Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
277
статками, состоящими в отсутствии перечисленных выше преимуществ двухлинзового апланата.
Более ста лет тому назад Петцваль рассчитал свой знаменитый и в некоторых отношениях непревзойденный объектив, не утративший своего значения и в наши дни. Схема объектива
Рис. 115.
Петцваля изображена на рис. 115; в объективах малого и среднего размера первые две линзы могут быть склеены бальзамом. Объектив близок к тому, что мы назвали дублетом двухкомпо-нентных систем, а потому в нем можно ожидать некоторого уменьшения вторичного спектра.
В табл. 61 приведены конструктивные элементы одного из рассчитанных в ГОИ объективов Петцваля высокой светосилы.
Таблица 61
/=100; А^і : 2; 5^=50.71; 2и;=23°
Радиус кривизны Толщина Вещество Диаметр свободного
отверстия, мм
[ Лг=+62.45
I ^=14.23 Стекло С20 48.6
1 і?2=-47.97 с/2=0 Бальзам
[ Л3= -47.97
^3=2.37 Стекло С16 48.6
1 Я4-оо
| д5= +88.51 <ї4=43.87 Воздух
III <25=2.96 Стекло С16 52.2
1 Д6=+35.31
^в-3.32 Воздух
( д7=+40.44
IV ^7=14.32 Стекло С20 52.2
1 Д8=—181.30
278
На рис. 116 изображены: во-первых, кривые продольных аберраций объектива для лучей С, В и^, которые дают наглядное представление об остаточной сферической аберрации, а вместе с тем и о сферохроматической аберрации и о вторичном спектре; во-вторых, кривые фокальных поверхностей для лучей меридионального (т) и сагиттального (5) сечений, характеризующие собою астигматизм и кривизну поля объектива; и, в-третьих, кривая (Л^/Г)• 100%, характеризующая дисторсию объектива, выраженную в процентах. Для первых кривых по оси ординат отложены зоны у объектива; для вторых и третьей кривых по оси ординат отложен угол поля зрения ю.
Рис. 116.
Как видим, объектив имеет визуальную коррекцию, а потому в действительности он предназначен не для фотографирования, а для проекции изображений на экран (проекционный объектив).
Если сравнивать данный объектив с эквивалентным двухлин-зовым ахроматом, то окажется, что в нем:
1) вторичный спектр несколько уменьшен;
2) сферохроматическая аберрация уменьшена во много раз;
3) остаточная сферическая аберрация несколько уменьшена;
4) остаточная кома несколько преувеличена;
5) хроматизм увеличения, к сожалению, в объективе не вычислен, а потому и не произведено соответственное сравнение;
6) кривизна поля и астигматизм в объективе Петцваля заметно уменьшены, хотя все еще достаточно велики; эти аберрации в конечном счете и ограничивают полезное поле зрения объектива Петцваля;
7) дисторсия объектива невелика и достигает —0.3% для границы поля зрения; в двухлинзовом ахромате вопреки ожиданиям дисторсия может также оказаться отличной от нуля при столь
279
высокой светосиле объектива и столь больших толщинах его линз.
Имеется возможность несколько изменить конструктивные элементы объектива Петцваля так, чтобы исправить в нем астигматизм. Исправление астигматизма означает, что для некоторой кольцевой зоны поля зрения с углом ш0 астигматизм отсутствует, тогда как на внешних и внутренних зонах поля астигматизм имеет разные знаки и меньшую, нежели прежде, абсолютную величину. На рис. 116 пунктирной кривой показано такое положение кривой хт, при котором астигматизм системы можно считать исправленным (для угла поля ю0) и говорить лишь об остаточном астигматизме. Замечательно, что кривая х8 практически не претерпела изменения при перерасчете объектива. Но в объективе Петцваля такое исправление астигматизма оплачивается довольно дорогой ценой: дисторсия объектива в несколько раз возрастает, как показано пунктирной кривой на третьем графике рис. 116, а кривизна поля несколько увеличивается.
Вопрос о предельном диаметре или предельной светосиле решается в зависимости от технических условий на качество изображения. При этом — общее для объективов правило — с ростом диаметра объектива данной конструкции предельная светосила должна неизбежно снижаться.
Поэтому описанный объектив Петцваля может обладать указанным выше полем 2ш—23° лишь при малом диаметре отверстия или при заниженных требованиях к качеству изображения.
Если бы мы перешли от малого объектива к крупному, то прежде всего следовало бы уменьшить угол поля зрения и остановиться на такой высоте среднего графика рис. 116, на которой астигматизм и кривизна поля не вызывают размытия изображений более допустимого. При этом может оказаться, что кривые астигматизма или дисторсии имеют не наивыгоднейшую форму, а потому желателен дополнительный перерасчет, несколько видоизменяющий конструктивные элементы и улучшающий форму кривых дисторсии или астигматизма.
Таким же образом потребовался бы перерасчет конструктивных элементов, если бы мы захотели уменьшить относительное отверстие объектива. Действительно, кривые первого графика рис. 116 близки к оптимуму лишь для заданного относительного отверстия; если же мы, например, уменьшим его вдвое (горизонтальный пунктир), то объектив окажется сферически и хроматически недокорректированным. Такой объектив дает изображения не только не худшие, но даже лучшие, чем первоначальный объектив; однако он будет еще очень далек от оптимума, соответствующего новой пониженной светосиле, а потому его следует перерассчитать.
