Простейший объектив и его недостатки

Один из простейших объективов — двояковыпуклая линза. Однако такой объектив обладает рядом существенных недостатков.

Лучи света, падающие на двояковыпуклую линзу, преломляются ее краями значительно сильнее, чем центральной частью (рис. 11). Таким образом, лучи имеют различные точки пересечения. Этот недостаток простой линзы называется сферической аберрацией. Она не дает возможности получить резкого изображения. Сферическая аберрация устраняется путем соединения двух линз, одна из которых собирательная, а другая рассеивающая (рис. 12).

Рис. 11. Сферическая аберрация и уменьшение ее путем диафрагмированием.

Рис. 12. Исправление сферической аберрации.

Второй недостаток простой линзы — кома. Она представляет собой сферическую аберрацию лучей, падающих на линзу под углом к оптической оси (рис. 13). Изображение в этом случае получается вытянутым в виде запятой. Комбинирование собирательной и рассеивающей линз в объективе позволяет исправить этот недостаток.

Рис. 13. Кома.

Техническая природа возникновения этих двух недостатков одна и та же.

Третий недостаток линзы — хроматическая аберрация. Дело в том, что линза так же, как и призма, разлагает лучи света на его составные части, и так как фиолетовые лучи преломляются наиболее сильно, а красные лучи обладают наименьшим преломлением, то, выходя из линзы, различные лучи пересекаются в разных фокусах (рис. 14). В результате этого явления каждая точка изображения будет окружена радужной каемкой. Хроматическая аберрация исправляется комбинированием собирательной и рассеивающей линз из стекол с различными коэффициентами преломления.

Рис. 14. хроматическая аберрация.

F_с, F_ж, F_к — точки пересечения синих, желтых и красных лучей.

Один из наиболее трудно устранимых видов аберрации — астигматизм. Это явление заключается в том, что линза собирает наклонные лучи не в один общий фокус, а в две отдельные плоскости (рис. 15). Изображение перекрестия пучка света получается в виде двух взаимно перпендикулярных прямых. В оптической системе астигматизм устраняется подбором линз и сортов стекол.

Рис. 15. Астигматизм.

Если произвести съемку фотоаппаратом, у которого объективом служит двояковыпуклая линза, то получится негатив, у которого резкое изображение будет только в центре или только по краям. Это явление называется кривизной поля изображения и происходит потому, что резкое изображение образуется не на плоскости, а на сфере (рис. 16).

Рис. 16. Кривизна поля изображения.

Линза, наконец, обладает еще одним недостатком, называемым дисторсией. Этот недостаток заключается в том, что на изображении прямые линии предмета искривляются (рис. 17). Характер искривления зависит от положения диафрагмы. Если диафрагма располагается за линзой, то получается подушкообразная дисторсия, а если диафрагма помещается перед линзой, то будет наблюдаться так называемая бочкообразная дисторсия. Дисторсию устраняют путем симметричного расположения двух линз относительно помещенной между ними диафрагмы.

Рис. 17. Дисторсия.

Простой объектив

К таким объективам, применяемым в фотографии, относятся объективы, состоящие из одной линзы или нескольких линз, склеенных вместе.

Рис. 18. Основные типы фотообъективов.

а — монокль; б — ахромат; в — перископ; г — апланат; д — анастигмат.

Монокль (рис. 18 а) представляет собой собирательную линзу, заключенную в оправу. Этот объектив ставится на самых простых аппаратах и обладает всеми видами недостатков, перечисленных выше. Применялся главным образом при портретных съемках.

Ахромат (рис. 18 б) — объектив, состоящий из двух склеенных между собой линз. В нем устранена хроматическая и уменьшена сферическая аберрация. Он применялся главным образом при ландшафтных съемках.

В настоящее время простые объективы не выпускаются.

Сложный объектив

К группе сложных относятся объективы, состоящие из двух линз или из двух систем линз, закрепленных на противоположных концах оправы. Между линзами крепится диафрагма. Группа сложных объективов подразделяется на симметричные и несимметричные. К симметричным относятся те, у которых передний и задний компоненты одинаковы, а к несимметричным - объективы, у которых передний и задний компоненты различны.

Перископ (рис. 18 в) — симметричный объектив, со стоящий из двух выпукло-вогнутых линз, расположенных симметрично относительно помещенной между ними диафрагмы. В этом объективе устранена только дисторсия. Обычно имеет светосилу порядка 1: 8 - 1: 12.

Апланат (рис. 18 г) — объектив, состоящий из четырех попарно склеенных линз. Между линзами помещается диафрагма. Каждая пара линз может быть использована самостоятельно и действовать как ахромат. При вывинчивании одной пары линз фокусное расстояние увеличивается в два раза. В апланате недостатки простого объектива сведены до минимума.

Анастигмат (рис. 18 д) — наиболее совершенный объектив, у которого устранены все недостатки линзы. Он удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявлявмым к качеству изображения при различных фотографических работах. Анастигматы могут быть симметричными и несимметричными, иметь до восьми линз. Объективы типа анастигмат ставятся на большинстве выпускаемых фотоаппаратов. (это утверждение до сих пор верно)

Универсальный объектив. Анастигматы могут изготовляться как для специального назначения, так и для универсального пользования. Большинство аппаратов, которыми фотолюбители пользуются в своей практической работе, снабжено одним постоянным объективом, позволяющим производить самые разнообразные съемки. Фокусное расстояние такого объектива приблизительно равно диагонали кадра. Этот объектив называют нормальным или универсальным, в отличие от специальных объективов, предназначенных для специальных видов съемок. К объективам специального назначения относятся телеобъективы, широкоугольные, портретные и другие.

Телеобъектив

предназначен для получения изображения крупным планом и съемки удаленных объектов.

Характерная особенность телеобъектива состоит в том, что на пути лучей, прошедших через систему собирательных линз, установлена рассеивающая система, которая отклоняет лучи, в результате чего они пересекаются в фокусе F₂ (рис. 19). Благодаря этому изображение получается дальше и в более крупном масштабе.

Рис. 19. Ход лучей в телеобъективе.

Телеобъективы имеют небольшое поле изображения и малую глубину резкости. Они незаменимы, когда невозможно подойти близко к снимаемому объекту, а изображение нужно получить в крупном масштабе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: