Двойная линза Гаусса — это составная линза, используемая в основном в объективах фотокамер , которая уменьшает оптические аберрации в большой фокальной плоскости .
Самая ранняя двойная линза Гаусса, запатентованная Элваном Грэхемом Кларком в 1888 году, состоит из двух симметрично расположенных линз Гаусса . Каждая линза Гаусса представляет собой двухэлементную ахроматическую линзу с положительной менисковой линзой со стороны объекта и отрицательной менисковой линзой со стороны изображения. В симметричной компоновке Кларка это дает четыре элемента в четырех группах: две положительные менисковые линзы снаружи с двумя отрицательными менисковыми линзами внутри них. Симметрия системы и разделение оптической силы на множество элементов уменьшают оптические аберрации внутри системы.
Существует множество вариаций конструкции. Иногда добавляются дополнительные линзы. Базовый тип объектива является одним из наиболее разработанных и используемых фотографических объективов. Конструкция является основой для многих объективов камер, используемых сегодня, особенно широкоапертурных стандартных объективов, используемых с 35-мм и другими малоформатными камерами. Он может обеспечивать хорошие результаты доф /1.4с широким полем зрения , обычно с семью элементами для дополнительного контроля аберрации. Современные модели со сверхширокой апертуройж /1.0 может иметь восемь или более элементов, в то время как более умеренная апертурадиафрагма /2.8версии можно упростить до пяти элементов.
Двойная линза Гаусса, вероятно, была наиболее интенсивно изученной формулой линз двадцатого века, [1] : 245 производя десятки основных вариантов, множество второстепенных вариантов, сотни проданных линз и десятки миллионов проданных единиц. [1] : 444–452 [2] : 123–128 Она имеет несколько недостатков, наиболее заметным из которых является небольшое количество наклонной сферической аберрации, которая может снизить периферический контраст. [1] : 245–248 Настройки двойной линзы Гаусса/Планара легли в основу большинства нормальных и почти нормальных конструкций фиксированных объективов с широкими апертурами на шестьдесят лет.
Первоначальный двухэлементный объектив Гаусса представлял собой телескопическую линзу , состоящую из близко расположенных положительных и отрицательных менисков, изобретенную в 1817 году Карлом Фридрихом Гауссом как усовершенствование объектива ахроматического телескопа Фраунгофера путем добавления менисковой линзы к его одиночной выпуклой и вогнутой линзе. [2] : 117–118 Альван Грэхем Кларк и Bausch & Lomb дополнительно усовершенствовали конструкцию в 1888 году, взяв две из этих линз и разместив их спина к спине, создав конструкцию «двойного Гаусса», [3] хотя и с посредственными фотографическими результатами. [2] : 118
Современные двойные линзы Гаусса можно проследить до усовершенствованной конструкции 1895 года, когда Пауль Рудольф из Carl Zeiss Jena утолстил внутренние отрицательные мениски и преобразовал их в склеенные дублеты из двух элементов одинаковой рефракции, но с разной дисперсией для конструкции Zeiss Planar 1896 года [4] для коррекции хроматической аберрации . Это была оригинальная шестиэлементная симметричнаяж /4.5Двойная линза Гаусса. [2] : 121–122 В 1920 году Хорас Уильям Ли добавил небольшую асимметрию к Planar и создал Taylor, Taylor & Hobson Series 0 (также называемую Lee Opic , Великобритания)ж /2[2] : 122 Он был коммерчески неудачным, но его асимметрия является основой современных двойных Gauss, включая Zeiss Biotar . [1] : 243–245
Позже конструкция была усовершенствована с дополнительными стеклами, чтобы дать высокоэффективные линзы с широкой апертурой. Основная разработка была сделана Тейлором Хобсоном в 1920-х годах, что привело кf /2.0 Opic , а позже и Speed Panchro , которые были лицензированы для различных других производителей. В 1927 году Ли модифицировал конструкцию Opic и увеличил максимальную диафрагму доф /1.4, который был назван объективом Ultra Panchro . Дальнейшее усовершенствование было сделано Ли в 1930 году, Super Speed Panchro . [5] Это былдиафрагма /1.5светосильная конструкция с семью элементами в пяти группах, которая повлияла на более поздние конструкции светосильных объективов и упоминалась многими производителями объективов вплоть до 1960-х годов.
Biotar — еще один конкурент британской серии Panchro . В том же 1927 году Zeiss разработал Biotar 50mmф /1.4[6] для кинематографии. Его версия для неподвижной фотографии, Zeiss Biotar 58mmж /2(Германия) появился на Ihagee Kine Exakta (1936, Германия), первой широкодоступной 35-мм однообъективной зеркальной камере , в 1939 году . Он также был стандартным объективом на VEB Zeiss Ikon (Дрезден) Contax S (1949, Восточная Германия), первой пентапризменной 35-мм зеркальной камере с обзором на уровне глаз. [7] Biotar , первоначально разработанный в 1927 году, имел шестиэлементную асимметричную двойную формулу Гаусса. После Второй мировой войны Zeiss (Оберкохен, Западная Германия) больше не использует название Biotar ; вместо этого объединяя все варианты с двойным Гауссом под названием Planar . Советский 58-ммж /2 Объектив Гелиос-44 камеры Зенит был наиболее распространенной версией/клоном Биотара [ 8], чтоделает его сегодня прекрасным аксессуаром с хорошим соотношением цены и качества для любой цифровой камеры с матрицей APS-C и полнокадровой, хотя для этого конкретного объектива требуется соответствующий адаптер M42.
