Оптические войны: как рождались объективы

12.12.2021 800 Это интересно 0

Мы приближаемся к 200-летию со дня создания первой фотографии «Вид Ньепса из окна Ле Гра» (Point de vue du Gras), созданная французским изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом в 1826 (по другим данным — в 1827) году на пластине, покрытой слоем битума. Но история развития объективов, пожалуй, еще более ранняя. Изготовление линз было уважаемым занятием до того, как кто-либо начал фотографировать - например, они использовались в очках, оперных биноклях, микроскопах, телескопах и тому подобное.

Когда появились фотоаппараты, в производстве объективов внезапно настали благоприятные и странные времена. Начались все великие традиции фотографии: воровство, мошенничество, нарушение патентов и авторских прав, использование личных оскорблений для опровержения фактов и т.д. Вот об этом мы и хотим рассказать в этой статье.

Оптика до изобретения фотографии

Люди производили стеклянные линзы, по крайней мере, с древних египтян. Изобретение очков около 1300 г. создало достаточно большой рынок, чтобы сделать производство линз стоящим бизнесом. Рынок линз рос на протяжении 1600-х годов, поскольку линзы стали использоваться в телескопах, микроскопах и камерах-обскурах. К 1700-м годам в большинстве городов было несколько магазинов по изготовлению линз. Как правило, это были семейные предприятия, где отцы обучали своих сыновей этому ремеслу.

Линзы в основном были простыми: одиночные вогнутые или выпуклые. Они имели массивную хроматическую аберрацию, которая была проблемой для телескопов и микроскопов. Ньютон предположил, что можно комбинировать разные типы стекла, чтобы противодействовать «цветности», создавая «ахроматические» линзы. Английский изобретатель Честер Мур (Chester Moore) придумал способ сделать это около 1730 года. Он хотел сохранить эту идею в секрете, надеясь, что у него будет лучший телескоп, чем у его коллег. Таким образом, он заплатил одному производителю линз за изготовление элемента из коронного стекла (стекло с низким коэффициентом преломления), другому - за изготовление соответствующего элемента из бесцветного стекла («свинцовое» стекло с высоким коэффициентом преломления) и сам планировал объединить элементы.

Почему они назвали это короной и кремневым стеклом?

Термин "коронное стекло" пришел из ранних методов изготовления окон. Это было обычное известково-натриевое стекло, содержащее кремний и немного калия. Чтобы сделать окно, из стекла выдували сферу, которую затем прикрепляли к стержню и вращали так, что центростремительная сила расплющивала его в лист. Плоские части листа разрезались для окон, а толстая центральная часть, где он крепился к трубе, называлась «короной».

Вернемся к созданию линз

Оба изготовителя линз, с которыми Холл заключил контракт, были довольно заняты, поэтому каждый заплатил третьему производителю линз, Джорджу Бассу (George Bass), за изготовление двух линз. Басс заметил, как эти два элемента подходят друг к другу, и выяснил ахроматическую природу парных линз, но он отправил две отдельные линзы обратно заказчикам, ничего не сказав. По крайней мере, им. Он сам незаметно сделал несколько ахроматических дублей, скопировав их.

Спустя годы Басс упомянул об этом ахроматическом объективе Джону Доллонду (John Dollond), чей сын Питер был изготовителем линз. Джон воспроизвел эти линзы и написал статью в «Философских трудах Королевского общества» 1758 года, в которой утверждал, что он сам все изобрел. Долланд, конечно же, запатентовал изобретение. Басс и около половины Англии подали в суд на Доллонда из-за патента. Суды согласились, что Долланд не открывал ахромат, но, поскольку он был первым, заявившим о бизнес-заявке, его патент был оставлен в силе. Он стал довольно богатым, получая роялти от каждого ахроматического объектива, сделанного в течение многих лет.

В 1812 году Уильям Хайд Волласстон (William Hyde Wollasston) придумал, как изгибать линзы, разработав менисковую линзу. Это уменьшило искажение и кривизну поля, что сделало менисковые линзы популярными для обскур-камер. Поскольку он уже был богат, Волласстон не удосужился запатентовать линзы мениск.

Шевалье был первым

Итак, три типа линз использовались, когда изобретались камеры: простые выпуклые и вогнутые элементы, менисковая линза и ахроматический дублет. Шарль Шевалье (Charles Chevalier), парижский производитель линз, представил линзы Дагеру и Ньепсу для их экспериментов с камерой и, вероятно, познакомил этих двух мужчин друг с другом. По мере того, как Дагер продвигал свои эксперименты, он обнаружил, что ахроматические дублеты и менисковые линзы неадекватны из-за кривизны поля и хроматических аберраций. Последнее затрудняло фокусировку, особенно для Дагера, поскольку его процесс был наиболее чувствителен к синему свету, в то время как он в основном фокусировал желто-зеленый свет. Шевалье узнал, что перестановка дуплета (который был разработан для телескопов) несколько сглаживает поле зрения. В конце концов, он разработал ахроматический дублет в форме мениска, который уменьшил хроматическую аберрацию, еще больше сгладил поле и упростил фокусировку линзы.

Эти линзы, впоследствии известные как французские ландшафтные объективы, использовались в первых камерах дагеротипа. У них был угол обзора около 50° (примерно эквивалент 45-миллиметрового объектива на сегодняшней полнокадровой камере) и диафрагма F/16. Шевалье заслужил (но не получил) похвалы за вклад в изобретение Дагером камеры.

Хотя Шевалье не получил должного признания, в финансовом отношении у него все было хорошо, поскольку он был связан с Дагером, который был ловким бизнесменом еще до того, как изобрел фотографию Шевалье изготовил линзы для первых фотоаппаратов и продолжал продавать свои объективы, когда фотография стала популярной.

Шарль-Луи Шевалье

«Французский пейзажный объектив» Шевалье имел максимальную диафрагму F/16, что требовало установки выдержки на камере от 15 до 45 минут. Он все еще имел значительную кривизну поля и хроматическую аберрацию.

И тогда Французское общество поощрения национальной промышленности объявило конкурс на приз за лучший фотообъектив с большой диафрагмой. Это не было честным соревнованием. Общество находилось во Франции. Судьи были французами. Шевалье был хоть и второстепенным, но французским национальным героем. А сам фотоаппарат французы считали своим изобретением.

Шевалье был хорошим конструктором объективов и сразу же попал в конкурс на создание «крутого» объектива. Он обнаружил, что использование двух ахроматических линз, а не одной, дает больше света, делая линзу примерно F/6. Гениальным ходом он сделал объектив из нескольких частей. Он назвал это «Photographe à Verres Combiné» (комбинированный фотографический объектив) и сразу же принял участие в конкурсе. Какое-то время казалось, что никто другой не сможет с ним конкурировать, и Шевалье по умолчанию выиграет.

Объектив Chevalier's Photographe à Verres Combinés

Йозеф Петцваль

Йозеф Петцваль (Jozeph Petzval) не был конструктором объективов. Его родители планировали, чтобы он стал сапожником в их родной Венгрии. Как и многие сыновья, он отверг планы родителей относительно его работы и провел десять лет в колледже, потому что даже тогда учиться в колледже было веселее, чем делать обувь. В колледже он имел репутацию одаренного математика, превосходного фехтовальщика и человека, который не возражал позволить другим понять, что они неправы.

Йозеф Петцваль

Он получил степень в области математики и гражданского строительства в Университете Пешта. (Позже Пешт объединился с городом Буда на другом берегу Дуная, и стал Будапештом.) В конце концов, Петцваль стал председателем математического факультета Венского университета. У него были исключительно широкие интересы, он читал лекции по оптике, дифференциальным уравнениям, механике, баллистике, технике и звуковым колебаниям. Он постоянно спорил с администрацией университетов о том, что считал их устаревшими методами обучения. 

Узнав о французском конкурсе, Петцваль решил, что математику и геометрию следует использовать для улучшения конструкции линз, и для этого организовал лабораторию в заброшенном монастыре. Австро-венгерский математик, который никогда не проектировал линзы, участвовал в конкурсе французских линз против француза, который судили французы. 

Петцваль разработал математические формулы для кривизны поля (кривизны Пецваля) и некоторых аберраций, придумал некоторые способы их исправления и сконструировал два объектива. Первый, названный портретной линзой Петцваля, разместил диафрагму в центре линзы и имел разделение одного из дуплетов, оставив между ними воздушное пространство. Это позволило ему изгибать элементы отдельно, исправляя искривление Пецваля. Объектив был удивительно резким в центре, имел диафрагму F/3.6 (или около того) и мягкое туманное боке вдали от центра.

Портретный объектив Петцваля

Петцваль заключил контракт с Петером Вильгельмом Фридрихом фон Фойгтландером (Voigtländer) на производство этого первого объектива, чтобы он мог участвовать в конкурсе.

Итак, как это сработало?

Вы, конечно, задаетесь вопросом, победила ли блестящая математика Пецваля, не так ли? Объектив Petzval Portrait был значительно светосильнее (F3.6) и явно резче, чем Chevalier Photographe à Verres Combinés, и имел более приятное боке. Но Французское общество вручило Шевалье платиновую медаль и приз, и, пропустив золото, наградило Пецваля серебряной медалью в качестве приза за участие.

Но фотографов не волновали платиновые медали. Им не нравились объективы Шевалье, и он продал их очень мало. Портретные объективы Petzval стали ОБЪЕКТАМИ, которые должен был иметь каждый фотограф. В общем, в Париже, родном городе Шевалье, было продано больше линз Petzval, чем в любом другом городе на Земле. Но, несмотря на успех своего объектива, Петцваль потерпел неудачу в финансовом отношении.

Петцваль, конечно, запатентовал свой объектив и продал Фойгтлендеру права на производство 600 из них для использования в цельнометаллической камере, разработанной Фойгтландером, что-то вроде эквивалента «наведи и снимай» 1845 года.

Копия оригинальной камеры Voigtländer Daguerreotype

Фойгтлендер приступил к изготовлению тысяч линз Petzval не только для своей камеры, но и для любой другой. Когда Petzval подал на него в суд, Фойгтландер перевел свою фабрику в Брауншвейг (сегодня это Германия, но в то время это было независимое государство), где патенты Petzval не были в силе. Фойгтландер продал почти 60.000 линз Petzval без уплаты гонораров и заработал состояние.

Петцваль разработал второй объектив, названную Dialyte. Это был ландшафтный объектив с меньшей диафрагмой, но отличной резкостью от края до края. В 1856 году он начал бизнес с другим австрийским производителем оптики, Карлом Дицлером (Carl Dietzler), чтобы произвести этот объектив, но Дицлер обанкротился еще до того, как этот объектив был произведен. В 1859 году дом Петцваля был ограблен Единственное, что украли, - это схемы конструкций его объективов и все его рукописи по оптике. Фойгтландер почти сразу же начал производить Orthoskop, который был точной копией Dialyte. Стечение обстоятельств? Петцваль так не думал и был непреклонен в том, что Фойгтландер ограбил его дом, но не смог этого доказать.

Петер Фридрих фон Фойгтлендер, 1843 год

А потом...

Петцваль сделал много другого, о чем вы, возможно, не знали. Он разработал лучшие оперные очки, бинокли и прожекторы, а также усовершенствовал микроскопы и преломляющие телескопы. Он разработал зеркальные лампы, используемые в проекторах (в большинстве из которых также использовались линзы Петцваля), и опубликовал теорию о том, что нагрев определенных твердых тел до тех пор, пока они не начнут светиться, излучает гораздо больше света, чем просто горящие газы, - так был изобретен лаймовый свет.

В 1851 году Доплер предложил Австрийской академии наук провести собственный конкурс на улучшение фотографии, как это сделали французы. Петцваль наложил вето на это предложение. Мы не знаем, было ли это потому, что ему не нравилось все, что касается Доплера, или он чувствовал, что это было посягательством на его территорию, или это был просто еще один пример того, что Петцваль был Петцвалем.

После потери рукописей в 1859 году Петцваль полностью отказался от оптики и больше не работал в этой области.

Тем временем Шевалье продолжал свой умеренно успешный оптический бизнес до своей смерти в 1859 году.

Voigtländer Optics стала публичной компанией в 1898 году, затем была подразделением Schering AG, а затем частью Zeiss. В конце концов Zeiss продала его компании Rollei, которая обанкротилась. Ringfoto и ALFO Marketing выкупили имя Voigtländer в результате процедуры банкротства Rollei и передали лицензию на это имя японскому производителю линз Cosina, который сегодня использует его для брендинга некоторых своих объективов.

Круг замкнулся. Сегодняшние объективы Voigtländer, как и те первые линзы Voigtländer, - это, по сути, имя Voigtländer, наложенное на чью-то хорошую конструкцию. И мы догадываемся, чья это конструкция.



Читайте также:
Комментарии
avatar