Сравнительный обзор и анализ оптической схемы Юпитер-12 1:2,8 F=3,5 см (1962, «Арсенал»)

Материал по объективу специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Серийный Юпитер-12 «Арсенал» и прототип – Зоркий БК 35/2.8.

Юпитер-12 35/2.8 – широкоугольный объектив для советских дальномерных камер, производившийся с креплениями Киев-Contax (Contax RF) и М39 на заводах КМЗ, Арсенал и ЛЗОС. Известен также вариант для проекции микрофишей в корпусе без фокусировочного механизма и ирисовой диафрагмы, а также – объектив-прототип БК («Биогон Красногорский») 35/2.8. Об истории развития оптической схемы Biogon и появления объектива Юпитер-12 смотри здесь.

Все обзоры объективов Юпитер-12:

Существует небезосновательное мнение о различиях в качестве изображения между объективами разных лет/места выпуска: так, поздний ЛЗОС Юпитер-12, как оказалось, в целом уступает прототипу Зоркий БК 35/2.8, но верно ли то же для объективов других заводов – ранее не было известно. Эта статья посвящена серийному объективу Юпитер-12 производства завода «Арсенал» (Киев) 1962 г. и сравнению его с объективом-прототипом и объективами Rollei Sonnar 40/2.3, Canon AF35ML 40/1.9.

Технические характеристики
Конструкция и адаптация для современных камер
Анализ оптической схемы. Выбор материалов, влияние фильтра матрицы
Оптические свойства. Сравнение с прототипом
Выводы

Технические характеристики

Источник – А.Ф. Яковлев, Каталог. Объективы, ч. 1, ред. Д.С. Волосов, ГОИ ОНТИ, 1970 г.
Оптическая схема – 6 линз в 4 группах, «Biogon» (разновидность схемы «Sonnar»);

Рисунок оптической схемы объектива.

Фокусное расстояние – 35.7 мм ± 2%;
Относительное отверстие – 1:2.8;
Угол поля зрения – 63°;
Задний фокальный отрезок – 7.53 мм;
Диафрагма – 5 лепестков, без механизма предустановки;
Пределы диафрагмирования – 1:2.8-1:22;
Минимальная дистанция фокусировки – 1 м;
Резьба под светофильтры – 40.5×0.5 мм;
Крепление – Contax RF, наружный байонет.

Габариты корпуса объектива.

Конструкция и адаптация для современных камер

Объективы с байонетом Contax RF можно использовать на современных беззеркальных камерах при соединении через специальный адаптер, очень часто – самодельный, хотя я не встречал удачные конструкции для фиксации оптики с наружным байонетом. В этом случае объектив будет иметь очень большую для своего угла поля зрения минимальную дистанцию фокусировки 1 м, что крайне неудобно. По этой причине представленный в обзоре объектив был адаптирован с добавлением нового фокусировочного механизма: был изготовлен адаптер с резьбой крепления М42, в котором объектив фиксируется без изменений собственной конструкции, соединение с камерой (полнокадровая Sony) осуществляется посредством китайского макрогеликоида 12-19 мм М42-М42 и тонкого кольца M42-NEX. Минимальная дистанция фокусировки в результате сокращается до ~30 см.

Важно: объектив нельзя установить на многие APS-C камеры из-за выступающей задней линзы большого диаметра, известное исключение – камеры Canon EOS M.

Конструктивно объектив не отличается от других вариантов Юпитер-12 для крепления Contax RF, есть различия между ЛЗОС Юпитер-12, Зоркий БК 35/2.8 и этим объективом в конструкции заднего блока линз, связанные с изменением способа фиксации шестой линзы объектива. Качество светозащиты и чернения данного Юпитер-12 не уступает прототипу.

Существенным различием между Зоркий БК 35/2.8 и Юпитер-12 «Арсенал» является тип просветляющего покрытия. Хотя первые линзы объективов выглядят совершенно идентичными, остальные поверхности Юпитер-12 имеют просветление, нанесенное химическим способом (по типу спин-коатинг SiO2), в то время как оптика прототипа имеет покрытие по типу вакуумного MgF2. Линзы объектива Юпитер-12 имеют более выраженный блик, что означает большие потери на светорассеяние. Спектр пропускания объектива Юпитер-12 менее ровный в видимой области, цветопередача сильнее смещена в зелено-желтую область по сравнению с Зоркий БК 35/2.8.

