использоваться в качестве телеобъектива. Правда, светосила задней пары линз составляет лишь 1/4 светосилы собранного объектива, так как задний компонент имеет вдвое меньшее относительное отверстие (стр. 66).

5. От апланата к анастигмату. На краях линзы лучи, параллельные оптической оси, преломляются иначе, чем косые, идущие от боковых частей объекта. Вследствие этого получаются искажения следующего характера. Изображение точек, расположенных на краевых зонах поля зрения, имеет вид не точек, а отрезков прямых линий, как это показано на рис. 48. Такая оптическая ошибка получила название астигматизма^*.

Плоскость, проходящая через ось наклонного пучка и главную оптическую ось линзы, называется меридиональной плоскостью. Перпендикулярная к ней плоскость, проходящая также через ось наклонного пучка, называется сагитальной плоскостью. Лучи, расположенные в меридиональной плоскости, после прохождения линзы собираются не в виде точки, а в виде так называемой фокальной линии. Это справедливо и в отношении лучей, расположенных в сагитальной плоскости.

Рис. 48. Астигматизм, или бесточие,- погрешность изображения, свойственная апланату. Точка Р объекта, лежащая в стороне от оптической оси, дает меридиональный (РТsub1/sub, РТsub2/sub) и сагитальный (PSsub1/sub; PSsub2/sub) пучки лучей. За линзой образуются ее изображения Р'subt/sub и Р'subs/sub на различном расстоянии в виде горизонтальной и вертикальной черточек, а не точек (отсюда и термин - бесточие). Вне этих плоскостей возникают различной формы эллиптические изображения точки

Фокальные линии для меридиональной плоскости и для сагитальной перпендикулярны друг к другу и находятся на разных расстояниях от линзы. Поэтому плоскость наводки для лучей, расположенных в меридиональной плоскости, не совпадает с плоскостью наводки для лучей, расположенных в сагитальной плоскости, и, следовательно, невозможно получить четкое изображение точки.

Практически астигматизм приводит к тому, что в зависимости от фокусировки на краях изображения можно получить резкими либо горизонтальные, либо вертикальные линии объекта.

Рис. 49. Кривизна поля изобра жения

Отдельные точки изображения в зависимости от углов падения лучей передаются резко в различных, не совпадающих между собой плоскостях. Поверхность, на которой получается четкое изображение, является уже не плоскостью, а искривленной поверхностью (рис. 49). Плоский светочувствительный слой может передать резкими лишь определенные зоны изображения. Эта погрешность называется кривизной поля изображения.

Помимо этого, имеет место так называемая дисторсия, вследствие которой не все части изображения передаются в одинаковом масштабе. Краевые его участки приобретают меньший или больший масштаб, чем центральная часть. Характер этих искажений определяется положением диафрагмы Если диафрагма стоит перед линзой, краевые участки выходят более мелкими, чем центральные. Решетка с квадратными ячейками при этом искривляется наподобие бочки (рис. 50, слева). Если же диафрагма находится позади линзы, краевые участки изображения становятся крупнее центральных и углы плоскости изображения удлиняются наподобие растянутых уголков косынки, а само изображение искривляется в форме подушки (рис. 50, справа). Дисторсия не возникает в симметричных объективах с диафрагмой, помещенной между компонентами, а в несимметричных - в том случае, если она стоит на точно рассчитанном месте.

Рис. 50. Дисторсия - искажения изображения, обусловленные расположением диафрагмы. Посредине - изображение, свободное от искажений. Слева - бочкообразное искажение при расположении диафрагмы впереди линзы; справа - подушкообразное искажение при расположении диафрагмы позади линзы

Дисторсия также может быть устранена путем коррекции объектива. При этом точке объекта в любом случае будет соответствовать неискаженная точка изображения. Исправленные таким образом объективы называют анастигматами. В них устранены астигматизм, кривизна поля изображения и дисторсия, а также кома. Даже при большой светосиле они дают резкие, неискаженные изображения. Анастигмат является наиболее исправленным, а вместе с тем и самым дорогим объективом, применяющимся в фотографической практике. Даже при полном отверстии диафрагмы изображение будет резкое по всему полю.

Как уже говорилось, в симметрично сконструированных анастигматах, или так называемых двойных анастигматах, можно вывинтить переднюю половину объектива, а задний компонент использовать в качестве телеобъектива. Он имеет удвоенное фокусное расстояние, передает объект в двойном масштабе, но светосила его равна лишь ¹/₄ светосилы целого объектива. В несимметричных анастигматах этого сделать нельзя.

В полусимметричных анастигматах также есть возможность использовать самостоятельно отдельные части. При съемке с одной и той же точки можно использовать три различных фокусных расстояния, применяя передний, задний компонент или весь объектив. Однако, употребляя часть объектива, нужно сильно диафрагмировать,чтобы снимок получился резким по всему полю.

Линзы в объективе частью склеены между собой, частью разделены воздушными промежутками. Несклеенные системы линз стоят дешевле и являются более светосильными. Склеенные системы дорогие; поле резкого изображения у них больше, зато они уступают несклеенным конструкциям в светосиле. В связи с этим в практике употребляются в основном полусклеенные системы, особенно в тех случаях, когда ставится задача увеличить светосилу объектива.

Необходимо сказать несколько слов о трехлинзовых анастигматах. В свое время было выпущено много фотоаппаратов, оснащенных объективами "Меритар" (фирмы "Людвиг"), "Триоплан" ("Мейер"). Эти аппараты значительно дешевле подобных камер с объективами более сложной конструкции. Несмотря на это "Меритар" и "Триоплан" являются вполне качественными анастигматами. Многолетний опыт производства этих объективов подтверждает, что сферическая аберрация, дисторсия, астигматизм, а также кривизна поля изображения имеют в них ничтожную величину. Для фотолюбителей объективы "Меритар" и "Триоплан" являются вполне приемлемыми.

6. От резко рисующих - к мягко рисующим объективам. Долгое время на оптических заводах главное внимание обращалось на коррекцию фотографических объективов, на устранение всех их погрешностей и недостатков. Это привело к созданию такого совершенного типа, как "Тессар" ("Цейсс"), который называют "орлиным глазом" фотоаппарата (рис. 56). Это объектив с безупречной резкостью. Им пользуются в тех случаях, когда требуется максимальная резкость, например при технических съемках, при репродуцировании и во многих других случаях.

Рис. 51. Китайский павильон на Лейпцигской ярмарке. Выразительная диагональная композиция снимка создает впечатление объемности, глубины. Низко стоящее солнце высвечивает лампионы - бумажные китайские фонари, создает длинные тени, расчленяющие залитые светом плиты пола. Отраженные от плоскости плит лучи подсвечивают теневые участки. Наибольшее почернение приходится на фигуры прохожих, изображенные почти силуэтно и выделяющиеся на общем фоне. Фото Г. Штапфа (Лейпциг). 'Экзакта Варекс', 'Тессар' 2,8/50, sup1/sup/sub100/sub сек

При фотографической съемке объект воспроизводится с полной резкостью лишь в одной плоскости. Части объекта, расположенные впереди или позади этой плоскости, дают нерезкие точки изображения, а кружки рассеяния, так как вершины их световых конусов лежат впереди или позади плоскости фотослоя. Эти кружки рассеяния сливаются друг с другом. В результате контуры, лежащие вне плоскости наводки, теряют четкость, а изображение этих частей объекта становится размытым, нерезким.

Выбирая достаточно удаленную точку съемки и сильно диафрагмируя объектив, добиваются необходимой глубины резкости (рис. 51).

В контражуре. Фото Г. Мюллера-Бруыке (Грассау). 'Экзакта Варекс', 'Ксенар' 2,8/50, диафрагма 8, sup1/sup/sub50/sub сек. Светлый зеленый фильтр, пленка 'Изопан Ф'

Однако очень резко работающий анастигмат плохо передает воздушную перспективу пейзажа, марево жаркого дня и т.п. При съемке портрета резкорисующий объектив подчеркивает излишние, зачастую непривлекательные подробности, отвлекающие внимание от главного и лишающие снимок цельности. В таких случаях можно смягчить изображение с помощью диффузионных дисков и других насадок, надеваемых на объектив.

