Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
фотографических объективов, для объективов, близких по конструкции к симметричным, и для объективов с малой толщиною углы ял и я/ одинаковы или почти одинаковы в обоих пространствах. На рис. 216 внизу представлен мениск с фокусным расстоянием /', равным 100 мм, с диафрагмой впереди Pi Р%> вверху изображены кривые расстояний точек схождения обоих сечений астигматического пучка от гауссовой плоскости в зависимости от углов, образуемых главными лучами с осью этой линзы; мениск применяется как простейший фотографический объектив. Кривые—меридиональная и сагиттальная — обнаруживают, что астигматизм мениска не очень велик в пределах почти до 12—15°, но обе поверхности сильно изогнуты; вследствие этого изображение на плоской светочувствительной пластинке не может быть одинаково резким во всех частях картины.
В тех случаях, когда к оптической системе не предъявляется высоких требований в отношении резкости изображений и когда желательна
Рг
Р
\
Рис. 216.
f
410 Глава X. Маображенил, даваемые оптическими системами, и их погрешности
простота конструкции системы, от исправления астигматизма можно отказаться, если обе фокальные поверхности располагаются более или менее симметрично по обе стороны плоскости гауссова изображения; тогда в этой последней плоскости может получиться удовлетворительное изображение одинаковой, хотя н несовершенной, резкости по всему полю. Примером может служить ландшафтная ахроматическая линза с диафрагмой впереди (см. схему на рис. 165). Кривые меридиональных (т) н сагиттальных (s) фокусов, изображенные на рис. 217 для подобной линзы с фокусным расстоянием 100 мм, показывают значительную астигматическую разность по всему полю зрения, но обе кривые расположены по обе стороны оси ординат; это — случай плоского изображения в условном или переносном смысле.
Кривые рис. 218 относятся к объективу с фокусным расстоянием 100 мм типа „Апланат", схема которого изображена на рис. 168; из рисунка ясно, что объектив совершенно не исправлен в отношении астигматизма;
средняя между обеими астигматическими поверхностями поверхность обладаэт значительным искривлением, вследствие чего невозможно получить изображение на плоскости с одинаковою резкостью в центре поля зрения и на краях его.
В случаях, когда необходимо иметь изображения большой резкости по всему полю, применяются сложные оптические системы, у которых подбором радиусов поверхностей, увеличением числа их и применением особых сортов стекла достигают уничтожения астигматизма для какого-нибудь определенного значения угла я/ и значительного уменьшения астигматической разности для других значений этого угла. Полного уничтожения астигматизма для нескольких значений угла ги' обыкновенно получить не удается; в некоторых случаях астигматизм устраняется для двух значений угла w'. Одновременно достигают того, что обе поверхности меридиональных и сагиттальных фокусов» располагаясь близко одна к другой, мало отступают от плоскости; вследствие этого можно найти такую плоскость в пространстве изображений, что изображения по всему полю зрения имеют хорошую резкость. Такие совершенные оптические системы с исправленным астигматизмом называются анастигматическими или анастигматами. На рис. 219 изображены обе астигматические кривые для одного из самых распространенных анастиг-
О
Рис. 217.
Рис. 218.
§ 123. Дисторсия изображений
411
патов типа „Тессар“ фирмы Карл Цейсс; в СССР объективы этого типа носят название „Инду стар". Фокусное расстояние объектива равно 100 мм; астигматизм совершенно исправлен для угла около 23°; в пределах до 27° астигматизм вообще невелик, и потому объектив дает хорошее плоское изображение; поле зрения объектива доведено до 55°.
Для правильной оценки значения астигматических кривых необходимо иметь в виду, что эти кривые относятся к элементарным пучкам, для которых главные лучи служат осями и которые имеют бесконечно малые телесные углы; в действительности оптические системы имеют действующие диафрагмы конечных размеров и иногда весьма значительных по отношению к фокусному расстоянию. Ход лучей, входящих в состав широких пучков, может быть различен при похожих кривых элементарных пучков у различных систем, и потому сравнительная оценка систем не может основываться только на сравнении кривых элементарных
пучков. Ряс. 219.
§123. Дисторсия изображений
В §97 было установлено понятие ортоскопии, т. е. свойства оптической системы давать изображения, геометрически подобные изображаемым плоским фигурам или проективному изображению пространства в плоскости наведения. .Если главные лучи системы образуют конечные углы с оптической осью системы, то изображения, даваемые даже узкими пучками лучей, обыкновенно не вполне подобны фигурам плоскости наведения, так как правая часть формулы (97,2), определяющей масштаб подобия (линейное увеличение), обыкновенно принимает различные значения для различных углов го (рис. 176). Происходит это прежде всего потому, что ур — угловое увеличение в зрачках системы—не остается постоянным для различных углов я»; кроме того, вследствие сферической аберрации в центре выходного зрачка Р' расстояние р' часто бывает различным для различных главных лучей. Таким образом величина (i в формуле (97,2) часто оказывается различной для различных углов го и го', вследствие чего изображение, даваемое системою, искажается; это искажение называют дисторсией. Если обозначить линейное увеличение для бесконечно малых углов го знаком ро, а увеличение для какого-нибудь конечного угла го знаком то за меру дисторсии можно
