Петцваль 180 мм F/4.5 (A. Darlot, Paris, 1862 г.). Обзор от читателя Радоживы.

Обзор объектива Петцваля 180 мм F/4.5 (A. Darlot, Paris, 1862 г.) специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков (instagram).

На заре фотографии — в середине XIX столетия — широкое распространение получила дагерротипия. Несовершенство фоточувствительных материалов и оптики принуждало использовать неприемлемые для «живой» фотографии выдержки, что было большой проблемой. И если задача по увеличению фоточувствительности галогенидов серебра была головной болью химиков еще столетие, то фотооптика в кратчайшие сроки сделала колоссальный шаг вперед во многом благодаря одному человеку. Его звали Йозеф Петцваль — отец современного объектива, математик и оптик. Используя «нейронный суперкомпьютер» с 10 вычислительными единицами, он разработал объектив с рекордными для того времени параметрами: светосила достигала значения F/3.5 (примерно в 10-20 раз светлее типичных объективов эпохи), используемое поле — 30°. Оптическая схема объектива Петцваля быстро стала популярной и была многократно повторена производителями фотообъективов и телескопов-астрографов. В настоящее время схема возрождена в оптике, производимой Lensbaby и Ломографическим обществом.

В обзоре представлен объектив 1862 года производства известного французского оптика и предпринимателя Альфонса Дарло. Этот 180/4.5 петцваль, по-видимому, был предназначен для т.н. «волшебного фонаря» — предшественника современного диапроектора.

Технические характеристики:

Оптическая схема — 4 линзы в 3 группах, «петцваль»;

Световой диаметр первой линзы — 40 мм;
Фокусное расстояние — 180 мм;
Относительное отверстие — 1:4,5;
Механизм диафрагмы — отсутствует (проекционный объектив);
Механизм фокусировки — кремальера;
Просветление — отсутствует.

Исторические сведения

Включает частичный перевод статей и заметок: 1, 2, 3. Изображения взяты здесь.

Происхождение

Впервые процесс дагерротипирования был вскользь упомянут в краткой заметке от 2 января 1839 г. в газете Le Drapeau Tricolore из Шалон-сюр-Сон. Более подробная статья была опубликована в парижской La Gazette de France 6 января 1839 года. Она содержала выдержки из пресс-релиза, написанного Франсуа Араго, решившим поддержать новоявленный способ получения фотоснимков известным физиком, астрономом и секретарем Французской академии наук.

Араго убедил французское правительство обеспечить Дагера и Исидора Ньепса (сына Жозефа Нисефора Ньепса, который получил первую в мире фотографию) пенсией в обмен на то, что процесс дагерротипии станет общедоступным и свободным от патентов во всем мире за исключением Англии, где был установлен патент (№8.194 от 14 августа 1839 г.). Обеспечив финансовое благополучие изобретателей, Араго в присутствии Дагера и Ньепса публично представил этапы нового фотопроцесса на заседании Академии наук, куда были приглашены также члены Академии изящных искусств. Именно свободное распространение процесса сделало его столь популярным, особенно в Европе и США — фотография ушла в мир. Эдгар Аллан По в январе 1840 года писал: «Сам инструмент [дагерротип], несомненно, следует рассматривать как самый важный и, возможно, самый выдающийся триумф современной науки».

Хотя Дагер и получал пенсию от правительства, он вступил еще и в выгодную сделку с Альфонсом Жиру, который стал производить разработанное Дагером оборудование для создания дагерротипов, в том числе и фотокамеру, которая стала первым серийно производимым фотоаппаратом.

Шарль Шевалье создал первую серию объективов для камеры Жиру. Это был хорошо известный в то время и очень успешный парижский оптик, который производил объективы микроскопов, биноклей и телескопов. Именно Шевалье свёл вместе Жозефа Нисефора Ньепса и Дагера, которые были клиентами его фирмы.

Объектив Шевалье представлял собой склеенный ахроматический дублет с исправленной сферической и хроматической аберрациями, представлявший собой модифицированный объектив телескопа.

Ахромат Шевалье имел предлинзовую диафрагму, улучшающую коррекцию полевых аберраций, и был ориентирован отрицательной линзой к объекту съемки. Светосила была крайне невысокой — F/14, хотя для получения резкого поля изображения нередко приходилось дополнительно диафрагмировать объектив. Потому камера Жиру требовала очень длительных выдержек (порядка 3-30 минут) и более всего была пригодна для натюрмортов и пейзажей. Из-за этого ахромат Шевалье называли «французская ландшафтная линза».

Весной 1840 года французское Общество поощрения национальной промышленности объявило конкурс (далее – Общество), «направленный на поощрение полезных улучшений в искусстве фотографии». Крайний срок был установлен на конец 1840 года.