По данным спектроскопии рентгеновской флуоресценции материал фронтального элемента обоих объективов можно считать идентичным: либо наблюдаемая небольшая разница в количестве стронция связана с оптимизацией состава стекла ТК17, используемого на производстве, либо существовал полный аналог стекла ТК17 среди материалов Schott, если считать, что объектив БК выполнен с использованием вывезенных немецких линз.
Менее понятна ситуация с материалом задней линзы объективов. Для Юпитер-12 наблюдаемый спектр хорошо соответствует стеклам типа ЛК (отсутствуют тяжелые элементы), но в спектре линзы объектива Зоркий БК присутствует малоинтенсивный пик свинца, присутствие которого для стекол типа ЛК нехарактерно. Рискованным предположением будет представление задней линзы объектива БК как склейки легкого крона и кронфлинта, как было сделано в объективе Biogon 1937 г . В случае, если это верный вывод, можно считать доказанным использование немецких линз в объективах БК и их отсутствие в объективах Юпитер-12 «Арсенал» (как минимум).

Анализ оптической схемы. Выбор материалов, влияние фильтра матрицы

Советский объектив Юпитер-12 выполнен с применением простых оптических материалов, доступных еще в 1930-е годы. В оптической схеме не используются какие-либо особые стекла, а также высокопреломляющие лантановые кроны. Объектив сохранил примечательные приемы Людвига Бертеле к построению оптической системы.

Рисунок оптической схемы объектива Юпитер-12 с указанием марок и параметров оптических стекол.

Так, например, интересной является передняя склейка объектива, состоящая из двух флинтовых линз – тяжелого бариевого флинта БФ28 и тяжелого флинта ТФ7. Эти недорогие и доступные материалы имеют высокий показатель преломления, причем характер дисперсии БФ28 является удачным для использования в положительных линзах.

Следующая особенность – наличие поверхности большой кривизны между стеклами ЛК8 и ТК17 во второй склейке – так называемой поверхности Мерте. Подобные элементы, встречающиеся также в объективах Людвига Бертеле Sonnar 50/2 (Юпитер-8), Sonnar 50/1.5 (Юпитер-3), Sonnar 85/2 (Юпитер-9) и ряде других, служат для внесения аберраций высоких порядков, компенсирующих прочие искажения в системе. Сама комбинация стекол является «аномальной» (отрицательная линза с меньшей дисперсией и меньшим преломлением по сравнению с положительной) наподобие комбинации материалов в склейке объективов типа Tessar.

Между двумя последними стеклянными элементами можно заметить так называемую «воздушную линзу» – тонкий воздушный промежуток между схожими по кривизне поверхностями. «Воздушная линза» служит примерно для тех же целей, что и поверхность Мерте и присутствует во многих объективах, в частности в переднем компоненте Sonnar ZM 50/1.5 (на месте второй линзы передней тройной склейки объектива CZJ Sonnar 50/1.5).
Как и во многих объективах Людвига Бертеле, в Юпитер-12 присутствуют толстые линзы (пятая и шестая), которые помогают в исправлении сферохроматизма и кривизны поля изображения.

Благодаря применению указанных технических решений, Юпитер-12 отличается прекрасно исправленными сферохроматическими аберрациями (их буквально нет), низким уровнем низших астигматизма, кривизны поля и комы. Но вот высшие полевые аберрации в этом объектива исправлены крайне плохо, из-за чего изображение точки по полю превращается в характерную «птичку». Многие назовут это комой, но будут неправы, поскольку эта аберрация не является комой или астигматизмом, а относится к большому числу не поддающихся простой классификации полевых искажений высших порядков. В терминах полиномов Цернике данное искажение именуют «трилистник» или «трифойл» – за характерный «треугольный» вид. Трифойл является основным остаточным полевым искажением для огромного числа фотообъективов, в особенности светосильных. Под влиянием аберрации качество изображения ухудшается и для тангенциального, и для сагиттельного направлений, что демонстрируют расчетные диаграммы частотно-контрастной характеристики объектива Юпитер-12 на открытой диафрагме. Диафрагмирование до F/8 приводит к существенному улучшению качества изображения, хотя характерная для трифойла форма пятна и соответствующее падение качества по краю поля сохраняются.

Важной особенностью объектива Юпитер-12 является близкое расположение выходного зрачка к плоскости изображения, что приводит к пологому падению лучей на матрицу камеры (смотри изображение выше). Это делает объектив требовательным к конструкции матрицы – размеру пикселя, параметрам микролинзового массива, толщине фильтра перед матрицей. Добавление фильтра толщиной 1.5 мм приводит к выраженному увеличению астигматизма и кривизны поля системы, что приводит к падению качества изображения для тангенциального направления по краю поля. Также с некоторыми фотокамерами может наблюдаться колоршифт и избыточное виньетирование.

Интересно, что пока в СССР занимались адаптацией довоенного объектива Biogon 35/2.8 к производству, Людвиг Бертеле разработал и запатентовал в 1951 г. обновленную версию объектива с применением новых оптических материалов – высокопреломляющих лантановых кронов (n=1.69 у LaK9 против n=1.62 у ТК17). Новый объектив имеет все столь же изящный вид оптической схемы и отличается лучшей коррекцией вторичного спектра и полевых аберраций, что обеспечило существенный прирост и в разрешающей способности, и в равномерности распределения резкости по полю. Материал, аналогичный Schott LaK9 – СТК12 – в СССР появился примерно в 1960-х, но советский объектив так и не получил обновления, как и многие другие.

Можно сказать, объектив Юпитер-12 (как и исходный «Biogon») – это своего рода сборник хитрых приемов для коррекции оптических искажений в простых системах. Стоит отметить, что один из ключевых принципов в этом объективе не используется, как и в прочих объективах типа «Sonnar» – это принцип симметрии, на котором основаны объективы типа двойного Гаусса. Именно из-за отсутствия симметрии, позволяющей более простым образом исправлять оптические искажения по полю (дисторсию, в частности), изящные, но сложные объективы типа «Sonnar» по итогу были вытеснены технологичными объективами типа двойного Гаусса. Среди современных объективов типа Sonnar нет широкоугольных: можно вспомнить разве что Sonnar ZM 50/1.5, 7artisans 35/1.2 (APS-C), KamLan 50/1.1 Mk.1 (APS-C), 7artisans 50/1.1 Leica M и экзотические MS-Optics Sonnetar. Хотя есть родственные по конструкции широкоугольники Voigtlander Color-Skopar 35/2.5 и 7artisans 35/2 Mk.1.

Оптические свойства. Сравнение с прототипом

Юпитер-12 завода «Арсенал» не имеет проблем с качеством изображения в центральной области с открытой диафрагмы. Сильное падение резкости наблюдается к краям поля, что связано как с качеством оптической системы в целом, так и с наличием у камеры Sony A7s, с которой проводилась съемка, сравнительно толстого матричного фильтра.

Объектив был протестирован в равных условиях с другими похожими: прототипом Зоркий БК 35/2.8, Rollei Sonnar 40/2.3 и выполненным по схеме двойного Гаусса объективом Canon AF35ML 40/1.9. Тестовые фотографии на Юпитер-12 при диафрагмах F/2.8, F/4, F/5.6, F/8 представлены ниже вместе со 100% кропами изображений для центра, середины и края поля объективов.

Как можно заметить, объективы ведут себя схожим образцом в центре поля, однако на середине поля превосходство имеет объектив Canon 40/1.9 (ниже уровень астигматизма), а в углу поля – Rollei Sonnar 40/2.3. Вероятно, Canon 40/1.9 показал бы себя лучше, не будь у него столь выраженной кривизны поля изображения. Объективы Юпитер-12 и Зоркий БК по качеству изображения очень близки с точностью до погрешности фокусировки (для объективов с существенными кривизной поля и астигматизмом нет единственно верного положения фокуса). Определенно можно отметить, что разительной разницы, как в случае ЛЗОС Юпитер-12 и БК 35/2.8, между Юпитер-12 «Арсенал» и БК 35/2.8 нет. Вероятно, ЛЗОС принципиально никогда не был в состоянии собирать качественно никакие объективы «Юпитер», поскольку и Юпитер-9 их отличался 100% браком в течение всего времени производства. К качеству сборки на заводе «Арсенал» 1960-х годов вопросов нет.

Галерея фотографий ниже выполнена на Sony A7s и объектив Юпитер-12 завода «Арсенал» (1962 г.).

Выводы

Сегодня Юпитер-12 можно считать скорее экзотическим объективом: при его применении могут быть серьезные проблемы с совместимостью с цифровыми матрицами современных фотокамер, а уровень качества изображения по полю заметно уступает многим недорогим современным объективам, которые еще и доступны с автофокусом. Тем не менее, хорошие резкость в центральной области, высокий по меркам старой оптики контраст изображения и любопытный рисунок боке в сочетании с компактностью, эстетически привлекательным внешним видом делают объектив интересным даже сегодня. Попробовать недорогой и распространенный Юпитер-12 35/2.8 на своей камере – это означает прикоснуться к далекому и интересному прошлому оптики и фототехники.

Радожива