Здесь я привожу оптические тесты двух объективов – первый объектив с индексом SD (это то же LD, только superLow Dispersion (как бы ещё круче)), относящийся к классу АПО, а второй обычный. У первого объектива сверхнизкодисперсное стекло отмечено закраской, а во втором объективе таких стёкол нет.
Параметры те же, фирма та же, да и характеристики в среднем можно считать одинаковыми. На 28мм. лидирует обычный объектив, на 70мм. они идут ноздря в ноздрю (обычный даже несколько равномернее по полю) и только на 40 лин./мм. преимущество имеет апохроматический объектив. А в целом объективы можно считать как минимум равнокачественными, а как максимум обычный даже получше.
Обратите внимание, что в апохроматическом объективе даже на одну линзу больше, чем в обычном, что неудивительно.
Вот ещё несколько чертежей:
Это оптическая схема знаменитого объектива Таир-3 300мм./4,5 (см. у меня). Схема всего из трёх линз и она не уникальна. Вот аналогичная схема похожего объектива Takumar 300мм./4.
После налаживания массового выпуска объектива Таир-3 (300мм./4,5), была предложена (и очень ограниченной партией выпущена) его усовершенствованная версия АПО Таир-1 (см. у меня) с теми же параметрами (300мм./4,5), но наличием сверхнизкодисперсного стекла из флюорита (фтористого кальция). Оптическая схема стала уже пятилинзовой.
Вопрос задачи: - Почему нельзя было просто взять старую трёхлинзовую схему объектива Таир-3 и просто заменить в ней одно стекло (или несколько) на низкодисперсное стекло из флюорита?
Я в несколько поверхностной форме знаю ответ на этот вопрос, но сперва обратимся к двухтомному учебнику физики "Необыкновенная физика обыкновенных явлений" Клиффорда Е. Суорца (Clifford E. Swartz). Кстати всем рекомендую этот учебник для школ и ВУЗов – я сдавал по нему все экзамены по физике в МИРЭА на одни пятёрки.
Ахроматический дублет. Объектив с уменьшенной хроматической аберрацией называется ахромат. Двояковыпуклая линза, изготовленная из стекла сорта крон, примыкает к плосковогнутой линзе, изготовленной из стекла флинт. Стекло флинт содержит свинец и характеризуется как более высоким показателем преломления, так и значительно более сильной дисперсией, чем более лёгкое стекло крон. Стекло флинт используется для высококачественных хрустальных изделий. Отрицательная кривизна линзы из флинта лишь частично уменьшает схождение лучей, создаваемое линзой из крона, но хроматическая дисперсия первой линзы в значительной степени компенсируется противоположным действием второй линзы.
Ошибается, кто думает, что такая простая конструкция не используется на практике. Вот двухлинзовая оптическая схема реального и очень светосильного (для такого фокуса) объектива Takumar 500мм./5.
А теперь немного из статьи Роджера Хикса (Roger HICKS) в журнале Фотомагазин за 2001 год (№9):
...
Конечно, фотографии можно делать и без линз вообще (камерой обскурой), и объективом, состоящим из единственной линзы (моноклем). Однако при всей художественности "монокулярных" снимков с чисто технической точки зрения их нельзя назвать совершенными: однолинзовая схема обеспечивает невысокое разрешение, сравнительно небольшой угол поля зрения при высокой кривизне поля изображения (иными словами, при съёмке на плоский материал изображение в центре поля и по его краям не может быть резким одновременно). Лучи разного цвета фокусируются в разных плоскостях, что даёт большую хроматическую аберрацию. И чем больше светосила линзы, тем заметнее все эти недостатки. Неудивительно, что проблема качества оптики для фотосъёмки родилась практически одновременно с самой фотографией, и постоянные улучшения, иногда мелкие, а иногда революционные, не прекращаются в течение всего её исторического развития.
Если от единственной линзы многого добиться нельзя, нужно взять две. Результатом этой идеи стал "ахроматический ландшафтный объектив", который при грамотном подборе линз заметно улучшенной коррекцией хроматических аберраций и плоскостностью поля изображения. Одновременно склеенный дублет характеризуется сильной дисторсией (нарастающим искривлением прямых линий от центра поля к краю) и астигматизмом (грубо говоря, фокусировкой горизонтальных и вертикальных линий в разных плоскостях). Однако для небольших углов поля зрения (примерно от 400мм. и больше) и при невысокой светосиле (f/5,6 и меньше) такая конструкция может быть приемлемой. Для некоторых телеобъективов её использовала даже Лейка.
...
И, наконец, не менее знаменитая АПО (апохроматическая цветокоррекция), которая в семействе телевиков играет не меньшую роль, чем асферика у широкоугольников. АПО -- это устранение хроматической аберрации для трёх основных цветов, то есть сведение в одну точку фокуса цветов от синего до красного.
Необходимость этого возникла с совершенствованием светочувствительных материалов. Древнейшие фотопластинки были чувствительны только к синему, фиолетовому и ультрафиолетовому свету. Было замечено, что "химический фокус" (самое резкое изображение в синем свете) объектива не совпадал с обычным. Когда появились ортохроматические материалы (чувствительные также к зелёному свету) и панхроматические (ещё и к красному), для получения резких снимков потребовались объективы, у которых лучи разного цвета сходятся в одном фокусе. Сначала возникли ахроматы, сводящие вместе лучи синего и красного цвета; и только позже появились апохроматы, собирающие вместе и красные, и зелёные, и синие лучи. Первым массовым АПО-объективом стал, по-видимому, APO-Lanthar Фойхтлендера, появившийся около 1950 г., в котором использовались стёкла с редкоземельными металлами.
Только благодаря апохроматической коррекции удалось создать ранее немыслимые по качеству картинки телевики со светосилой 1:2,8 и с фокусным расстоянием 300мм. и выше. АПО достигается применением особых оптических материалов с низкой и сверхнизкой дисперсией, то есть разницей в преломлении лучей разных цветов. Не следует путать путать низкую дисперсию (степень расхождения цветных лучей) с низким коэффициентом преломления (углом отклонения от нормали на преломляющей поверхности), что, увы, часто делается как при переводе технических текстов, так и в русскоязычных рекламных материалах вполне серьёзных фирм (к примеру -- Пентакса). Вполне реально сочетание низкой дисперсии с высоким преломлением и наоборот, а уж утверждение, что при этом уменьшается рассеяние света, за счёт чего улучшается хроматическая коррекция, -- не более физический ляпсус неквалифицированных редакторов.
В первые годы (лет двадцать назад, а то и более (от даты выхода статьи (см.))), чтобы добиться чести носить звание АПО, в объектив ставили линзу-две не из стекла, а из флюорита -- кристалла фтористого кальция СаF2. В обработке кристаллы всегда сложнее стекла, вырастить их до приличного размера -- целая наука, а технология такого выращивания по стоимости сродни ручной полировке асферических линз. На заводах такая "кристальная" технология выливается в целое хозяйство со сложными автоматизированными кристаллизаторами, системами точного контроля и высочайшими требованиями не только к чистоте исходного сырья (ведь оптическая прозрачность всё-таки сродни алмазу чистой воды), но и к стабильности условий для "люлек", где растут новорожденные. А эти условия -- и температура, и состав растворов, и их перемешивание, причём всё зависит от "качества" электричества, стабилизируемого до почти метрологического постоянства.
Немногие фирмы способны на такое самопожертвование, и, естественно, первоочередной задачей оптиков была замена кристаллов на гораздо более привычное оптическое стекло. Такое стекло под названиями низкодисперсионное и сверхнизкодисперсионное (для их кратких обозначений разные производители используют разные аббревиатуры), конечно же, было создано и в самом срочном порядке внедрено в современные оптические схемы. В зумах это стекло позволило уменьшить количество линз (?-от меня) при хорошем качестве изображения, даже если оно не дотягивало до АПО. А в настоящих телевиках UD и S-UD (по обозначениям Canon) заменили недоступные большинству фирм кристаллы и позволили им выскочить со своей продукцией в весьма дорогостоящую и, по-видимому, доходную нишу, где каждый объектив тянет по цене столько же и даже нередко побольше самой крутой профессиональной "коробки".
Всё так, но так ли в действительности? К сожалению, низкодисперсное стекло всё ещё не равноценно по действию линзам из флюорита. Настолько неравноценно, что фирмы, которые прежде имели возможность баловаться с кристаллами, не отказались от них и ныне. Наглядный пример -- Canon. В самой мощной профессиональной телеоптике этой фирмы вы найдёте и оба типа низкодисперсных стёкол, и привычный с давних времён флюорит, причём часто в одном и том же объективе. Справедливости ради заметим, что в самых крутых объективах без флюорита всё-таки дело не обходится: 400 мм f/2,8L -- одна флюоритовая линза и две UD; то же самое в 600 f/4L, а в лидере из лидеров 1200 f/5,6L -- два флюорита и никаких UD!
С другой стороны, когда светосила поменьше, без флюорита всё-таки обходятся: в 400 f/5,6L из семи линз одна UD, а другая -- супер-UD. Попадается флюорит и в зумах (100-300 f/5,6L), хотя чаще там можно найти стёкла, например в 70-200 f/2,8 целых четыре! Вариантов много, сам Canon по этому поводу пишет так: "Низкодисперсные стёкла приближаются по оптическим характеристикам к флюориту, но не равноценны ему. Две UD линзы можно считать эквивалентными одному кристаллическому элементу, и только линза из супернизкодисперсного стекла достаточно близко соответствует эффекту, достигаемому с одной флюоритовой линзой". Но, по-видимому, и здесь есть кое-какие тонкости, которые не позволяют лидерам отказаться от флюорита вообще и делают АПО-объективы грандов более АПОристыми, чем аналогичные варианты из второго эшелона производителей. Подчас это можно лицезреть прямо на MTF-графиках -- функциях передачи модуляции, приводимых ныне не только в каталогах, но и во всемирной паутине интернета. Так что знаменитая аббревиатура АПО оказывается не совсем однозначной. Да и специальные стёкла, которые доступны разным производителям, не обязательно будут одинаковыми, особенно если фирма сама занимается варкой оптического стекла.
...
Заполучив в своё распоряжение сверхнизкодисперсионное стекло (например флюорит заполучили очень давно) – им ещё надо суметь грамотно распорядиться, его ещё надо суметь обсчитать, да так, чтобы не получилось хуже, чем с не таким "крутым" стеклом, а это не так-то просто сделать. Так как раньше "в лоб" задачу решить не получится.
Это только в рекламном проспекте (например той же фирмы Tokina) вышеразмещёнными чертежами рассказали сказку про улучшение, например, того же Таира-3 (или объективов, описанных ниже), но сверхнизкодисперсионными стёклами. На этом дилетантском чертеже оба стекла (крон и флинт) обозначены (зацвечены) как свернизкодисперсионные, а на практике так не получается – я смотрел все объективы из этого же проспекта фирмы Tokina, где почти все они с такими обозначенными стёклами, но таких сочетаний ни в одном нет. Из SD стекла только собирающие кроны (по одному, максимум два на изделие), при этом они могут быть как угодно повёрнуты, но это всегда собирающие линзы, которые в середине толще, чем по краям. Отрицательные рассеивающие линзы, у которых края толще середины – всегда из другого материала, поскольку при рассеянии работают несколько иные принципы. А просто одну собирающую линзу крон из сверхнизкодисперсного стекла ставить нельзя, поскольку дисперсия всегда будет сильнее, чем хорошо подобранная связка крон-флинт, даже если крон не будет таким низкодисперсным, а вот подобрать стекло флинт под низкодисперсионный крон так просто не получается. Под старые кроны, пусть они и не самые низкодисперсные, флинты научились подбирать неплохо, а вот для новых сверхнизкодисперсных кронов приходится "городить огород". Подберёшь флинт такой же обратной выпуклости – получишь худшее гашение дисперсии, подберёшь лучшее гашение дисперсии – не совпадёшь в кривизне поверхностей, а геометрическое рассогласование не лучше устранения хроматизма, поскольку объектив в другом проиграет больше и результат выйдет как минимум не лучше (например объектив больше проиграет в резкости, искажениях, что выигрыш по цветам (в схождении цветов) не компенсирует). Поэтому наличие лишних искривлений линз, а так же большие выпуклости и вогнутости тоже не самым лучшим образом влияют на изображение (например по резкости, разным геометрическим искривлениям, искажениям). Уйдёт изображение от плоскостности, не выровняете его в достаточной степени для плоского фотоматериала – получите нерезкое изображение из-за неправильной геометрии, а не из-за дисперсии. Бывает, например, резкое изображение с фонящими от хроматизма цветами, а бывает нерезкое, но лишённое хроматизма, и ещё вопрос что хуже. (Например бывший у меня когда-то объектив Telemegor 400мм. / 5,5 (см.) изображение давал резкое, но цвета как бы фонили из-за повышенного хроматизма и это было заметно на глянцевом отпечатке 10см. на 15см. с плёнки).
Отсюда и существенное усложнение оптических схем под низкодисперсионное стекло. И это усложнение отнюдь не гарантия выигрыша.