Шевалье немедленно приступил к разработке объектива для участия в конкурсе. После ряда экспериментов он предложил конструкцию, состоящую из двух ахроматических дублетов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Первоначально он использовал постоянную диафрагму в передней части объектива и достиг светосилы F/10, что было чуть лучше его ландшафтной линзы, но все еще недостаточно. Затем он удалил диафрагму и еще больше увеличил расстояние между дублетами. Передний компонент теперь можно было ориентировать разными сторонами, меняя при этом еще и межлинзовое расстояние — тем самым Шевалье получил комбинированный (и вариофокальный) объектив со светосилой порядка F/5. Шевалье представил его 1 декабря 1840 г. Хотя разработка была новой, в короткой «портретной» конфигурации объектив сильно страдал оптическими искажениями.

По истечение крайнего срока конкурса, в марте 1841 года венская оптическая фирма «Фойтлендер и сын» представила в Обществе портретный объектив, разработанный Йозефом Петцвалем (1807-1891) — уроженцем Венгрии и профессором математики Венского университета. По просьбе друга и коллеги Андреаса Риттера фон Эттингсгаузена Петцваль сосредоточил усилия на разработке объектива, который можно было бы применить для портретной съемки. Поскольку расчет объектива предполагает наличие трудноемких и сложных вычислений, Петцваль использовал помощь десяти артиллеристов австрийской армии (артиллеристы при подготовке изучали высшую математику). Так Йозеф Петцваль смог рассчитать объектив, который способен при большой светосиле проецировать достаточно плоское поле, после чего Фойтлендер передал ему данные о показателях преломления и дисперсии стекол и позже изготовил прототип объектива. Антон Георг Мартир, еще один преподаватель Венского университета, проявлявший интерес к дагерротипии, участвовал в тестировании объектива и помогал Фойтлендеру подготовить ее к коммерческой продаже.

Причина столь позднего представления объектива Петцваля Обществу была неизвестна — фирма Фойтлендер начала продажи еще в ноябре 1840 года и 1 января даже выпустила первую цельнометаллическую камеру (Ganzmetallkamera) с новым объективом.

Более года Общество обсуждало достоинства объективов Петцваля и Шевалье и, наконец, 23 марта 1842 года конкурс был завершен. Шевалье получил первый приз – платиновую медаль, а Фойтлендер — вторую премию. По-видимому, при определении победителя взыграла национальная гордость французского общества. На результат повлиял и авторитет Шевалье. Сославшись на недостаточную площадь покрытия кадра объективами Петцваля, Общество отдало приоритет эмпирически разработанному изделию Шевалье. В конечном итоге история и рынок показали, что решение было ошибочным.

Разработка Петцваля обеспечивала отличную коррекцию сферических аберраций и комы при высокой светосиле — F/3.6, что было более чем в 2 раза светлее объективов Шевалье. Объектив Петцваля был первым рассчитанным математически объективом (Шевалье использовал метод проб и ошибок). Вычисления Петцваля породили современный теоретический аппарат в оптике и были развиты впоследствии Зейделем. В честь Йозефа Петцваля были названы некоторые термины в оптике («поверхность Петцваля», «условие Петцваля»).

Главный недостаток нового объектива заключался в неисправленной кривизне поля изображения, что ограничивало угол поля зрения 24°-30° (что соответствует ЭФР ~85 мм). Однако в портретной съемке с центральной композицией кадра это был несущественный недостаток. Объектив был просто идеален для портрета и положил начало коммерческой фотографии, позволив создавать дагерротипы по относительно низкой цене.

Конструкция оптики

Говоря современным языком, конструкция объектива Петцваля состоит из двух тонких ахроматов, расположенным на большом расстоянии друг от друга. Передний элемент аналогичен обычному объективу телескопа-ахромата. Задний элемент представляет собой расщепленный ахромат из двух элементов с сильно отличающимися радиусами кривизны — он исправляет кому и сферическую аберрацию объектива. Остальные искажения при этом неисправленными (особенно кривизна поля), что вызывает сильное падение разрешения по полю кадра и ограничивает угол поля зрения.

Из-за выдающихся оптических характеристик и отсутствия глобальной патентной защиты (патент был получен только в Австрии) конструкцию объектива Петцваля быстро скопировали во всем мире. Хотя с именем Петцваля связаны многие объективы, производимые фирмой Фойтлендера, под названием «петцваль» сегодня подразумевается именно обозначенная выше конструкция портретного объектива.

Длиннофокусные и светосильные объективы Петцваля оказались особенно полезными в проекционных установках («волшебный фонарь»), причем их (и модифицированных вариантов) применение продолжалось и до второй половины XX века (в СССР это были объективы серии П-4, П-5, П-6М, КО; в Германии – Kipronar, Kiptar).

Производители объективов Петцваля

Высококачественно изготовленные объективы Петцваля фирмы Фойтлендер стали стандартом, относительно которого оценивалась другая портретная оптика. В статье 1851 года, посвященной выбору и сравнению фотооборудования, фотохудожник и писатель Дж. Х. Фитцгиббон писал: «Voightlander & Sohn из Вены достигли величайшей известности в мире дагерротипии благодаря совершенству своих инструментов, и они вполне заслужили свою славу, поскольку их линзы являются лучшими из известных в настоящее время».

Качественная оптика Фойтлендер дорого ценилась на рынке: её стоимость оказывалась вдвое выше, чем у конкурентов. Несмотря на изначально доминирующие позиции на рынке, конкуренция быстро привела к его разделению, особенно во Франции: даже Шевалье, который не хотел признавать превосходство объективов Петцваля и считал их плагиатом своей конструкции, пошел на их производство с 1850-х годов.

Объективы Петцваля, производимые в США американцем Ч. Гаррисоном и получившие медали на Всемирной выставке в Лондоне, также пошатнули первенство оптики Фойтлендера. В Англии фотооптикой стала заниматься компания Ross & Co. Её сотрудник Джон Генри Даллмейер в 1859 году основал собственную фирму и производил в том числе и высококачественные объективы Петцваля. Даллмейер известен как разработчик знаменитого объектива Rapid Rectilinear — аналогичного Апланату Штайнхеля и разработанному независимо от него — которым комплектовались камеры вплоть до изобретения анастигматов.

Среди других известных производителей объективов Петцваля можно назвать: Эмиль Буш, Штайнхель и Кранц — из Германии; Вебль и Дицлер — из Австрии; Жамин, Дарло, Дерожи, Эрмаги — из Франции; Хорн & Торнтвейт и Рэй — из Англии; Грабб из Ирландии;  Сутер из Швейцарии; Чапман и Льюис, Холмс, Бут & Гайднс из США.

Объективы Жамина и Дарло

Жан Теодор Жамин в 1855 году запатентовал небольшие модификации объектива Петцваля. Во-первых, им был добавлен к заднему компоненту большой конусовидный элемент, по сути являющийся светоотсекателем (залинзовой диафрагмой), который уменьшает число паразитных отражений света и улучшает контраст изображения. Во-вторых, объектив изготовлен таким образом, что передний элемент мог быть удален, перевернут и использован вместо задней группы линз, что превращает объектив из портретного в ландшафтный. В-третьих, объектив позволял изменять расстояние между передней и задней группой линз, что позволяло устранять аберрации на любом расстоянии от объекта. Можно сказать, в объективе «Cone Centralisateaur» Жамина объединились концепции оптики Петцваля и механики Шевалье. Жамин и его партнер и преемник Альфонс Дарло продавали эти и не только (ими были разработаны также объективы Hemispherique и Rectillinear) объективы в течение минимум десятилетия, особенно популярными они были в Англии и США.

Дарло с 12 лет обучался оптике вместе с Леребур, позднее — в лаборатории Жамина. С 1860 года он сотрудничал с Жамином — вплоть до 1862 года их имена совместно указывались на корпусах их объективов. После ухода Жамина в 1860 г. управление фирмой перешло к Дарло и имя Жамина после 1864 года более не указывалось на объективах. Будучи довольно успешным предпринимателем, Альфонс Дарло продавал разработанные им объективы, проекционные аппараты и наборы для фотосъемки. Современники очень высоко оценили заслуги Дарло: в 1867 году он получил серебряную медаль на Международной выставке в Париже, а в 1892 году был награжден орденом Почетного легиона.

Компания Альфонса Дарло — производитель объектива, представленного в этой статье.

Особенности конструкции

Практически все объективы середины XIX века имеют одну и ту же компоновку и представляют собой линзоблок, перемещающийся в простейшей оправе при помощи кремальеры – привода из зубчатой рейки и шестерни с маховиком. Механизм диафрагмы при этом может либо отсутствовать (в основном у проекционных объективов), либо быть в виде прорези для установки вставных диафрагм Уотерхауса. Давно известные к тому времени ирисовые диафрагмы стали популярными ближе к концу XIX века, когда появилось понятие глубины резко изображаемого пространства.

Интересно, что все корпусные элементы старых объективов изготавливались из латуни. Хромированную латунь использовали и в 1930-х, позже ее сменил легкий и прочный алюминий.

Петцваль Дарло 1862 г., представленный в этой статье, относится к группе проекционных объективов. Он имеет упрощенную конструкцию и не имеет возможности использования апертурных диафрагм. Фокусировочный механизм объектива, к сожалению, не сохранился.

Этот объектив можно легко разобрать для чистки без применения специнструмента — штангенциркуль или специальный ключ пригодится только для обслуживания самих линзоблоков.

