Апланат

«Апланат» («Рапид Ректилинеар»)
Оптическая схема.

Аплана́т (от греч. а — отрицательная частица и plane — блуждание, отклонение, ошибка) — тип фотографического объектива. Апланат состоит из двух ахроматических линз, между которыми расположена диафрагма.

Само название «Апланат» («Aplanat») было дано Хуго Штайнхайлем (Hugo Adolph Steinheil) своему объективу, созданному в 1866 г. Практически одновременно, с разницей в несколько недель, идентичный объектив был предложен Джоном Далльмайером (John Henry Dallmeyer) под названием «Рапид Ректилинеар» (Rapid Rectilinear).

Особенности конструкции, история

Для однолинзовых объективов дисторсия представляет собой нерешаемую проблему. Поэтому, одновременно с появлением фотографии, начались попытки создания симметричных конструкций. Так в 1841 г. Томас Дэвидсон (T. Davidson) собрал симметричный объектив из двух ахроматов Шевалье (C. Chevalier), а в 1844 похожая конструкция из двух одинаковых менисков была создана Канделлом (G. S. Cundell). Однако, эти эксперименты ставились скорее по наитию, нежели на основании научных расчётов. И только к 1860 г после создания Боу (R. H. Bow) и Саттоном (T. Sutton) теории искажений, было доказано, что с помощью симметрии можно устранить не только искажения, но и такие аберрации, как хроматизм увеличения и кому.

Объектив «Rapid Aplanat» конца XIX в.

Также, в некоторой степени, разработке апланатов способствовало создание в 1857 г. Томасом Груббом (Thomas Grubb) ахроматического объектива, со значительно исправленной сферической аберрацией. Конструктивно, этот ахромат отличался менискообразностью составляющих его линз. Именно из ахроматов такого типа и состояли, как «Aplanat», так и «Rapid Rectilinear». Другие типы ахроматов так же могут быть использованы^[1]. Достаточно, чтобы выполнялось условие исправления сферической аберрации.

Астигматизм апланатов зависит от расстояния между компонентами (иногда превышающего 1/2 от фокусного), и, часто, имеет небольшую отрицательную величину. Такое решение позволяет, хоть немного, исправить «среднюю» кривизну поверхности изображения. Однако, убывание резкости по полю изображения остаётся столь значительным, что угол зрения апланатов не превышает 25-30°. По этой же причине относительное отверстие апланатов, как правило, невелико и ограничивалось F : 8 (хотя, может достигать и F : 3).

Резюмируя, можно сказать, что в пределах некоторого поля изображения, апланат свободен от четырёх из пяти монохроматических аберраций Зейделя (сферической аберрации, комы, астигматизма и дисторсии). И от двух хроматических аберраций (продольного хроматизма и хроматизма увеличения).

Применение

Вместе с объективом Петцваля, апланат был основным типом объектива, использовавшегося фотографами в конце XIX и начале ХХ вв. Но уже к 20-м годам ХХ в. был вытеснен анастигматами, обеспечивавшими несравнимо лучшую резкость по полю изображения, и большую светосилу, при меньших габаритных размерах.

Позднее, значительно модифицированные, апланаты применялись в качестве кинопроекционных объективов. В основном, благодаря простоте своей конструкции и дешевизне изготовления. Относительное отверстие таких апланатов может достигать F : 1,6. Хотя, ввиду значительности модификаций, относить эти объективы к апланатам можно только условно^[2].

Примечания

1. ↑ кроме ахроматов Гаусса, применение которых приводит к объективам типа Планар.
2. ↑ В англоязычной литературе эти проекционные объективы принято относить к объективам типа Петцваля, согласно классификации предложенной Р. Кингслейком (R. Kingslake).

Литература

• Волосов Д. С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
• Слюсарёв Г. Г. Расчёт оптических систем. Л., «Машиностроение», 1975.
• R. Kingslake. A History of Photographic Lens, Academy Press, 1989.
• R. Kingslake. A Classification of Photographic Lens Types, J. Opt. Soc. Am. 36, 251-255 (1946)
• Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.