БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ОБ)
К астрономическим 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 (например, метеоров). По своим характеристикам они близки, с одной стороны, к О. астрографов, с др. стороны — к некоторым типам фотографических О. В них исправляются все аберрации, за исключением кривизны поля, угол поля зрения может достигать 30°, относительного 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, относительное отверстие 1: 1,4); поле зрения составляет 5° ´ 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 которой могут быть сравнительно велики. Поэтому угол поля зрения резкого изображения у таких О. значительно больше, чем у О. зрительных труб, — свыше 50°. Чтобы добиться резкости и высокого контраста неискажённого плоского изображения при больших углах поля зрения, необходимо тщательно исправлять все основные 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 относительное отверстие и угол поля зрения [число линз и зеркал увеличивается и (или) их форма усложняется]. На рис. 1 изображено несколько схем наиболее известных линзовых фотообъективов. О., построенные по одной оптической схеме, могут иметь различные оптические характеристики (фокусное расстояние, относительное отверстие, угол поля зрения) и применяться для различных целей.
По назначению фотографические 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 большом относительном отверстии и поле зрения. Их фокусные расстояния ~ 40—150 мм, относительные отверстия — 1 : 1,8 — 1 : 4, угол поля зрения в среднем около 50°. Светосильные О. с относительными отверстиями от 1 : 1,8 до 1 : 0,9 (в некоторых 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 некоторых из них до 180° (например, показанный на рис. 1 объектив Гилля имеет поле зрения 180° при относительном отверстии 1 : 22). Особенно важную роль такие О. играют в аэрофотосъёмке. Фокусные расстояния широкоугольных О. обычно в пределах от 100 до 500 мм; их относительного 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 называется ортоскопическими. У О. с углом поля зрения, приближающимся к 180° (от около 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 значительные перспективные искажения. Такие О. применяются, например, 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 специальных фильтров.
К длиннофокусным относятся О., фокусное расстояние которых превышает трёхкратную величину линейного поля зрения (для большей части фотографических О. это 100—2000 мм). Длиннофокусные О. применяются для съёмки удалённых объектов в крупном масштабе; их поле зрения обычно менее 30°, а относительное отверстие не превышает 1 : 4,5 — 1 : 5,6.
Одинаково хорошее исправление всех аберраций фотографических О. представляет собой чрезвычайно трудную задачу, особенно у светосильных, широкоугольных и специальных О. Поэтому находят компромиссные решения, меняя требования к исправлению аберраций в зависимости от назначения О.: например, в светосильных фотографических 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 хроматических 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 относительного отверстия О. с помощью диафрагмы переменного диаметра, например ирисовой диафрагмы. На оправе О. имеется шкала, по которой устанавливают нужное относительное отверстие (характеризуя О., обычно указывают максимальное 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 оптических поверхностей), даёт физическую светосилу О. Для увеличения физической светосилы (т. е. для уменьшения потерь света) современные фотографические О. просветляют (см. Просветление оптики). Подбор специальных 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 многие киносъёмочные объективы); изменение этого расстояния осуществляется перемещением отдельных компонентов О., при котором его относительное 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, оптическая схема которых корригируется в отношении всех аберраций как единое целое; 2) трансфокаторы — системы, состоящие из собственно О. и устанавливаемой перед ним афокальной насадки, аберрации которой исправляются отдельно. Получение изображений высокого качества в панкратическом 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.
Объективы микроскопов отличает расположение в непосредственной близости от объекта. Их фокусные расстояния невелики — от 30—40 мм до 2 мм. К основным оптическим характеристикам О. микроскопов относятся: числовая апертура А, равная n1sin u1, где n1 — преломления показатель среды, в которой находится объект, u1 — половина угла раствора светового пучка, попадающего в О. из точки объекта, лежащей на оптической оси О.; линейное увеличение b; линейные размеры 2l поля зрения, резко изображаемого О.; расстояние от плоскости объекта до плоскости изображения. Величина А определяет как освещённость изображения, прямо пропорциональную А2, так и линейный предел разрешения микроскопа, т. е. наименьшее различаемое расстояние на объекте, равное для самосветящихся объектов (в предположении, что аберрации отсутствуют) e = 0,51 g/A, где g — длина волны света. Если объект находится в воздухе (n = 1, «сухой» О.), то А не может превышать 1 (фактически не более 0,9). Помещая объект в сильно преломляющую (n > 1) жидкость, т. н. иммерсию, примыкающую к поверхности первой линзы О., добиваются того, что А достигает 1,4—1,6 (см. Иммерсионная система). b современных микроскопов доходит до 90—100 ´; полное увеличение микроскопа Г = bГ¢, где Г¢ — угловое увеличение окуляра. Линейное поле 2l связано с диаметром D диафрагмы поля зрения окуляра соотношением 2l = D/b. По мере увеличения А и b растет сложность конструкции О., поскольку требования к качеству изображения очень велики — разрешающая способность О. практически не должна отличаться от приведённой выше для идеального (безаберрационного) О. Этому условию удовлетворяют конструкции наиболее совершенных О. микроскопов —т. н. планахроматов и планапохроматов. На рис. 2 приведена схема одного из лучших планапохроматов советского производства. (Более подробно см. статьи Зеркально-линзовые системы; Микроскоп, разделы: Оптическая схема, принцип действия, увеличение и разрешающая способность микроскопа и Основные узлы микроскопа.)