Несколько современных конкурирующих, но менее известных объективов были похожи на Biotar, например, Xenon Альбрехта Тронье для Schneider Kreuznach (1925, Германия). [2] : 122–123 [9] Например, три асимметричных двойных объектива Гаусса были изготовлены в 1934 году для Ihagee VP Exakta (1933, Германия), зеркальной фотокамеры с рулонной пленкой типа 127 : 8 смж /2версии Biotar и Xenon , а также Dallmeyer Super Six 3 дюймаж /1.9(Великобритания). [10]
Другие ранние варианты Double Gauss для 35-мм камер включали Kodak Ektar 45mmж /2[11] о Kodak Bantam Special (1936, США), Kodak Ektar 50 мм.ж /1.9[12] для Kodak Ektra (1941, США), Voigtländer Ultron 50 мм.ж /2[13] на Voigtländer Vitessa (1951, Западная Германия) и Leitz Summicron 50 мм.ж /2[2] : 125 для Leica M3 (1953, Западная Германия). Известное, но в значительной степени забытое, использование формулы двойного Гаусса было в Canon 28mmдиафрагма /3.5(1951, Япония) [14] в креплении M39 для дальномерных камер. Значительно увеличив заднюю группу (по сравнению с типом Double-Gauss с более традиционным фокусным расстоянием), поле зрения было увеличено, при этом апертура оставалась относительно большой, что делало его на некоторое время самым светосильным 28-мм объективом для 35-мм камер с большим отрывом. [15]
В 1966 году компания Asahi Pentax объединила типы Super Speed Panchro и Xenon , разработав семиэлементный, шестигрупповой Super Takumar 50 мм.ф /1.4(v2). [16] В период с 1960-х до начала 80-х годов в каждом оптическом доме были двойные нормальные линзы Gauss типа Super Panchro или Super Takumar , конкурирующие за продажи. Например, сравните Tokyo Optical RE Auto-Topcor 5.8 смф /1.4[17] для Topcon RE Super/Super D (1963), Olympus G. Zuiko Auto-S 40 ммф /1.4[18] для Olympus Pen F (объектив 1964, камера 1963), Yashica Auto Yashinon DX 50 ммф /1.4[19] для Yashica TL Super (1967), Canon FL 50 ммф /1.4(v2) [20] [21] для Canon FT (объектив 1968, камера 1966), Asahi Optical Super Takumar 50 ммф /1.4(v2) [22] для Pentax Spotmatic (объектив 1968, камера 1964), Fuji Fujinon 50 ммф /1.4[23] для Fujica ST701 (1971), Minolta MC Rokkor-PG 50 ммф /1.4[24] для Minolta XK/XM/X-1 (1973), Zeiss Planar HFT 50 ммф /1.4[25] для Rolleiflex SL350 (1974), Konica Hexanon AR 50 ммф /1.4[26] для Konica Autoreflex T3 (объектив 1974, камера 1973) и Nippon Kogaku Nikkor (K) 50 ммф /1.4(Новый) [27] для Nikon F2 (объектив 1976 г., камера 1971 г.); все из Японии, за исключением Zeiss, который был разработан в Западной Германии.
Зум-объективы доминировали с 1980-х годов, поэтому было выпущено несколько новых обычных объективов Double Gauss, но было выпущено много новых престижных объективов Double Gauss, выпущенных в небольших количествах. Сравните Canon EF 50mmф /1.2L USM (2007, Япония), [28] [29] Nikon AF-S Nikkor 50 ммф /1.4G (2008, Япония/Китай), [30] Sigma EX DG HSM 50 ммф /1.4(2008, Япония), [31] ( Cosina ) Voigtländer Nokton 50 ммф /1.1(2009, Япония), [32] Leica Noctilux-M 50mm f/0.95 ASPH (2009, Германия) [33] с их предшественниками, или SLR Magic HyperPrime 50mm CINE T0.95 (2012, Гонконг, Китай). [34]
В настоящее время данная конструкция используется в недорогих, но высококачественных светосильных объективах, таких как Sony FE 50mm f/1.8, Canon EF 50mmж /1.8 и Nikon 50 ммж /1.8D AF Nikkor . Он также используется в качестве основы для более быстрых конструкций с добавлением элементов, таких как седьмой элемент, как в Canon [35] и Nikon 50 ммж /1.4 предложения [36] или асферический седьмой элемент в 50 мм Canonж /1,2 л . [29] Такая конструкция встречается и в других приложениях, где требуется простая быстрая нормальная линза (≈53° по диагонали), например, в проекторах.