Triplet-69-3 40/3.5 (avec tests chez Zemax)

L'objectif présenté dans la revue a été conçu et fabriqué par Igor Porokh (alias lens_made_in_ussr). Le matériel a été préparé par Rodion Eshmakov.

Triplet-69-3 4/40 est un objectif régulier non amovible d'appareils photo à l'échelle soviétique bon marché (prototype de porte-savon) produit par BelOMO (Viliya et autres). Parmi les analogues, l'objectif se distingue par son grand segment arrière, grâce auquel il peut être adapté pour une utilisation avec des appareils photo reflex, et sans ouverture d'usine, l'objectif est également compatible avec les reflex numériques plein format.

Sur Radozhiv, il y a déjà jusqu'à 2 critiques de Triplet-69-3 :

• Lentille de Silhouette-Electro, presque inchangé converti en monture M39
• Lentille de Vilia-Auto, initialement converti en monture EF sans enregistrer l'ouverture

Mais cet article ne présente pas seulement un remake ordinaire, mais un véritable produit sous la forme d'un objectif 69mm F/40 Triplet-3.5, qualitativement adapté aux appareils photo avec une monture EF grâce à l'utilisation d'un design bien pensé à partir de pièces imprimées sur une imprimante 3D.

Spécifications de l'objectif adapté :

Conception optique - Triplet de Cook (3 lentilles en 3 groupes) ;
Focale - 40 mm;
Ouverture relative - f / 3.5 (en raison de l'ouverture d'ouverture supplémentaire);
Ouverture - 4 pétales (trou carré);
Limites d'ouverture - F / 3.5-F / 16 ;
Distance minimale de mise au point - 0.45 m ;
Réglage précis de l'arrêt à l'infini - non ;
Diamètre de filetage pour filtres - 52 mm;
Support de caméra - Monture EF ;
Poids - moins de 100 g.

Caractéristiques de conception

La lentille est fabriquée dans le boîtier d'origine en polymère thermoplastique (probablement PLA ou ABS). Toutes les pièces externes, à l'exception de l'anneau de titre d'usine, sont imprimées en 3D. Grâce à cela, l'objectif s'est avéré être presque en apesanteur! En même temps, il ne semble pas du tout fragile ou peu fiable - il n'y a pas de contrecoups dans la conception.

Je n'ai pas démonté l'objectif (parce que je ne voulais rien gâcher), mais il semble utiliser un hélicoïde d'usine intégré au nouveau boîtier pour la mise au point. La mise au point s'effectue en faisant pivoter tout l'avant de l'objectif avec le bloc d'objectif à un angle allant jusqu'à 180°. Dans ce cas, l'allongement de l'objectif est de 4 mm, ce qui offre une distance minimale de mise au point de 45 cm, il m'a semblé que c'était un peu trop : je suis très habitué aux objectifs qui me permettent de filmer sans appareils supplémentaires à une échelle de 1:3–1:2. Mais, apparemment, l'hélicoïde utilisé ne permettait pas un MDF plus petit.

L'objectif est équipé de MDF et d'arrêts de position à l'infini. Mais l'arrêt à l'infini est mal réglé, c'est pourquoi il y a un léger dépassement. Cependant, cela intrigue les photographes et les tout-métal lentilles modernes.

L'objectif de l'usine a un diaphragme d'ouverture à quatre lames inhabituel, qui forme un trou carré lorsqu'il est fermé. Dans cette adaptation, l'ouverture a été conservée, mais à cause de cela, l'objectif est incompatible avec les appareils photo reflex plein format en raison de l'engagement du miroir.

L'ouverture fabriquée en usine du Triplet-69, même à pleine ouverture relative, est légèrement couverte et recouvre partiellement la lentille arrière (photo), dans cette version adaptée, il est complètement ouvert, ce qui a donné une augmentation de 1/3 du niveau d'ouverture. Autrement dit, l'objectif au lieu de l'usine F / 4 s'est transformé en ~ F / 3.5. Un objectif sans ouverture d'usine est encore environ 1/3 plus lumineux (~F/3).

Le contrôle de l'ouverture s'effectue à l'aide d'une bague nervurée située au niveau de la monture. La bague se déplace avec des clics, correspondant à peu près à F/3.5, F/4, F/5.6, F/8, F/11, F/16. L'objectif n'a pas de repères d'échelle d'ouverture.

Le bloc optique de l'objectif n'a subi aucun changement visuel. En général, il n'est guère possible d'effectuer des manipulations supplémentaires avec lui.