Внутренняя поверхность корпуса линзоблока была когда-то покрыта черным бархатом. Однако объектив был в столь плачевном внешнем состоянии, что его пришлось целиком удалить при чистке и перечернить поверхность заново. Оптика объектива на удивление хорошо сохранилась и не имеет никаких серьезных повреждений. Главной проблемой стало наличие плесени и помутнения оптического клея — линзу пришлось расклеить и очистить.
Оптика объектива – непросветленная, до изобретения просветляющих покрытий оставалось почти 50 лет. С течением времени стекло переднего элемента объектива подверглось эрозии — на нем можно заметить радужную пленку. Стоит заметить, что именно это явление натолкнуло инженеров и оптиков на изобретение антибликовых покрытий: фотографами было замечено, что старые объективы с таким стеклом лучше справляются с работой в контровом свете.

Подобно многим старым объективам, в линзах петцваля Дарло присутствует значительное количество пузырьков — это не говорит о каком-то особом качестве, как считается некоторыми, но говорит об определенных проблемах технологии варки оптического стекла.

Этот объектив был изготовлен из самых обычных сортов стекла. В те времена еще не использовались даже баритовые стекла. Потому этот старый петцваль имеет совершенно нейтральное светопропускание в отличие от потомков из XX века.

Как можно понять, на самом объективе нет никакой маркировки. Как же были определены точный год производства и производитель этого объектива? Очень просто: каждый линзоблок имеет соответствующую гравировку на торцах линз. Самое трудное было – прочитать рукописный текст. А вот параметры объектива были определены опытным путем: фокусное расстояние — путем сравнения с имеющимися у меня объективами, светосила – рассчитана по световому диаметру передней линзы и ФР.

Поскольку объектив крайне старый, к современной камере приладить его непросто. Я не хотел необратимо изменять конструкцию объектива и лишь прикрепил к его оправе на клей кольцо с резьбой М62, чтобы присоединить полученную конструкцию к геликоиду советского объектика Волна-3Б. Поскольку объектив Дарло имеет очень большой фокальный отрезок, дальше оказалось возможным использовать обычный переходник P6-M42. Спереди я надевал на объектив импровизированную бленду. Не лишним было бы изготовление залинзовых отсекателей (как в съемочных объективах Жамина-Дарло :) ), но до их изготовления я так и не дошел. Также хороший тон – закрашивать торцы линз черным, но в данном случае это было бы совершенно неприемлемо.

Конечно, объектив из позапрошлого столетия едва ли может претендовать на место в кофре фотографа сегодня. Попытку его применить на малоформатной современной камере больше стоит рассматривать как исследование. С другой стороны, просветленные могут применить подобную оптику на камерах среднего формата (объектив легко кроет кадр 6*6).

Оптические свойства

Проекционный петцваль Дарло 180/4.5 имеет очень хорошие параметры для XIX века и довольно грустные – для XXI: его можно отнести к «тёмным телевикам» — он не намного светлее зумов класса 55-200.  Притом он не является телеобъективом в смысле оптической схемы и крайне габаритен.

Тем не менее, объектив, которому 158 лет, имеет неплохое качество изображения в центре кадра: несмотря на в целом невысокое разрешение нельзя сказать, что всё совсем плохо. У объектива довольно хорошо исправлены сферическая и хроматическая аберрации. Готов даже предположить, что этот объектив в центре не хуже советского Телемар-22 200/5.6. По полю же разрешение у объектива Дарло сильно падает из-за аберраций наклонных пучков и кривизны поля, которая заметна даже при таких ФР и светосиле.

Самая главная проблема – контраст изображения. Оптика непросветленная, у моего экземпляра еще и расклеен передний компонент – это целых 8 поверхностей стекло-воздух (как у Планара!). Потому паразитные отражения привносят плотную вуаль, от которой невозможно избавиться. Впрочем, это должно в значительной мере исправляться серией залинзовых отсекателей, поскольку существенный вклад еще вносят отражения света в пространстве между матрицей и объективом.

Ниже приведены примеры фотографий на камеру Sony A7s (съемка в RAW, обработка в Imaging Edge).

Несмотря на то, что качество изображения на малоформатной камере довольно низкое, чувствуется, что объектив может себя неплохо показать на среднем формате, для которого и предназначался.

Выводы

Объектив Петцваля в исполнении Альфонса Дарло — один из первых объективов, которые можно назвать современными: уже рассчитанный, уже сложный, уже не тёмный, уже не под 18*24.  То, что с помощью объектива полуторавековой давности можно получить в общем-то смотрибельный результат (а при глубокой модернизации при сохранении оптической части, я убежден, результат может быть и вовсе хорош) — наглядная демонстрация того, что техника и технологии нередко вторичны.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь.