Почему несиметричная линза так работает? Это зависит от многих факторов, таких как: радиус кривизны поверхностей, различный угол наклона отдельных сегментов линзы, различное удаление участков линзы от ее центральной плоскости, различное расположение главных плоскостей, угол падения луча на поверхность линзы и так далее. Не вдаваясь в подробности мы просто примем этот факт как данность и будем этим свойством несиметричных линз пользоваться

Как видно из схематических рисунков, при расположении мениска выпуклой стороной внутрь значительно уменьшаются хроматические аберрации и увеличиваются аберрации сферические.

Лучи под номерами 0, 4, 5 создают собственно изображение, а лучи под номерами 1,2,3совершенно не попадают в фокальную плоскость и создают ореолы, светящуюся дымку вокруг предметов.

Это соответственно второе и третье «ЗА» такое расположение линзы. Конечно же, все рисунки схематично упрощены для наглядности и ни в коей мере не претендуют на научную точность. За более подробной информацией, вы можете обратится к таким авторам как: Morgan J. „ Introduchtion to Geometric and Phisical Optics”, Earl N. Mitchell “ Photographic Science” и так далее.....

И, наконец, не надо забывать о дисперсии - рассеивании света материалом линзы. В заводских линзах, например монокль из линзы от Гелиоса, дисперсия мала настолько, что о ее влиянии на изображение не стоит заострять внимания, а вот для некоторых самодельных конструкций эта аберрация вполне актуальна и о ее влиянии я упомяну позже, в некоторых конструкциях.

Самая распространенная линза френеля это плоско-выпуклая линза, где все лишнее стекло удалено.

Рис. 4. Самая распространенная линза френеля

На рисунке 4. видно, что обычная плоско-выпуклая линза (1) разделена на сегменты (2, выделено красным), последние в свою очередь сдвинуты относительно друг друга. Полученная конструкция (3) имеет заднюю часть не участвующую в построении изображения вследствие паралельности поверхностей и может быть удалена (4). Разумеется возможны и более сложные линзы френеля с двумя поверхностями кривизны, но здесь они не рассматриваются вследствие своей редкости.

Теперь рассмотрим монокль-объектив, на базе такой линзы.
Чтобы определить фокусное расстояние вашей линзы, желательно изготовить простенькое приспособление состоящее из деревянной рейки с нанесенной разметкой,

Рис. 5. Приспособление для определения фокусного расстояния линзы

(подойдет деревянная линейка или просто бумажная лента с сантиметровой шкалой, которую можно наклеить на реечку), и небольшого куска белого картона. На реечке желательно сделать скользящее бумажное кольцо с миллиметровой разметкой (Рис. 5). Пользоваться этим приспособлением довольно просто: Линзу ставим на ребро на рейку и направляем на солнце или другой достаточно яркий источник света, таким образом, чтобы на картоне возникло резкое изображение объекта. Приблизительно на это место сдвигаем бумажное кольцо с миллиметровой разметкой. Повторяем операцию, только теперь замечаем место где внутренняя сторона линзы опирается на ленту.

Фото 1. Оправа от макрообъектива Сигма

Подсчитываем сантиметры на рейке и миллиметры на бумажном кольце и рабочий отрезок вашего обектива вам известен. Зная его и рабочий отрезок вашей камеры, нетрудно расчитать глубину кольца для оправы объектива.

Итак: ко мне в руки попала оправа от макро объектива Сигма, фото 1. Все стекла уже были удалены предыдущим владельцем и я ограничился только тем, что удалил остатки электрических деталей, моторы, (их там почему то оказалось два) и ненужные детали.

Во внутренний тубус вставил, склеенный из черного картона, стакан (он понадобился для правильного расположения линзы френеля), а уже к нему прикрепил линзу. Фото 2.

Саму оправу объектива тоже пришлось внутри закрыть небольшим тубусом оклееным изнутри черным бархатом. В качестве тубуса пригодился пенальчик из под пленки черного цвета (Фото 3). Получился 120мм монокль.

Фото 2.

Фото 3.

