Йозеф Петцвал е смятан е за един от основоположниците на геометричната оптика, съвременната фотография и кинематография. Потретният обектив, изнамерен от него, е изобретение от световно значение.

Йозеф Максимилиан Петцвал (слов. Jozef Maximilián Petzval, унг. Josef Maximilian Petzval) е роден на 6 януари 1807 г. в град Спишска Бела, Кралство Унгария, Австрийска империя (днес градът е част от Словакия). Фамилното име на Петцвал се среща и записано по други начини – Pecval, Peczival или Pecivál. Родният му град Спишска Бела понякога пък се среща записан с унгарското му име – Шепесбела (унг. Szepesbéla).

Етническата прнадлежност на Петцвал е неясна. Бащата му Йохан (Ян) Фридрих Петцвал, който е роден в село Лоденице, в историческата област Моравия (днес част от Чешката република), е бил учител по немски език в евангелско училище в Спишска Бела, а също и органист и диригент, ползвал се е с репутация на изявен механик. Майка му Сузане (Зузана) Кройцман, потомка на емигрирали немци, е родена в Спишска Бела. Семейството има шест деца (всъщност седем, но едно умира като бебе) - трима сина и три дъщери. През 1824 г. бащата на Йозеф получава два патента: единият за усъвършенстване на часовник с махало, а другият за „полиграф“ (пишеща машина). Братът на Йозеф Петцвал, Ото Петцвал впоследствие става професор по математик, инженер и астроном.

Поради проблеми в църквата си бащата Йохан е трябвало да напусне Спишска Бела и през 1815 г. семейството се премества в Кесмарк. Първоначално Йозеф учи в началното училище в град Кежмарок. През 1820 г. баща му получава работа в град Левоча и Йозеф учи в тамошната гимназия. В четвърти клас той почти се проваля по математика. Има определени проблеми и с изучаването на унгарския език. Учителят на Петцвал казва на баща му, че е по-добре Йозеф да напусне училище и да се заеме със занаят и семейството обмисля да го накара да стане чирак на обущар. Въпреки това, малкият ученик намира интересна книга по математика - „Аналитичен трактат за началото на математиката" (1807) от Матиас Хаузер. Той учи от тази книга през лятото и представянето му се подобрява значително, така че когато се връща в училище през есента, става най-добрият ученик по математика в класа си. След дипломирането си Йозеф Петцвал работи една година като възпитател в аристократично семейство в град Хевеш, Кралство Унгария. Спечелените пари му позволяват да учи в университета в град Пеща. През 1826 г. се записва в Инженерния институт, където през 1828 г. получава инженерна степен. По настояване на професор Волфщайн той получава длъжността градски инженер и като част от длъжността си разработва предложение за изграждане на канал на Дунава, за да предпази градовете Буда и Пеща от повтарящи се наводнения. Предложението му е отхвърлено от градския съвет. През 1830 г. неговите изчисления на язовира спасяват града от наводнение, причинено от разлива на Дунав. Петцвал се записва във Факултета по изкуствата и през 1832 г. получава докторска степен по математика. След това той преподава в този университет първо като асистент, а от 1835 г. изнася лекциите си вече като професор. Отличен математик, Петцвал се занимава се главно с теорията на диференциалните и алгебричните уравнения.

_{Йозеф Петцвал, портрет от 1854 г.}

През 1837 г. започва да преподава математика във Виенския университет, където остава още четиридесет години. Купува си къща с градина на територията на премахнатия манастир на хълма Каленберг. Там той прави собствена работилница за полиране на стъкло.

Петцвал е обичал физическата работа, цепел е сам дърва, бил е отличен фехтовач и боксьор, притежавал е музикален талант. .Живеел е самотно и е извършвал различни експерименти в жилището си. Петцвал е обръщал специално внимание на оптиката, бил е опитен шлайфист на стъкло и фин механик. През 1840 г. той изчислява и конструира обектив с отвор 1: 3,5 (обектив на Петцвал), който след това е използван от производителя на камери Йохан Кристоф Войгтлендер. Този обектив е позволявал да се направи достатъчно контрасна снимка за секунди.

Петцвал прави редица други изобретения в областта на оптиката: проектира конструкцията на осветителни и прожекционни устройства, пейзажна леща (ортоскоп) за широкоформатни камери, бинокулярния телескоп, изобретява театралния бинокъл, усъвършенства микроскопа. Той не осигурява патентна защита за своите изобретения и практическото им използване е подобрявано от производителите на оптика, особено Войгтлендер.

Теоретичните трудове на Петцвал са високо оценени, като например публикацията „Интегриране на линейни диференциални уравнения с постоянен или променлив коефициент“ от 1851 г.

През 1855 г. крадци нахлуват в къщата му и предизвикат пожар, който унищожава много от ръкописите и техническите му скици. Десет години след смъртта му останките от документи са намерени на тавана на къщата.

В книжно издание от 1959 г. Унгарската академия на науките отбелязва спора за етническата принадлежност на Петцвал: „Австрийците казаха, че Пецвал е австриец, чехите се опитаха да докажат чешкия му произход, словаците, твърдят, че е бил словак."

