Триплет-69-3 40/3.5 (з тестами у Zemax)

Представлений в огляді об'єктив спроектований та виготовлений Ігорем Порохом (aka lens_made_in_ussr). Матеріал підготував Родіон Ешмаков.

Триплет-69-3 4/40 – це незнімний штатний об'єктив дешевих радянських шкальних камер (прообраз мильниць) виробництва БелОМО («Вілія» та інші). Серед аналогів об'єктив виділяється великим заднім відрізком, завдяки чому може бути адаптований для використання із дзеркальними камерами, причому без заводської залінзової діафрагми об'єктив сумісний та повнокадрові дзеркалки.

На Радоживі вже є цілих 2 огляди Триплет-69-3:

• Об'єктив від Силует-Електро, практично без змін перероблений під кріплення М39
• Об'єктив від Вілії-Авто, примітивно перероблений на байонет EF без збереження діафрагми

Але в цій статті представлена ​​не просто пересічна переробка, а справжній продукт у вигляді об'єктиву Триплет-69 40 мм F/3.5, якісно адаптованого для камер з байонетом EF за рахунок використання продуманої конструкції з надрукованих на 3D-принтері деталей.

Технічні характеристики адаптованого об'єктива:

Оптична схема – триплет Кука (3 лінзи у 3 групах);
Фокусна відстань – 40 мм;
Відносний отвір f/3.5 (за рахунок додаткового розкриття діафрагми);
Діафрагма – 4 пелюстки (квадратний отвір);
Межі діафрагмування – F/3.5–F/16;
Мінімальна дистанція фокусування – 0.45 м;
Хард-стоп точної установки на нескінченність – ні;
Діаметр різьблення під фільтри – 52 мм;
Кріплення до камери – байонет EF;
Маса – менше 100 г.

Особливості конструкції

Об'єктив виконаний в оригінальному корпусі термопластичного полімеру (ймовірно, це PLA або ABS). Усі зовнішні деталі, окрім заводського титульного кільця, виготовлені методом 3D-друку. Завдяки цьому об'єктив вийшов практично невагомий! При цьому він зовсім не відчувається кволим чи ненадійним – у конструкції немає жодних люфтів.

Я не розбирав об'єктив (бо не хотів нічого зіпсувати), але, судячи з усього, для фокусування використовується заводський гелікоїд, вбудований у новий корпус. Фокусування проводиться обертанням усієї передньої частини об'єктива разом із лінзоблоком на кут до 180°. Подовження об'єктива при цьому складає 4 мм, що забезпечує мінімальну дистанцію фокусування 45 см. Мені здалося, що це забагато: я дуже звик до об'єктивів, які дозволяють знімати без додаткових пристроїв у масштабі 1:3-1:2. Але, певне, використаний гелікоїд не дозволив забезпечити меншу МДФ.

Об'єктив має стопори положення МДФ і нескінченності. Але стопор нескінченності встановлений неточно, через що є невеликий перебіг. Втім, цим спантеличують фотографів і цільнометалеві об'єктиви сучасності.

Об'єктив із заводу має незвичайну залінзову чотирипелюсткову діафрагму, що формує при закриванні квадратний отвір. У цьому варіанті адаптації діафрагму вдалося зберегти, але через це об'єктив виявляється несумісним з повнокадрові дзеркальні камери через зачеплення дзеркала.

Діафрагма у Тріплет-69 у заводському виконанні навіть на повному відносному отворі злегка прикрита та частково закриває задню лінзу (фото), у цьому адаптованому варіанті вона відкрита повністю, що дало приріст 1/3 ступеня світлосили. Тобто об'єктив замість заводських F/4 перетворився на ~F/3.5. Об'єктив без заводської діафрагми ще приблизно на 1/3 ступінь світліший (~F/3).

Управління діафрагмою здійснюється за допомогою ребристого кільця, розташованого біля байонета. Кільце переміщається з клацаннями приблизно відповідним значенням F/3.5, F/4, F/5.6, F/8, F/11, F/16. Розмітки шкали діафрагмів об'єктив не має.

Лінзоблок об'єктива змін візуально ніяких не зазнав. Загалом із ним і навряд чи можна провести якісь додаткові маніпуляції.

На лінзи Триплет-69-3 нанесено звичайне одношарове покриття, що просвітлює, з відблиском блакитного відтінку. Об'єктив трохи жовтить.

Триплет-69-3 40/3.5 роботи Ігоря Пороха залишає тактильно дуже приємне враження. Всі механічні частини працюють без будь-яких нарікань, без заїдань та сторонніх звуків. Об'єктив дуже зручний у користуванні. Дещо не вистачає розмітки шкали діафрагм. І, звичайно ж, великим мінусом є пластиковий байонет (жарт!).

Оптичні властивості

Триплет-69-3 40/3.5 – дуже слабкий за якістю зображення об'єктив. Він досить м'який на відкритій діафрагмі навіть у центрі кадру (сферична аберація), яке краї навіть на APS-C не приходить у норму аж до F/5.6-F/8. На повнокадровій матриці краю кадру не будуть різкими ні за якої діафрагми – роздільна здатність обмежена найсильнішими латеральними хроматичними абераціями та астигматизмом. Ось так!

Контраст зображення невисокий, дещо гірший, ніж у інших подібних об'єктивів з одношаровим просвітленням оптики. У жорсткому контровому світлі об'єктив дає артефакти на кшталт «сонячного дощу», але майже дає відблисків. Чотирьохпелюсткова діафрагма на точкових джерелах світла формує ореол у вигляді несиметричної чотирипроменевої зірки.

Боке у об'єктива в межах APS-C виглядає цікаво, але сам по собі об'єктив занадто «темний» і має надто велику мінімальну дистанцію фокусування, щоб це боці взагалі коли-небудь можна було отримати. Квадратний бік так і зовсім недосяжний, оскільки разом з діафрагмуванням пропадає і розмиття фону на доступних дистанціях фокусування. Об'єктив має сенс використовувати в художній макрозйомці, але для цього будуть потрібні додаткові пристрої (макрокільця). За межами APS-C кадру боке змінює свій вигляд через сильний вплив астигматизму: спочатку стає сильно закрученим, а потім змащується «в кашу». Характерних «бульбашок» у боці цей триплет не дає через надто низьку світлосилу (і малу кількість сферичних аберацій).

Нижче наведено приклади фотографій на Триплет-69 40/3.5 та повнокадрову бездзеркальну камеру Sony A7s. Частина знімків зроблена за допомогою шифт-адаптера як «шифторами» (збільшення площі кадру в ~1.5 рази).

Висновки

Звичайно ж, Тріплет-69 40/3.5, це зовсім не той самий «млинець», що і рівний і різкий Canon EF 40/2.8 STM. Цей «пластик-фантастик» оптично ближче до ломографічних об'єктивів, хоча, що іронічно, навіть горезвісний ЛОМО Мінітар-1 і складніший, і досконаліший за цей Триплет.

Для мене концепція Тріплет-69 як компактного повнокадрового об'єктива для зйомки на середніх/далеких дистанціях залишилася не зовсім зрозумілою. Такий об'єктив хочеться більше мати швидше у форм-факторі компактного макрооб'єктива, щоб можна було отримати користь з незвичайної конструкції діафрагми і краще проявити характерний малюнок. Тим не менш, висока якість виконання об'єктива та продумана його конструкція дуже вразили.

Бонус: вплив параметрів оптичного дизайну на якість об'єктивів типу «Триплет 40/2.8»

Нагадаю, що схема "триплет" (або "триплет Кука") є по-справжньому унікальною - це найпростіший за своєю оптичною конструкцією анастигмат, що забезпечує кут поля зору ~45 °. Три сферичні лінзи - це необхідний мінімум для того, щоб збалансувати достатньо всі монохроматичні і хроматичні аберації. Але в такому об'єктиві корекційних параметрів дуже мало:

• Параметри оптичного скла – показник заломлення та його залежність від довжини хвилі світла (дисперсія), максимум 3 марки різних стекол в об'єктиві (6 параметрів);
• Радіуси кривизни оптичних поверхонь – 6 штук;
• Товщини лінз та міжлінзові відстані – ще 6 параметрів.

Разом - 18 параметрів, що варіюються, з яких 6 змінюються дискретно і мимоволі, так як прив'язані до реальних оптичних матеріалів.

Внаслідок цих обмежень самий типовий триплет для дзеркальних камер формату 36×24 мм має кут поля зору ~45° (фокусна відстань 50-55 мм) та відносний отвір не вище f/2.8. Були екстремальні спроби зробити 50/2.2 триплет, що породили щось дуже-дуже страшне. А що буде, якщо ми захочемо розрахувати Триплет f/2.8 з кутом поля зору 56° (фокусна відстань 40 мм) для дзеркальної камери?

Виявляється, це завдання значно складніше розрахунку звичайного «полтинника». Справа в тому, що однією з найважливіших характеристик об'єктива є величина заднього його фокального відрізка (ЗФО) по відношенню до фокусної відстані (ФР). Оптика для повнокадрових дзеркальних камер повинна мати відрізок не менше 38 мм, що за фокусної відстані 50 мм дає величину відношення ЗФО/ФР ~0.76. Для об'єктива з фокусною відстанню 40 мм це відношення буде 0.95! Іншими словами, об'єктив має бути без п'яти хвилин ретрофокусний (ЗФО>ФР), а для виконання цієї вимоги зазвичай використовують спеціальні оптичні схеми на кшталт «телевик навпаки».

"Витягування" величини заднього фокального відрізка виступає свого роду обмеженням діапазону адекватних значень міжлінзових відстаней і товщин лінз об'єктива, що у свою чергу призводить до необхідності миритися з компромісами як зображення.
Оскільки в триплеті дуже мало корекційних параметрів загалом, то вирішальний внесок у успіх розрахунку робить правильний вибір марок скла. Основні принципи полягають у наступному:
⦁ Показник заломлення позитивних лінз має бути якомога вищим (корекція кривизни поля та сферичної аберації);
⦁ Показник заломлення негативної лінзи має бути відносно низьким (для корекції кривизни поля);
⦁ Дисперсії позитивних лінз мають бути досить малі, а негативною – досить велика, щоб виправити хроматичні аберації.

Дотримання ради з п. 1 змушує використовувати для розрахунку важкі лантанові крони (СТК). Але чи великий їхній вплив? Розглянемо модель об'єктиву типу триплет із параметрами 40/2.8, отриману масштабуванням відомого радянського проекційного Триплет 78/2.8 https://radojuva.com/2021/09/triplet-78-2-8-2/ (1946 р.). Цей об'єктив не використовує у своїй схемі лантанове скло і обходиться звичайними важкими кронами (ТК).

На малюнку в лівому верхньому кутку представлені плями, на які об'єктив перетворює точкове джерело білого світла (400-650 нм), при різному віддаленні від оптичної осі (кути поля зору 0°, 30°, 45° та 56°). Зліва знизу показана форма плям у передфокусі (ліворуч) та у зафокусі (праворуч) від центру кадру (зверху) до кутів кадру (знизу). Праворуч знизу діаграми показують форму поля з урахуванням кривизни та астигматизму (лівий графік) та величину дисторсії для різних значень кута поля зору (графік праворуч). На важливій схемі об'єктиву числами позначені показник заломлення скла (n) і число Аббе (v) скла (що більше – тим нижче дисперсія).

Зауважимо, що радянський триплет має дуже короткий задній фокальний відрізок. Ставлення ЗФО/ФР становить лише 0.8 при необхідних 0.95. При цьому об'єктив зовсім безнадійний за межами 45 ° - і перерахунок здатний зменшити найсильніший астигматизм по краю кадру, лише настільки ж додавши його в центральні області поля. Крім того, сильний нахил кривих на графіку кривизни поля вліво говорить про виражену залишкову кривизну поля. Це не Петцваль, звичайно, але для об'єктиву класу 40/2.8 занадто. Ще у цього триплету є значна кома, про що говорить асиметрія позаосьових плям і асиметрична облямівка на дисках боці.

Тепер звернемося до описаного в патенті US3176582 (1960) об'єктиву, який був розрахований Ернстом Троньє. Але не тим самим, що на суперечку першим порахував 50/1.8 об'єктив із увігнутою передньою лінзою (знаменитий Ultron 50/1.8) – той був Альбрехт Вільгельм Троньє.

Величина показника заломлення в позитивних лінзах цього об'єктиву зросла на 0.06, що дуже багато. Задня лінза об'єктива виготовлена ​​з лантанового крона. В очі впадає хороша корекція коми – позаосьові плями симетричні, диски боке мають симетричну облямівку, загалом більш виражену, ніж у радянського об'єктива. Значить, об'єктив Тронньє давав би набагато краще характерні «бульбашки». Зменшилася і кривизна поля, що сильно впливає на якість зображення на закритих діафрагмах. Але якогось колосального приросту якості немає, тому що в цьому об'єктиві збільшений ще й задній відрізок до 34 мм. ЗФО/ФР становить 0.85. Таким чином, всього 2 зайві міліметри робочої відстані практично «проковтнули» весь ефект використання високозаломлюючого скла – і не подавилися.

Але що буде, якщо все ж таки спробувати досягти шуканого заднього відрізка 38 мм? Для відповіді на це питання я перерахував об'єктив Ернста Тронньє з використанням ще більш сучасного скла (крон H-LAF50B), наголосивши на корекції астигматизму і кривизни поля. Загалом від об'єктиву Тронні тут нічого і не залишилося.

Неважко помітити, наскільки сильно об'єктив із збільшеним відрізком навіть просто зовні відрізняється від звичайного триплету – і це саме тенденція, а не окремий випадок. У даному об'єктиві досить низький рівень астигматизму (важливо для покращення роботи на прикритих діафрагмах), відносно сильну ком і хвилеподібну кривизну поля – збільшення індексу на 0.07–0.1 виявилося недостатнім, щоб подолати ці спотворення теж. Якість зображення в центральній області на відкритій діафрагмі порівняно з об'єктивом Тронньє, але за межами 20-25 ° набагато гірше через кривизну поля - компроміс. Розрахований об'єктив характером боці у центральній області кадру близький до об'єктиву Тронньє, але з краю кадру дає луску через присутності коми.

Таким чином, щоб розрахувати якісний ширококутний триплет під дзеркальну камеру, потрібно використовувати найвище заломлююче скло – як H-ZLaF4LA (n=1.91, v=35.25), наприклад. Аби ще зуміти виправити хроматичні спотворення. А якщо застосувати асферику ...

Історія, однак, пішла не шляхом швидкої розробки технології варіння оптичних матеріалів з екстремальними параметрами, та й асферичні триплети застосовуються в основному в дешевих пластикових проекційних системах. Виявилося, щоб ще збільшити світлосилу і якість зображення в центральній області кадру, достатньо розщеплювати позитивні лінзи для корекції сферичної аберації. Щоб покращити різкість по полю – позитивні одиночні лінзи можна замінювати склейками, у яких виправляється не хроматична аберація (як у дублетах телескопів чи телевіків), а кома та астигматизм. У випадку Триплета 40/2.8 навіть невелике ускладнення оптичної схеми дає приріст оптичної якості набагато більший, ніж забезпечує найкрутіше оптичне скло. Наприклад, найближчий родич Триплета – чотирилінзовий Тесар – має набагато кращу якість зображення, ніж аналогічний за рівнем технології та величиною ЗФО Триплет (порівняй із триплетом Тронні).

А якщо застосувати схему п'ятилінзового подвійного Гауса (Biometar/Вега) для створення 40/2.8 56° об'єктива, досить висока оптична якість досягається і без лантанового скла.

Дивлячись на ці графіки, мимоволі розумієш, чому Планар був названий саме так. Звичайно, масштабована Вега має дуже короткий задній відрізок, але ідею вона демонструє добре. А додаванням лише однієї лінзи до тієї ж Веги виходить ретрофокусний об'єктив. Мир-1 37/2.8, який має досить непогану оптичну якість.

Розрахунок триплета з неоптимальними для такої схеми характеристиками - заняття досить цікаве і найкраще підходить для вивчення впливу параметрів корекції на результуючу картинку та малюнок об'єктива, що може стати в нагоді для розрахунку складніших схем. На щастя, сучасні пакети програмного забезпечення для розрахунку оптичних систем досить прості для освоєння людиною без профільної освіти і пропонують широкий спектр можливостей для розрахунку та дослідження різних оптичних систем.

Більше відгуків від читачів Радоживи знайдете тут.