Les lentilles du Triplet-69-3 sont recouvertes du revêtement antireflet monocouche habituel avec une teinte bleue éblouissante. La lentille est un peu jaune.

Triplet-69-3 40/3.5 d'Igor Porokh laisse une impression tactile très agréable. Toutes les pièces mécaniques fonctionnent sans aucune plainte, sans brouillage ni bruit parasite. L'objectif est très confortable à utiliser. Un peu de repères d'échelle d'ouverture manquants. Et, bien sûr, le gros inconvénient est le support en plastique (je plaisante !!!).

Propriétés optiques

Le Triplet-69-3 40/3.5 est un objectif très, très faible en termes de qualité d'image. Il est assez doux à grande ouverture même au centre du cadre (aberration sphérique), et ses bords même sur APS-C ne rebondissent pas jusqu'à f/5.6-f/8. Sur un capteur plein format, les bords du cadre ne seront nets à aucune ouverture - la résolution est limitée par l'aberration chromatique latérale et l'astigmatisme les plus forts. Comme ça!

Le contraste de l'image est faible, un peu moins bon que d'autres objectifs similaires avec des optiques à un seul revêtement. En contre-jour dur, l'objectif donne des artefacts tels que le «soleil», mais ne produit pratiquement pas d'éblouissement. Un diaphragme à quatre lames sur des sources lumineuses ponctuelles forme un halo sous la forme d'une étoile asymétrique à quatre faisceaux.

Le bokeh de l'objectif dans APS-C semble intéressant, mais l'objectif lui-même est trop "sombre" et a une distance de mise au point minimale trop longue pour que ce bokeh soit possible. Le bokeh carré est totalement inaccessible, car avec l'ouverture, le flou d'arrière-plan aux distances de mise au point disponibles disparaît également. Il est logique d'utiliser l'objectif en macrophotographie artistique, mais cela nécessitera des appareils supplémentaires (bagues macro). En dehors du cadre APS-C, le bokeh change d'apparence en raison de la forte influence de l'astigmatisme : d'abord, il devient très tourbillonnant, puis s'étale en désordre. Ce triplet ne donne pas de "bulles" caractéristiques dans le bokeh en raison d'un rapport d'ouverture trop faible (et d'une petite quantité d'aberrations sphériques).

Vous trouverez ci-dessous des exemples de photos sur le Triplet-69 40 / 3.5 et l'appareil photo sans miroir plein format Sony A7s. Certaines des photos ont été prises à l'aide d'un adaptateur de décalage en tant que "shiftorama" (une augmentation de la zone du cadre d'environ 1.5 fois).

résultats

Bien sûr, Triplet-69 40/3.5 n'est pas du tout la même "crêpe" car onctueuse et tranchante Canon EF 40/2.8 STM. Ce "plastique fantastique" est optiquement plus proche des lentilles lomographiques, même si, ironiquement, même le célèbre LOMO Minitar-1 est à la fois plus compliqué et plus parfait que ce Triplet.

Pour moi, le concept du Triplet-69 en tant qu'objectif plein format compact pour la prise de vue à moyenne / longue distance n'était pas tout à fait clair. J'aimerais avoir un tel objectif plus sous la forme d'un objectif macro compact, afin que vous puissiez bénéficier de la conception inhabituelle de l'ouverture et mieux afficher le motif caractéristique. Néanmoins, la haute qualité de l'objectif et sa conception réfléchie sont très impressionnantes.

Bonus : l'impact des paramètres de conception optique sur la qualité des verres triplet 40/2.8

Permettez-moi de vous rappeler que le schéma "triplet" (ou "triplet de Cook") est vraiment unique - c'est l'anastigmate le plus simple en termes de conception optique, offrant un champ de vision d'environ 45°. Trois lentilles sphériques est le strict minimum pour équilibrer adéquatement tous les monochromatiques et aberration chromatique. Mais dans un tel objectif il y a très peu de paramètres de correction :

• Paramètres du verre optique - indice de réfraction et sa dépendance à la longueur d'onde de la lumière (dispersion), maximum 3 marques de verres différents dans la lentille (6 paramètres);
• Rayons de courbure des surfaces optiques - 6 pièces;
• Les épaisseurs et les distances des lentilles sont 6 paramètres supplémentaires.

Au total - 18 paramètres variables, dont 6 changent discrètement et involontairement, car ils sont liés à de vrais matériaux optiques.

