ОБЪЕКТИВ

ОБЪЕКТИВ обращённая к объекту часть
оптич. системы или самостоят, оптич. система, формирующая действительное
изображение
оптическое объекта. Это изображение либо рассматривают визуально в
окуляр,
либо получают на плоской (реже искривлённой) поверхности (фотографического
светочувствит. слоя, фотокатода передающей телевизионной трубки или электронно-оптического
преобразователя,
матового стекла или экрана). Конструктивно О. могут
быть разделены на три класса: наиболее распространённые линзовые (рефракторы,
диоптрические); зеркальные (рефлекторы, катоптрические); зеркально-линзовые
(ката диоптрические; подробно о них см. в ст. Зеркально-линзовые системы).
По назначению О. делятся: на О. зрительных труб и телескопов,
к-рые дают уменьшенное изображение; О. микроскопов -увеличенное
изображение; фотографические и проекционные О., дающие в зависимости от
конструкции и способа применения уменьшенное или увеличенное изображение.

Важнейшими оптич. характеристиками О. являются:
фокусное расстояние (см. Кардинальные точки оптической системы,
Фокус
в
оптике), к-рое при заданном удалении объекта от О. определяет
увеличение
оптическое О.; диаметр входного зрачка О. (см. Диафрагма
в оптике);
относительное отверстие и выражающаяся через него светосила
О.;
поле
зрения О. Качество формируемого О. изображения характеризуют:
разрешающая
способность О., коэффициент передачи контраста, коэффициенты интегрального
и спектрального пропускания
света, коэффициент светорассеяния в
О., падение освещённости по полю изображения.

Объективы зрительных труб и телескопов.
Расстояние до объектов, изображаемых такими О., предполагается очень (практически
бесконечно) большим. Поэтому объекты характеризуют не линейными, а угловыми
размерами. Соответственно, характеристиками О. данной группы служат угловое
увеличение у, угловая разрешающая способность a и угол поля зрения
2w = 2w' /y, где 2w' - угол поля зрения следующей за О. части оптич. системы
(обычно окуляра). В свою очередь, у = fгде
f-
фокусное расстояние О., fпереднее фокусное расстояние
последующей части системы. Разрешающая способность О. в угловых секундах
определяется по формуле а" = 120"/D,
где D - выраженный в мм
диаметр
входного зрачка О. (чаще всего им является оправа О.). Освещённость изображения
(светосила О.) пропорциональна квадрату относит, отверстия
(D/f2.

О. измерит, и наблюдат. зрительных труб
и геодезич. приборов имеют входные зрачки диаметром неск. см. Малость
поля зрения (не более 10-15^o, обычно меньше) большинства зрит,
труб позволяет использовать О. сравнительно простых конструкций: линзовые
О. состоят, как правило, из двух склеенных линз и исправлены лишь в отношении
сферической
аберрации и хроматической аберрации. Менее употребительны О.
из трёх и более линз, в к-рых исправлены также кома и нек-рые др.
аберрации
оптических систем. К 70-м гг. 20 в. в геодезич. приборах начали использоваться
менисковые
системы Максутова. Относительные отверстия О. наблюдательных труб и
геодезических приборов варьируют в широких пределах (примерно от 1 : 20
до 1 : 5).

Диаметры линзовых и зеркально-линзовых
О. телескопов 0,5-1 м (макс. D = 1,4 м). В рефракторах
используются
двухлинзовые О. (также с исправлением лишь сферич. и хроматин, аберраций).
В астрографах, предназначенных для фотографирования звёздного неба,-
трёх- и четырёхлинзовые О.; в них, как правило, исправляются все аберрации,
за исключением кривизны поля. Угол поля зрения О. астрографов достигает
6°; у двухлинзовых О. рефракторов он обычно тем меньше, чем больше их диаметр,
составляя у самых больших менее 1 °. Относит, отверстия больших рефракторов
1 : 20 - 1 : 10, у астрографов они больше, доходя до 1 : 1,4- 1 : 1,2.
В Шмидта телескопах и менисковых системах Максутова поле зрения
достигает 5° при относит, отверстии ок. 1 : 3. Наибольший О. зеркального
телескопа имеет D = 5 м (рефлектор с параболич. зеркалом
в обсерватории им. Хейла на г. Маунт-Паломар, США); в СССР строится рефлектор
с параболич. зеркалом диаметром ок. 6 м. Поле зрения таких О. не
превышает неск. угловых минут; у О. телескопов, построенных по схеме
Ричи
- Кретъена системы рефлектора с гиперболич. гл. зеркалом,- до 1°. Аберрации
подобных О. (кроме хроматич. и сферич.) значительны и исправляются введением
дополнит, (коррекционных) линз и зеркал, т. н. компенсаторов. О. совр.
крупных рефлекторов позволяют осуществлять смену вспомогат. зеркал, обеспечивая
возможность работы при относит, отверстиях ок. 1:4, 1:10, 1 : 30.

К астрономич. О. относятся также О., применяемые
в системах наблюдения за искусственными спутниками Земли (т. н.
спутниковых камерах) и для фотографирования тел, движущихся в верхних слоях
атмосферы (напр., метеоров). По своим характеристикам они близки, с одной
стороны, к О. астрографов, с др. стороны - к нек-рым типам фото-графич.
О. В них исправляются все аберрации, за исключением кривизны поля, угол
поля зрения может достигать 30°, относит, отверстия обычно велики (до 1
: 1,2). Типичным примером может служить О. "Астродар" спутниковой камеры,
построенной по системе Максутова, отличающийся тем, что все его преломляющие
и отражающие поверхности сферичны и при этом концентричны. Эффективный
диаметр этого О.- 50 см, f 70 см (следовательно, относит,
отверстие 1 : 1,4); поле зрения составляет 5° X 30°.

Фотографические объективы (к ним относятся
и О., применяемые при киносъёмке и репродуцировании) отличаются от О. предыдущей
группы тем, что изображения, даваемые ими, должны быть резкими до края
фотоплёнки (или иного приёмника), размеры к-рой могут быть сравнительно
велики. Поэтому угол поля зрения резкого изображения у таких О. значительно
больше, чем у О. зрит, труб,- свыше 50°. Чтобы добиться резкости и высокого
контраста неискажённого плоского изображения при больших углах поля зрения,
необходимо тщательно исправлять все осн. аберрации (сферическую, хроматическую,
кому, астигматизм, дисторсию, кривизну поля), а в ряде случаев -
и наиболее существенные аберрации высшего порядка. Это приводит к значительному
усложнению конструкции, тем большему, чем больше относит, отверстие и угол
поля зрения [число линз и зеркал увеличивается и (или) их форма усложняется].
На рис. 1 изображено неск. схем наиболее известных линзовых фотообъективов.
О., построенные по одной оптич. схеме, могут иметь различные оптич. характеристики
(фокусное расстояние, относит, отверстие, угол поля зрения) и применяться
для различных целей.

По назначению фотографич. О. разделяют
на О., применяемые в любительской и профессиональной фотографии и кинематографии,
репродукционные, телевизионные, аэрофотосъёмочные, флюорографические, астрографические
и др., а также О. для невидимых областей спектра - инфракрасной и ультрафиолетовой.
Среди О. одного и того же назначения различают нормальные, или универсальные,
светосильные, широкоугольные и длиннофокусные, или телеобъективы.
Наиболее
широко используются нормальные (универсальные) О. Это, как правило, анастигматы,
обеспечивающие
резкое плоское изображение при умеренно больших относит, отверстии и поле
зрения. Их фокусные расстояния 40-150 мм, относит, отверстия -
1 : 1,8 - 1:4, угол поля зрения в среднем ок. 50°. Светосильные О. с относит,
отверстиями от 1 : 1,8 до 1 : 0,9 (в нек-рых конструкциях, в частности
в зеркально-линзовых,- до 1 : 0,8) используют для фотографирования в условиях
пониженной освещённости; их поле зрения обычно меньше, чем у универсальных.
Широкоугольные О. обладают углом поля зрения, превышающим 60° и доходящим
у нек-рых из них до 180° (напр., показанный на рис. 1 объектив Гилля имеет
поле зрения 180° при относит, отверстии 1:22). Особенно важную роль такие
О. играют в аэрофотосъёмке.
Фокусные расстояния широкоугольных О.
обычно в пределах от 100 до 500
мм; их относит, отверстия характеризуются
средними и малыми значениями (1:5,6 и ниже). В них трудно исправлять такие
аберрации, как дисторсия, кривизна поля и астигматизм. О. с исправленной
дисторсией наз. ортоскопическими. У О. с углом поля зрения, приближающимся
к 180° (от ок. 120° до 180°), дисторсию не исправляют (она отчасти может
быть исправлена при печатании снимков спец. О.). Для формируемых этими
(т. н. дисторсирующими) О. изображений характерны значит, перспективные
искажения. Такие О. применяются, напр., для создания особых композиций
при фотосъёмке архитектурных ансамблей и ландшафтов. Чем больше поле зрения,
тем более резко к его краю падает освещённость изображения (пропорционально
косинусу четвёртой степени от половины угла поля зрения). В О. для любительской
и профессиональной фотографии неравномерность освещённости корригируется
при расчёте аберраций О.; у др. типов фотообъективов освещённость выравнивается
с помощью спец. фильтров.
Рис. 1. Линзовые фотографические
объективы.

К длиннофокусным относятся О., фокусное
расстояние которых превышает трёхкратную величину линейного поля зрения
(для б. ч. фотографич. О. это 100-2000 мм). Длиннофокусные О. применяются
для съёмки удалённых объектов в крупном масштабе; их поле зрения обычно
менее 30°, а относит, отверстие не превышает 1 : 4,5 - 1 : 5,6.

Одинаково хорошее исправление всех аберраций
фотографич. О. представляет собой чрезвычайно трудную задачу, особенно
у светосильных, широкоугольных и спец. О. Поэтому находят компромиссные
решения, меняя требования к исправлению аберраций в зависимости от назначения
О.: напр., в светосильных фотографич. О. менее тщательно исправляют т.
н. полевые аберрации, но при этом уменьшают поле зрения; в случае О. с
большими фокусными расстояниями принимают особые меры для исправления хроматич.
аберраций и т. д.

Выбор освещённости в плоскости изображения
фотообъектива зависит от яркости объекта, чувствительности фотоматериала
или иного приёмника света и требуемой глубины изображаемого пространства
(глубины
резкости). Изменение освещённости осуществляется путём изменения относит,
отверстия О. с помощью диафрагмы переменного диаметра, напр, ирисовой
диафрагмы. На оправе О. имеется шкала, по к-рой устанавливают нужное
относит, отверстие (характеризуя О., обычно указывают макс, значение этого
отверстия). Освещённость плоскости изображения пропорциональна квадрату
отношения диаметра входного зрачка О. к его фокусному расстоянию- т. н.
геометрической светосиле О. Умножение этой величины на коэффициент, определяемый
потерями световой энергии при прохождении через О. (на поглощение в толще
стекла и отражение от оптич. поверхностей), даёт физическую светосилу О.
Для увеличения физич. светосилы (т. е. для уменьшения потерь света) совр.
фотографич. О. просветляют (см. Просветление оптики). Подбор спец.
просветляющих - однослойных и многослойных - покрытий позволяет не только
повысить интегральное пропускание О., но и сбалансировать спектральное
пропускание в соответствии со спектральной чувствительностью трёх слоев
цветной обратимой плёнки. Это обеспечивает правильное воспроизведение цветов
объектов, изображаемых на таких плёнках.

Широко применяются т. н. панкратические
О. с переменным фокусным расстоянием (таковы мн. киносъёмочные объективы);
изменение этого расстояния осуществляется перемещением отд. компонентов
О., при к-ром его относит, отверстие обычно остаётся неизменным. Подобные
О., в частности, позволяют менять масштаб изображения без изменения положения
объекта и плоскости изображения (при смещении компонент О. и изменении
его фокусного расстояния меняется положение главных плоскостей О.; см.
Кардинальные
точки оптической системы). По своим оптико-коррекционным свойствам
О. с переменным фокусным расстоянием делятся на две группы: 1)вариообъективы,
оптич. схема к-рых корригируется в отношении всех аберраций как единое
целое; 2) трансфокаторы - системы, состоящие из собственно О. и
устанавливаемой перед ним афокальной насадки, аберрации к-рой исправляются
отдельно. Получение изображений высокого качества в панкратич. О. достигается
за счёт увеличения числа линз и компонент. Такие О.- сложные системы, состоящие
из 11-20 линз.

Проекционные О. однотипны с фотографическими,
отличаясь от них в принципе лишь обратным направлением лучей света. По
типу проекции они делятся на О. для диапроекции в проходящем свете и О.
для эпипроекции в отражённом свете (см. Кинопроекционный объектив, Проекционный
аппарат). Особую подгруппу, также относимую к фотообъективам, составляют
репродукционные О., применяемые для получения изображений плоских предметов,
чертежей, карт и т. п.

Проекционные О., репродукционные О. и фотообъективы,
используемые на малых удалениях от объекта, характеризуют не угловым, а
линейным увеличением (масштабом изображения в собственном смысле), линейными
размерами поля зрения и числовой апертурой. В этом отношении они
сходны с О. микроскопов.