Фотография — это не только искусство, но и наука — и особенно это проявляется в конструкции объективов. За каждым чётким снимком стоит сложная система стеклянных линз, оптических покрытий и инженерных решений, которые вместе формируют путь света к сенсору. Понимание того, как устроен объектив — какие элементы, группы, покрытия и механизмы задействованы — не только придаёт глубину пониманию техники, но и помогает делать осознанный выбор оборудования, которое отвечает творческим и техническим задачам.
Даже если вы не технарь — прочитайте эту статью хотя бы из любопытства.
Оптические схемы объективов — не просто сухая физика, а результат 150 лет инженерного поиска, изобретений и красоты в точных расчетах. Эти классические формулы лежат в основе всех современных объективов — от смартфона до дорогой оптики. Это уважение к тем, кто шаг за шагом построил основу визуального мира, в котором мы живем.
1. Что такое оптические элементы?
На базовом уровне объектив — это корпус (труба), внутри которого находятся отдельные оптические стеклянные элементы:
- Выпуклые (convex, выпирающие наружу),
- Вогнутые (concave, загнутые внутрь),
- Могут быть односторонними (мениск, плано-выпуклая/вогнутая) или двусторонними (двояковыпуклая/вогнутая).
- Другие виды.
Каждая линза спроектирована так, чтобы преломлять свет особым образом. В результате свет проходит через несколько элементов, чтобы:
- исправить аберрации,
- обеспечить резкую фокусировку,
- минимизировать искажения
2. Что такое группы?
Элементы в объективе объединены в группы — это сборки из одного или нескольких стекол, функционирующих как единое целое.
Группы бывают:
- цементированными: когда стекла склеены между собой,
- через воздушный просвет: когда отдельные линзы расположены с зазором.
При фокусировке или зумировании группы с воздушным просветом обычно движутся. Чем больше групп, тем сложнее конструкция — это отражается на массе, стоимости, оптической производительности. Однако большее число групп не всегда означает лучший объектив — важно, какие решения и компромиссы заложены в оптической схеме
На изображении показана разобранная модель: Zeiss Otus 55 mm f/1.4. Дизайн из 5 элементов в 5 группах.
3. Оптические формулы, которые изменили всё: Ахроматический дублет, Триплет Кука, Tessar, Double Gauss/Planar и Sonnar
Современные объективы представляют собой сложные оптические системы с дюжинами элементов, управляемыми с высокой точностью. Однако их корни уходят в классические оптические схемы — инженерные решения, появившиеся ещё в XIX и начале XX века. Именно эти решения заложили основы того, как линзы управляют светом, балансируя между тремя главными вызовами: искажениями, резкостью и хроматической аберрацией (цветовая окантовка).
Давайте рассмотрим несколько таких исторически значимых конструкций, которые повлияли на оптику.
Ахроматический дублет
Принцип действия: лучи разной длины волн фокусируются в одной точке, устраняя цветовую окантовку.
Одним из первых значимых достижений в оптике стал ахроматический дублет — система из двух линз, изготовленных из разных типов стекла: обычно кронглас на основе боросиликатного стекла с добавками оксидов натрия, кальция и т.п.) и флинтглас на основе оксида свинца или бария и цинка. Такая комбинация позволила скорректировать хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде цветных ореолов по краям объектов.
Главная идея дублета — заставить лучи разной длины волн (красные, зелёные, синие) сходиться в одной фокусной плоскости, тем самым устраняя "радужные" артефакты, свойственные ранним объективам. Несмотря на простоту, этот принцип до сих пор используется в некоторых современных оптических группах.
Триплет Кука
В 1893 году инженер Деннис Тейлор разработал новую трёхэлементную схему, известную как триплет Кука. Она включала: переднюю двояковыпуклую линзу, центральную двояковогнутую, и заднюю двояковыпуклую.
Такое решение обеспечило гораздо более точную коррекцию сферических и хроматических аберраций, чем дублет. Более того, эта конструкция стала одной из первых, способной одновременно корректировать все пять аберраций Зейделя: сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну поля и дисторсию.
Тейлор пришёл к триплету, экспериментируя с концепцией нулевой суммарной оптической силы (ΣΦ ≈ 0), что позволяло сохранить плоское поле фокусировки, разнесённое на три элемента. Воздушные зазоры между линзами также играли роль в общей коррекции.
Триплет Кука стал настоящим прорывом и основой для множества будущих объективов. Он широко использовался в камерах XX века благодаря своей простоте, эффективности и превосходному качеству изображения при умеренных диафрагмах.
Его конструкция стала настолько универсальной, что её вариации применялись практически всеми ведущими производителями:
- Zeiss — Triotar
- Meyer-Optik — Trioplan, Domiplan
- Steinheil — Cassar, Cassarit
- Leica — некоторые версии Elmar
- Schneider-Kreuznach — Radionar
Кроме того, триплеты оставались популярными в объективах для крупноформатной фотографии, а их упрощённые версии до сих пор встречаются в современных смартфонах.
4. Дальнейшее развитие оптических схем.
Tessar
Разработана Паулем Рудольфом (Zeiss) в 1902 году, имеет 4 элемента в 2 группах
Благодаря компактности и простоте, Tessar часто называют «орлиным глазом» — резкие центры, умеренное размытие по краям.
Популярна в карманных фиксах 35 мм камер (Rollei 35, Minoxar, Olympus mju) и даже в среднеформатных TLR от Yashica и Minolta
Ограничена светосилой (обычно до f/2.8), но сохраняет хорошую резкость при скромной стоимости
Tessar предлагает компактный и недорогой вариант с хорошей резкостью в центре, но уступает на крайних участках кадра.
Double Gauss / Planar
Основана на двойной гауссовой схеме, впервые описанной Карлом Гауссом в 1817 году, улучшена Зейсом (Planar) в 1896 и 1930-х
Конструкция: 6–7 элементов в 4 группах (пара положительных менисков + центральная отрицательная группа)
Позволяет делать светосильные объективы (f/2, f/1.4), сохраняя низкие аберрации, прямолинейность и плоское фокусное поле
Является основой популярных «нифти-фифти» (50 мм f/1.8), обеспечивает отличную резкость, низкую дисторсию и приятное боке
Planar/Double Gauss — это классика светосильных объективов, обеспечивающая сбалансированное качество, особенно после введения просветляющих покрытий.
Sonnar
Создана зон Бертелем и впервые выпущена Zeiss в 1932 году — 6 элементов в 3 группах, позднее — 7 элементов в 3 группах, светосильные варианты f/1.5–f/2.
Меньше стекло–воздушных переходов, что обеспечивает высокий контраст и низкую засветку при отсутствии просветляющих покрытий.
Подходит для портретной и телеоптики, славится приятным боке и компактностью при большой светосиле
Sonnar ценят за контраст и боке — отличное решение для портретной съемки.
Конструкция объектива — это не просто цифры (элементы/группы), а перемещение света как инженерное и художественное решение. От классики (Triplett, Tessar, Planar, Sonnar, Biogon, Retrofocus) до современных технологий (асферы, ED/флюорит, плавающие группы, стабилизаторы, покрытия) — всё направлено на одно: получать лучшие результаты при реальных съёмках.
Чем глубже вы понимаете, как объективы работают, тем точнее сможете выбрать инструмент под свой стиль: будь это пейзаж, портрет, стрит-фото или видео.
Если нашим читателям будет интересно продолжение, мы с удовольствием расскажем о:
- Об оптических схемах Distagon и Biogon для широкоугольной оптики и о ретрофокусных схемах для зеркалок;
- Просветляющих покрытиях и их влиянии на контраст и цветопередачу;
- ED и флюоритовых стёклах, снижающих хроматические аберрации;
- О подвижных группах в современных зум-объективах
- Системах автофокуса и стабилизации, конструкциях типа CRC и Floating Element;
- Асферических элементах и их роли в уменьшении оптических искажений.