En raison de ces limitations, la plupart triplet typique pour les appareils photo reflex au format 36 × 24 mm, il a un angle de champ de ~ 45 ° (longueur focale 50-55 mm) et une ouverture relative non supérieure à f / 2.8. Il y a eu des tentatives extrêmes pour créer un triplet 50/2.2 qui ont engendré quelque chose très très effrayant. Que se passe-t-il si nous voulons maintenant calculer un triplet f/2.8 avec un champ de vision de 56° (focale de 40 mm) pour un appareil photo reflex ?

Il s'avère que cette tâche est beaucoup plus difficile que de calculer les "cinquante kopecks" habituels. En effet, l'une des caractéristiques les plus importantes d'un objectif est la valeur de sa distance focale arrière (BFO) par rapport à la distance focale (FR). Les optiques des appareils photo reflex plein format doivent avoir une distance d'au moins 38 mm, ce qui, à une distance focale de 50 mm, donne une valeur du rapport PFD/FR d'environ 0.76. Pour un objectif avec une focale de 40 mm, ce rapport sera déjà de 0.95 ! En d'autres termes, l'objectif doit être rétrofocalisé dans les cinq minutes (ZFO> FR), et pour répondre à cette exigence, ils utilisent généralement schémas optiques spéciaux par le type de "télévision à l'envers".

"L'étirement" de la valeur du segment focal arrière agit comme une sorte de limitation de la plage de valeurs adéquates des distances interlentilles et des épaisseurs de lentilles, ce qui à son tour conduit à la nécessité de faire des compromis sur la qualité de l'image.
Comme il y a très peu de paramètres de correction dans le triplet en général, le bon choix des nuances de verre contribue de manière décisive à la réussite du calcul. Les grands principes sont les suivants :
⦁ L'indice de réfraction des lentilles positives doit être le plus élevé possible (correction de la courbure de champ et de l'aberration sphérique) ;
⦁ L'indice de réfraction de la lentille négative doit être relativement faible (pour corriger la courbure du champ) ;
⦁ Les dispersions des lentilles positives doivent être suffisamment petites, et celles des lentilles négatives doivent être suffisamment grandes pour corriger aberration chromatique.

Suivre les conseils du paragraphe 1 oblige à utiliser des couronnes lourdes en lanthane (STK) dans le calcul. Mais quelle est leur influence ? Considérons un modèle de lentille triplet avec des paramètres 40/2.8, obtenu en mettant à l'échelle le célèbre triplet de projection soviétique 78/2.8 https://radojuva.com/2021/09/triplet-78-2-8-2/ (1946). Cet objectif n'utilise pas de verre de lanthane dans sa conception et utilise des couronnes lourdes conventionnelles (TK).

La figure dans le coin supérieur gauche montre les taches dans lesquelles la lentille transforme une source ponctuelle de lumière blanche (400-650 nm) à différentes distances de l'axe optique (angles de vue 0°, 30°, 45° et 56°) . Le bas à gauche montre la forme des spots en préfocus (à gauche) et hors focus (à droite) du centre du cadre (en haut) aux coins du cadre (en bas). En bas à droite, les diagrammes montrent la forme du champ, en tenant compte de la courbure et de l'astigmatisme (graphique de gauche) et de la quantité de distorsion pour différentes valeurs de l'angle de champ de vision (graphique de droite). Sur le schéma de principe de la lentille, les chiffres indiquent l'indice de réfraction du verre (n) et le nombre d'Abbe (v) du verre (plus il y en a - plus la dispersion est faible).

A noter que le triplet soviétique a une focale arrière très courte. Le ratio PFD/PR n'est que de 0.8, alors que le ratio requis est de 0.95. Dans le même temps, l'objectif est complètement sans espoir au-delà de 45 ° - et le recalcul est capable de réduire l'astigmatisme le plus fort le long du bord du cadre, en l'ajoutant uniquement aux régions centrales du champ. De plus, une forte pente des courbes sur le tracé de courbure de champ à gauche indique une courbure de champ résiduelle prononcée. Ce n'est pas du Petzval, bien sûr, mais c'est trop pour un objectif de classe 40/2.8. Ce triplet présente également un coma important, comme en témoignent l'asymétrie des spots hors axe et la bordure asymétrique sur les disques bokeh.

Passons maintenant à la lentille décrite dans le brevet US3176582 (1960), qui a été calculée par Ernst Tronnier. Mais pas celui qui, sur une dispute, a été le premier à envisager un objectif 50/1.8 avec une lentille frontale concave (le fameux Ultron 50/1.8) - il était Albrecht Wilhelm Tronnier.

La valeur de l'indice de réfraction dans les verres positifs de cet objectif a augmenté de 0.06, ce qui est beaucoup. La lentille arrière de l'objectif est en couronne de lanthane. Une bonne correction de coma attire le regard - les spots hors axe sont symétriques, les disques bokeh ont une bordure symétrique, généralement plus prononcée que celle de l'objectif soviétique. Cela signifie que la lentille de Tronnier donnerait de bien meilleures « bulles » caractéristiques. La courbure du champ, qui affecte grandement la qualité de l'image sur les ouvertures couvertes, a également diminué. Mais il n'y a pas d'augmentation considérable de la qualité, car dans cet objectif, le segment arrière a également été augmenté à 34 mm. FFD/FR est déjà de 0.85. Ainsi, seulement 2 millimètres supplémentaires de distance de travail ont pratiquement "avalé" tout l'effet de l'utilisation de verres à haute réfraction - et n'ont pas étouffé.

Mais que se passe-t-il si vous essayez toujours d'atteindre le segment arrière souhaité de 38 mm ? Pour répondre à cette question, j'ai recalculé la lentille Ernst Tronnier en utilisant des verres encore plus modernes (couronnes H-LAF50B), en me concentrant sur l'astigmatisme et la correction de la courbure de champ. En général, il ne reste plus rien de l'objectif de Tronnier ici.

Il est facile de voir à quel point un objectif avec une distance accrue, même juste vers l'extérieur, diffère d'un triplet ordinaire - et c'est précisément une tendance, et non un cas particulier. Cet objectif a un niveau d'astigmatisme plutôt faible (important pour améliorer les performances sur les ouvertures couvertes), un coma relativement fort et une courbure de champ ondulante - l'augmentation de l'indice de 0.07 à 0.1 n'a pas non plus suffi à surmonter ces distorsions. La qualité d'image dans la zone centrale à ouverture ouverte est comparable à celle de l'objectif Tronnier, mais au-delà de 20-25° c'est bien pire à cause de la courbure du champ - un compromis. L'objectif calculé est proche de l'objectif Tronnier en termes de nature du bokeh dans la région centrale du cadre, mais il donne des échelles le long du bord du cadre en raison de la présence de coma.

Ainsi, pour calculer un triplet grand angle de haute qualité pour un appareil photo reflex, vous devez utiliser les verres les plus réfractifs - comme H-ZLaF4LA (n = 1.91, v = 35.25), par exemple. Juste pour pouvoir corriger la distorsion chromatique. Et si vous utilisez des asphériques...

L'histoire, cependant, n'a pas suivi la voie du développement rapide de la technologie de fusion de matériaux optiques avec des paramètres extrêmes, et les triplets asphériques sont principalement utilisés dans les systèmes de projection en plastique bon marché. Il s'est avéré qu'il augmentait encore plus luminosité et la qualité d'image dans la zone centrale du cadre est suffisante lentilles positives divisées pour corriger l'aberration sphérique. Pour améliorer la netteté du champ - des lentilles positives simples peuvent être remplacer par des colles, dans lequel on ne corrige pas l'aberration chromatique (comme dans les doublets de télescopes ou de téléviseurs), mais le coma et l'astigmatisme. Dans le cas du triplet 40/2.8, même une légère complication du schéma optique donne une augmentation de la qualité optique bien supérieure à celle fournie par le verre optique le plus froid. Par exemple, le parent le plus proche du Triplet - le Tessar à quatre lentilles - a une bien meilleure qualité d'image que le Triplet, qui est similaire en termes de technologie et de taille du WFD (comparer avec le triplet Tronnier).

Et si nous appliquons le schéma d'une double gaussienne à cinq lentilles (Biometar / Vega) pour créer une lentille 40 / 2.8 56 °, une qualité optique assez élevée est obtenue même sans verre au lanthane.

En regardant ces graphiques, vous ne pouvez pas vous empêcher de comprendre pourquoi Planar a été nommé ainsi. Bien sûr, le Vega à l'échelle a un segment postérieur très court, mais cela illustre bien l'idée. Et en ajoutant un seul objectif au même Vega, vous obtenez un objectif rétrofocus Mir-1 37/2.8, qui a une très bonne qualité optique...

Le calcul d'un triplet avec des caractéristiques qui ne sont pas optimales pour un tel schéma est une tâche assez amusante et convient mieux pour étudier l'effet des paramètres de correction sur l'image et le motif de lentille résultants, ce qui peut être utile pour calculer des schémas plus complexes. Heureusement, les progiciels modernes de calcul de systèmes optiques sont suffisamment simples pour être maîtrisés par une personne sans formation spécialisée et offrent un large éventail d'options pour calculer et étudier divers systèmes optiques.

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