Какой эффект способен дать такой монокль судите сами:

Этот снимок сделан при максимальной диафрагме f3.5

Этот снимок также сделан при максимальной диафрагме f3.5

Еще один снимок при диафрагме f5.6

Фото 4.

Второй монокль сделан из пластмассовой линзы от сломаного любителя 166, правда для этого ее пришлось распилить пополам и отполировать и закрепить между двумя удлинительными кольцами, где наружное кольцо, помимо крепления, играет одновременно и роль бленды.

В одно из колец сделана вставка на которую ложится линза. Вставка изнутри оклеена черным бархатом. Кстати, в магазинах продается специальная самоклеющаяся пленка с черным покрытием похожим на бархат.

Вот так выглядит этот монокль:

Фото 5. Еще одно, дополнительное преимущество такой конструкции то, что всегда есть возможность между кольцами вставить нужную диафрагму, вырезанную из черного картона.

Фото 6. Можно использовать линзу с связке с мехом для пересъемки, что сразу упрощает подбор рабочего отрезка вашего объектива.

Теперь можно снимать и макро и пейзаж и везде наводится на резкость.
Опыты показали: выпуклой стороной наружу этот объектив дает заметно более высокую и равномерную резкость по всему полю, но совершенно неприличные ХА, а выпуклой стороной внутрь, резкость снижается, почти исчезают ХА, и появляется сильное свечение "ореолы", что в общем то вполне вписывается в теорию менисков.

Снимок при диафрагме f5.6 (линза выпуклой стороной внутрь) и фокусном расстоянии в 137мм.
Здесь становится заметным влияние дисперсии.

Снимок при диафрагме f8 (линза выпуклой стороной внутрь).

Снимок при диафрагме f5.6 (линза выпуклой стороной наружу).

Как были изготовлены монокли со спиртом и водой?
Для начала понадобились несколько вещиц как то:
1). два стекла, минимум одно из которых должно быть выпуклым,
2). специальный спирто-водостойкий силикон или другой клей, например эпоксидный,
3). оправа с резьбовым соединением М42х1. В качестве стекла я использовал защитное стекло от перегоревшей лампы, а в качестве оправы кусок черного шланга и одно из удлинительных колец.
4). Последнее, что нам понадобится, это шприц, игла и спирт или дистилированная вода. Тут я использовал шприц из набора для заправки чернил в картридж принтера.

Фото 7.

Фото 8.

Склеив стекла (фото 7), вставил их в оправу из одного из удлинительных колец и обрезка гофрированного шланга. Получилась такая вот конструкция (фото 8). Внизу видно оставленное отверстие для заливки жидкости.

Фото 9. Использовались подручные материалы и эпоксидный клей:
выпуклое стекло от сгоревшей лампы и стекляшка от CD кассеты.

А теперь посмотрим на снимки, снятые на это устройство с использованием как воды, так и спирта:

Снимок при диафрагме f4 (Вода! Линза выпуклой стороной внутрь)

За водой последовал спирт.

Изготовление Ахромата, затеянное просто из любопытства, порадовало неожиданно великолепным результатом. Ахромат или мениск Шевалье был изобретен в 1840 году. По сути, это мениск, склеенный из двух линз в одну компоненту, и в определенном смысле его тоже можно рассматривать как монокль с более или менее удаленными хроматическими аберрациями.

Рис. 6. Схема ахромата Шевалье.

Фото 10. Ахромат Шевалье.

Такая конструкция (отрицательная линза снаружи), даёт следующие результаты:

Ахромат 70mm, диафрагма f5.6

Ахромат 70mm, диафрагма f5.6

Как видите, у творчества нет границ. Полет фантазии не ограничить - было бы желание. Эта статья может натолкнуть кого-то на необычные эксперименты, а, может быть, кому-то поможет в попытке создания работ наполненных необычным содержанием и столь же необчным исполнением. Если не пропадет интерес, то в следующий раз опубликую еще несколько любопытных конструкций. Например: как сфотографировать солнце! Существует по меньшей мере несколько способов получения снимков светила без риска испортить камеру и глаза и получив при этом огромные увеличения. Заинтриговал? Дерзайте и все получится, мысль-то не остановишь. Удачи в начинаниях!