Рис. 52. 'Имагон', наиболее совершенный мяг-корисующий объектив (фирма 'Роденшток', Мюнхен), снабженный ситообразными насадочными диафрагмами. Большое центральное отверстие диафрагмы образует резкое и яркое основное изображение, а концентрические ряды малых отверстий при полностью открытом объективе дают дополнительное изображение, образованное сильно смягченными лучами краевой зоны объектива. Мелкие отверстия могут быть перекрыты в желаемой степени, благодаря чему смягчение может регулироваться. При закрытых боковых отверстиях объектив дает изображение, по резкости почти не уступающее рисунку анастигмата

Диффузионные диски представляют особой плоскопараллельные стекла с прошлифованными в них концентрическими кругами. Плоские участки стекла не снижают резкости изображения, в то время как выемки преломляют часть лучей и дают нежный, слегка размытый световой рисунок. Вместо резких контуров на снимке появляются мягкие переходы с богатой игрой светотени. С помощью смягчающей насадки удается иногда добиться весьма художественных эффектов.

Рис. 53. Лучи, близкие к оптической оси и удаленные от нее, сходятся на разных расстояниях за линзой. Благодаря этому в плоскости наводки пересекаются как близкие к оси лучи от более удаленных точек, так и удаленные от оси лучи от более близких точек объекта

Конечно, не каждый сюжет подходит для съемки мягкорисующей оптикой.

Особой конструкцией мягкорисующего объектива является "Имагон" (рис. 52), о котором говорят, что он воспринимает окружающее подобно глазу художника. Чем же достигаются эти особые качества?

Рис. 54. Церковь в Ареншупе. Снято резкорисующим анастигматом 'Примотар' 3,5/85. Фото Г. Штапфа (Лейпциг)

Лучи, проходящие через линзу, преломляются в различной степени в зависимости от того, идут ли они через центр линзы или через ее края. Лучи, близкие к оси линзы, преломляются меньше всего, удаленные от оси - больше всего (рис. 53). Поэтому приосевые лучи, исходящие из точки А, встречаются за линзой в точке А'₁, в то время как лучи краевой зоны пересекаются в более ближней точке А'₂. Лучи, идущие от ближней точки В, пересекаются позади линзы частично в точке В (близкие к оси лучи), частично в точке В'₂ (удаленные от оси).

Предположим, что точка А'₁ совместилась с точкой В'₂; обозначим эту точку А'₁ = В'₂.

Представим, что через точку А'₁ - В'₂ проходит плоскость наводки, и нам станет ясно, что в плоскости максимальной резкости сходятся лучи, идущие из точек, расположенных на разных расстояниях от объектива. В одном случае это лучи краевой зоны, в другом - центральные и, наконец, в третьем - лучи, проходящие через средние зоны линзы. Таким образом, близкие к оси лучи из удаленных точек и далекие от оси лучи из близких точек пересекаются в общей для них плоскости наводки. Здесь образуется наиболее резкое основное изображение как удаленных и близких, так и средних частей объекта. Этим и объясняется необычайная глубина резкости объектива.

Рис. 55. Церковь в Ареншупе. Снято объективом 'Имагон'. Резкость очертаний снижена, рисунок приобрел живописный характер. Хорошо передан яркий солнечный свет. Внимание зрителя приковывается к наиболее ярко освещенному входу. Фото Г. Штапфа (Лейпциг)

Световые конусы, проецируемые другими зонами линзы, образуют кружки рассеяния, которые, однако, по яркости уступают резко изображенным точкам. Каждая яркая точка окружена многочисленными неяркими кружками рассеивания, края которых, в свою очередь, еще менее ярки и постепенно сходят на нет. Они высветляют теневые участки, подчеркивают света в тенях, приглушают излишние подробности, хорошо передают воздушную перспективу, марево и световые блики (рис. 54 - 55). Иными словами, они создают такие изобразительные эффекты, какие художник часто сознательно вносит в свою картину. В то время как анастигмат изображает световые блики резко, без полутонов, здесь они искрятся нежными тонами, придавая объекту пластичность и объемную глубину, передают свечение воздуха в солнечных лучах.

Светосила регулируется специальными диафрагмами, имеющими большое центральное отверстие и много маленьких отверстий по краям; вращением кольца последние могут быть уменьшены или полностью перекрыты. Центральное отверстие такой ситовидной диафрагмы дает резкое и яркое основное изображение. Краевые ряды отверстий создают смягчение изображения, степень которого регулируется вращением кольца. Таким образом, можно изменять характер, "настроение" снимка, приводя его в максимальное соответствие с впечатлением, получаемым от данного сюжета человеческим глазом.