През 1869 г. Петцвал се жени за младата си домакиня, която умира три години по-късно. Йозеф Петцвал умира в бедност на 84-годишна възраст и е погребан в Централното гробище във Виена. Малко преди смъртта си, той изрича следните думи: "Победих светлината, държах я здраво в ръцете си, защото в света има твърде много тъмнина."

Обективът на Петцвал

Портретният обектив, изобретен от Йозеф Петцвал и наричан Обектив на Петцвал, е първият фотографски обектив, който е научно проектиран чрез теоретични изчисления. Създаден е за участие в състезание, организирано от Société d'Encouragement pour l'Industrie Nationale за проектиране на ярък портретен обектив дагеротип, който значително намалява времето на експозиция на снимките. 32-годишният Петцвал решава да приеме предизвикателството и да се включи в състезанието. Той е първият, който проектира обектива си с помощта на математически метод, изчислявайки теоретичните му показатели преди да бъде направен.

_{Обективът на Петцвал}

Петцвал проектира и конструира две версии на обектива си. Най-известната е ярка, портретна леща с минимална бленда f / 3,7, докато втората конструкция е по-малко известна, широкоъгълна леща с f / 8,7. Въпреки безпрецедентните по това време параметри, обективът на Петцвал не спечелва състезанието, за което е проектиран.

Обективът на Петцвал се състои от две дублетни лещи и една мембрана. Предната леща е добре коригирана за сферични аберации, но въвежда кома (явление, което се получава при обект, отдалечен от оптичната ос. Получава се светещо петно с формата на комета ). Вторият дублет коригира този проблем, а позицията на диафрагмата коригира по-голямата част от астигматизма.Това обаче води до допълнително изкривяване на полето и винетиране (засенчване).

Петцвал за първи път изчислява състава на лещите въз основа на оптични закони, докато преди това оптиците са шлифовали лещи въз основа на емпирични стойности. Ерцхерцогът Лудвиг Австрийски (главнокомандващ артилерията на Австро-Унгария) му предоставя 8 артилеристи и 3 ефрейтори за изчисленията, тъй като артилерията тогаво е една от малкото професии, в които по това време биват правени математически изчисления.

В обектива на Петцвал кривината на полето на изображението не може да бъде коригирана. В резултат на това се осигурява висока острота само за централната част на кадъра.

Този тип обектив, предложен от Йозеф Петцвал като „портретен“ обектив, революционизира дагеротипа, изобретен година по-рано. Светлинната ефективност на обектива на Петцвал надминава най-добрите образци по това време с 16 пъти по-голяма яркост, което позволява да се съкрати скоростта на затвора и да се превърне портретната снимка от трудно в относително лесно действие. Ето защо обективът се нарича портретен. С незначителни промени се използва в студийната фотография до началото на 20-ти век.

Изместен от анастигмата, обективът на Петцвал постепенно губи значението си във фотографията, но дизайнът му намира приложение в специални обективи. Например, кинообективи от този тип се предлагат от някои производители (Dallmeyer, Astro-Berlin) до 30-те години на 20-ти век. Кинопрожекционните обективи от типа Петцвал, както с класическата подредба (4 лещи в три групи), така и модифицираните (4 лещи в две групи), биват широко използвани до втората половина на 20-ти век.

Обективът на Петцвал, произведен от немската компанията Войгтлендер и се продава по целия свят, като до 1862 г. са произведени 60 000 броя.

В края на 20-ти век на основата на обектива на Петцвал са разработени някои обективи за художествена фотография и киноснимки. Такъв е, например, "Pentax FA 85 / 2.8 Soft" и "OKS7-50-1".

Използвал се е и като леща в магическите фенери (ранни проектори), а в наши дни - в оптичния елемент на лазерния четец на първите DVD-та.

_{Обектив на Петцвал за филмов проектор}

Признания

През 1849 г. Петцвал става член на Австрийската академия на науките. През 1873 г. е приет за член на Унгарската академия на науките. Награден е с орден „Франциск Йосиф“. През 1881 г. е назначен за почетен член на Съюза на чешките математици.

Бюстът на Петцвал е поставен в аркадата на двора на Виенския университет.

През 1957 г. в Унгария е учредена Мемориалната награда „Йозеф Пеквал“ - награда за постигнат напредък в областта на оптиката, акустиката, филмовите и видеотехнологиите, фината механика, фотохимията и театралните технологии.

През 1964 г. в родното му село Спишска Бела е създаден музей на Йозеф Максимилан Петцвал, фокусиран върху историята на фотографията и кинематографията.

На Йозеф Петцвал е именуван кратер, намиращ се в южното полъкълбо на обратната страна на Луната.

През 1980 г. астероидът (3716 Petzval, 1980 TG) е именуван на Йозеф Петцвал по предложение на Астромичния институт на Словашката академия на науките в Татранска Ломница (част от град Високи Татри).

Името на Йозеф Петцвал носи ледникът Петцвал в Антарктида.

През 1928 г. Австрийският съвет за образование учредява медал на Петцвал, присъждан за специални постижения в областта на научната фотография.

В Словакия, Австрия и Унгария има улици, носещи името на Йозеф Петцвал.