Первое стекло объектива АПО Таир-1 вообще рассеивающее (отрицательной кривизны, да ещё с двух сторон, что говорит о создании изначально довольно сильного рассеивания (отклонения) в противоположную от собирания сторону с созданием первоначальной отрицательной дисперсии). После чего стоят аж две собирающие линзы (одна двояковыпуклая для большего преломления) из сверхнизкодисперсного флюорита, которые, по-видимому, служат цели сильного переламывания рассеяния первой линзы в сторону собирания с попутным гашением первичной отрицательной дисперсии (из-за чего первую отрицательную линзу вообще можно считать вспомогательной). Затем стоит ещё одна рассеивающая линза, но уже плосковогнутая (т. е. меньше работающая на рассеяние, чем двояковогнутая), поскольку дальше задача уже не сильно отклонить лучи в обратную от собирания (фокусировки) сторону, а возможно дополнительно исправить ещё сохранившуюся дисперсию. Назначение последней линзы примерно аналогично такой же в объективе Таир-3: - возможно укорочение объектива, возможно гашение ещё оставшейся дисперсии, возможно исправление каких-то искажений, а возможно и кое-что (или всё) из вышеописанного вместе, но это надо точно знать топологию расчёта (со всеми точными геометрическими размерами, в том числе и по радиусам кривизны). Обратите внимание, что в объективе Takumar 300мм./4, в отличие от Таира-3, как бы первые две линзы меняются местами (рассеивающая с собирающей) и это как бы в некотором роде эквивалентная замена.
Вот так не так-то просто со сверхнизкодисперсионными стёклами, поэтому не удивляйтесь, если обычный объектив окажется как минимум не хуже, а то и лучше. Да и что такое обычный объектив? Раньше тоже ставили "крутые" стёкла (и более крутые, и более дорогие), но об этом не орали. В объективы Сигма ставили "крутые" стёкла, а почему-то самый последний объектив, который я хотел купить, но предварительно протестировал и отказался – оказался самым дерьмом, что подтверждается не только мною, хотя он из самых последних – с красным ободом, надписью APO, DG (оптимизирован для матриц). См. здесь описание всех моих Сигм с параметрами 70-75-300мм. (скоро добавлю ещё одну – пока ещё качественную, с простым индексом LD). Просто раньше фирмы готовы были побороться хорошими изделиями за ваши 200-300$, а теперь это в разряде дешёвок (с заманушными нанесениями для компенсации), а чего-то действительно качественное стоит заоблачных денег (поскольку если вы хотите и хорошие линзы, и хороший автофокус, и хорошую автоматику – то платите гораздо больше, чем раньше (когда всё было ручным), а если всё это за прежние деньги – то что же вы хотите?).
Кстати человек, продавший мне сразу два объектива АПО Таир-1 и Таир-3Т, прямо заявил, что один снимает не лучше другого и что он проверял это очень тщательно на максимальных увеличениях. В принципе Таир-3Т – это тот же Таир-3, но только сделан более качественно на всех этапах по спецзаказу для телевидения. Между прочим даже более старые чисто бытовые Таиры-3 ценятся выше как раз по причине лучшей сделанности. Для бытового Таира-3 разрешение по старым способам замера в старых бытовых справочниках даётся в районе 40 линий, а для АПО Таира-1 в некоторых источниках (поскольку объектив массово не выпускался) расценивается в районе 50 линий. Но я думаю, что хорошо сделанный Таир-3 (например Таир-3Т) даёт не худшее разрешение. Поэтому от АПО Таира-1 быстро отказались (продолжив выпуск Таира-3) – дорогостоящей возни много и лучше уж Таир-3 хорошо делать (и хорошо сделанные экземпляры так и сделаны), но только почему-то поздние версии не столько лучше, сколько наоборот, но это уже издержки общей деградации и регресса. Позднее был выпущен ещё АПО Телезенитар-К с теми же параметрами 300мм./4,5 и там декларировались аж 70 линий, но даже в паспорте стоит 60, а на деле, думаю, ещё меньше и не лучше, чем у АПО Таира-1 и хорошего Таира-3. Объектив при этом стал вообще семилинзовым, но в нём очень боролись за компактные в длину размеры, каковые и получили.
А зачем тогда все эти АПО, LD, SD? Ну есть ещё DO (см. описание вспышки Sunpak-433 D, а вернее её линзы Френеля в соответствующем разделе), Aspheric (см. мой Учебник). Маркетинговые ходы, когда хорошее сделали и продали, а надо привлекать к новым покупкам новых покупателей (которые в противном случае будут клевать на Б/У), а так же старых (владельцев прежнего товара), заманивая как бы типа улучшениями (а ещё лучше "радикальными"). Ну законы рынка, что возьмёшь!