Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ОБЪЕКТИВ

ОБЪЕКТИВ

ОБЪЕКТИВ (от лат. objectus - предмет)- оптич. система (или её часть), обращённая к объекту наблюдения или съёмкии создающая реальное, повёрнутое на 180° относительно объекта изображение. <В зависимости от типа используемых оптич. деталей О. разделяют на линзовые, <зеркальные, зеркально-линзовые и киноформные. Наиб. распространение получилилинзовые О., обладающие широкими возможностями для получения разнообразныххарактеристик, что достигается увеличением кол-ва линз. Преимуществом зеркальныхО. является принципиальное отсутствие хроматических аберраций и, <как следствие, возможность использования для работы в области спектра, <ограниченной лишь отражающей способностью зеркальных покрытий. Принципиальныйнедостаток зеркальных и зеркально-линзовых О. - экранирование (затенение)центр. части входного зрачка, за счёт чего ухудшается качество изображенияи возникают дополнит. потери света. В киноформных О. наряду с линзами изеркалами или без них используются киноформы - синтезиров. фазовыеголограммы, аналогичные по своим аберрац. свойствам в монохроматич. светелинзам с асферич. поверхностями. Хроматич. аберрации киноформов не зависятот свойств материала, из к-рого они выполнены, а определяются (аналогично дифракционным решёткам )пространственной частотой структуры и спектральнымдиапазоном. Необычные дисперсионные свойства киноформов позволяют в сочетаниис линзами, выполненными из обычных марок, оптических стёкол, получатьО. апохроматы, обладающие лучшим качеством изображения и более простойконструкцией, чем аналогичные О., содержащие кристаллич. среды и особыемарки оптич. стекла. Применение киноформных О., не содержащих обычных линзи зеркал, возможно лишь в сочетании с лазерами, обладающими высокой монохроматичностью.

Фотографический О. или аналогичные О. <киносъёмочных и телевизионных камер, приборов ночного видения, тепловизоровсоздают преим. уменьшенные изображения удалённых объектов на слое светочувствит. <материала или на фотоэлектрич. приёмнике - телевизионной трубке, матрицеили линейке фотоприёмников, фотокатоде электронно-оптич. прибора. Масштабизображения пропорционален f' - фокусному расстоянию О., а освещённостьобратно пропорц. квадрату диафрагменного числа К (К= f'/D, где D- диам. входного зрачка). Величину 1/К наз. относительным отверстием, <а её квадрат - светосилой. Предельное значение диафрагменного числа, <при к-ром возможно исправление аберраций, составляет K = 0,5, реальнодостигнутые значения K0,6,подавляющее большинство фотогр. О. имеют 3 > К 1,2.Фотогр. разрешающая способность N _ф фото- и кинообъективовзависит от коррекции аберраций, а также от разрешающей способности N_c светочувствит. <слоя и может быть вычислена по приближённой ф-ле 1/N _ф 1/N₀+ 1/N_c, где N₀ - визуальная разрешающаяспособность О. Для совр. фотообъективов N _ф достигает50 мм ^-1 в центре поля и 30 мм ^-1 для края при съёмкена фотоплёнке КН-1 (кинонегатив). Часть пространства или плоскости, точкик-рой изображаются О. с требуемым качеством, характеризуются угловым полем- плоским углом соответствующим телесному углу, соосному с оптич. осью и вершиной в центревходного зрачка. Угл. поле О. совр. фотоаппаратов составляет от 40° до70°, аэрофотосъёмочных О. достигает 140°. На рис. 1 представлена оптич. <схема совр. О. "Минитар" (f' = 32 мм, К =2,8;=68°) малогабаритного фотоаппарата с форматом кадра 24 мм X 36 мм. О. телевизионныхкамер и приборов ночного видения не отличаются принципиально от фотообъективов. <В О. тепловизоров, работающих в дальней (8 - 14 мкм) ИК-области спектра, <используются оптич. материалы, обладающие показателями преломления .2 (германий, селенид цинка, халькогенидные стёкла), что позволяетуменьшить кол-во линз по сравнению с аналогичными по характеристикам О. <для видимой или ближней ИК-областей спектра. Малая дисперсия Ge позволяетсоздавать О., все линзы к-рых выполнены из этого материала, не принимаяспец. мер для устранения хроматич. аберраций. Использование асферич. поверхностейгерманиевых линз позволяет сократить кол-во линз в О., имеющих К 1,5,до двух.

О. микроскопа - важнейшая часть его оптич. <системы, создающая увелич. изображение объекта наблюдения в передней фокальнойплоскости окуляра. Масштаб изображения обратно пропорционален фокусномурасстоянию О. и составляет примерно от 1,5 до 100 крат. Предел разрешениямикроскопа - мин. расстояние между центрами светящихся точек объекта, видимых раздельно, <определяется дифракц. явлениями в О. и вычисляется по ф-ле где А - числовая апертура О., равная произведению показателя преломлениясреды, находящейся между объектом и О., на синус апертурного угла. ДляО. микроскопов 0,03 А 1,4;диаметр поля изображения - от 18 мм до 32 мм. Простейшие О. микроскоповсоздают изображение, обладающее значит. кривизной, в результате чего припереходе от наблюдения центр. части поля к его краям необходима перефокусировка.

При фотографировании диаметр резкого изображениясокращается до 6 - 10 мм. Кривизну изображения в т. н. план-объективахустраняют существ. усложнением конструкции: на рис. 2 представлена схемавысокоапертурного ( А= 1,25) планахроматич. О. для металлографич. <микроскопа.

Особую группу образуют панкратические О.(иногда неточно наз. трансфокаторами), фокусное расстояние к-рыхможет плавно изменяться в широких пределах путём перемещения отдельныхлинз или групп их вдоль оптической оси. Такие О. применяются в цветныхпередающих камерах телевидения, в кино- и видеокамерах, а также и в фотоаппаратах. <Соотношение между макс. и мин. значениями фокусного расстояния достигает40 у О. телекамер, (6 - у О. кино- и видеокамер, 3 - у фотогр. О. Кол-волинз в панкратич. О. доходит до 30. Для уменьшения потерь света совр. О. <просветляют (см. Просветление оптики).

О. зрительных труб, биноклей и телескоповсоздают промежуточное изображение удалённых объектов в передней фокальнойплоскости окуляра. При диаметрах О., не превышающих 100 мм, наиб. распространённымявляется О., состоящий из двух склеенных линз. При больших диаметрах линзыне склеиваются. Начиная с диам. 500 - 800 мм используются зеркальные О.,что обусловлено трудностями в получении однородных по показателю преломлениякрупных заготовок оптич. стекла. Макс. диаметр (6 м) имеет О. телескопаСпециальной астр. обсерватории АН СССР на Северном Кавказе. Диафрагменныечисла О. телескопов, как правило, К 3;угл. поля предел разрешения - мин. угол (всекундах) между светящимися равнояркими точками (напр., звёздами), к-рыевидны раздельно, определяется по ф-ле:=140/D, где D измеряется в мм.

Проекционные О. создают увелич. изображенияплоских объектов (кинокадров, слайдов, микрофильмов, кинескопов телевизоров)на отражающих и иросветных экранах. Оптич. системы этих О. аналогичны фотогр. <О., но обычно обладают меньшими угл. полями и меньшими диафрагменными числами( К 1,8).

Репродукционные О., используемые в репрографиии для фотолитографии при произ-ве микроэлектронных схем, создают уменьш. <изображения плоских оригиналов чертежей, текстов, рисунков, шаблонов; обладаютповышенной разрешающей способностью, определяемой дифракцией и достигающей1500 мм ^-1 для фотолитографич. О. и 150 мм ^-1 для репрографич. <О.

Столь высокие значения достигаются у первыхза счёт существенного усложнения оптич. системы, у вторых за счёт сравнительномалых угл. полей и числовой апертуры. Оптическая схема О. для фотолитографиис разрешением ~ 1000 мм ^-1 на поле диам. 14 мм представлена нарис. 3.

Лит.: Тудоровский А. И., Теорияоптических приборов, 2 изд., ч. 1 - 2, М. - Л., 1948 - 52; Слюсарев Г. <Г., Методы расчета оптических систем, 2 изд., Л., 1969.

А. П. Грамматин.