Рис. 3.21. Ход главного луча в зависимости от положения апертурной диафрагмы: а) изменение положения главного луча и величины изобра­ жения при каждом наведении на предмет, если апертурной диафрагмой является оправа объектива; б) независимость хода главного луча от по­ ложения плоскости наведения при телецентрическом ходе главного луча.

установкой апертурной диафрагмы (АД) в задней фокальной плоскости объектива микроскопа (рис. 3.21, б) В этом случае главный луч идет в пространстве предметов параллельно оптиче­ ской оси для всех плоскостей наведения в интервале ±Дг. При наведении в пределах ±Дг на любую плоскость, отличную от предметной, оптическая система дает резкое изображение; Дz — параллакс в пределах этой области.

Такой ход главного луча в пространстве предметов называется телецентрическим (от гр. tele — далеко + центр). Он позволяет

устранить влияние параллакса на отсчет. Так как АД расположена в задней фокальной плоскости объектива, то входной зрачок (.Вх.зр.) в отсчетном микроскопе находится в бесконечности.

Выходной зрачок микроскопа является изображением апертур­ ной диафрагмы (АД) через окуляр. Он расположен позади точки F0K окуляра. Его положение определяет главный луч (рис.3.20). Линейное поле микроскопа — удвоенный размер предмета 2у. Линейное поле окуляра — диаметр полевой диафрагмы.

3.2.7. Фотообъектив

Фотообъектив предназначен для получения действительных изображений предметов на светочувствительном материале, фо­ токатоде телевизионного приемника или электронно-оптического

диафрагменное число. Апертурная диафрагма в большинстве слу­ чаев расположена между линзами (или компонентами) фотообъ­ ектива. Входным зрачком является ее мнимое изображение, да­ ваемое частью объектива, стоящей впереди диафрагмы, а выход­ ным зрачком — мнимое изображение, даваемое частью объекти­ ва, расположенной позади апертурной диафрагмы.

Апертурная диафрагма (обычно ирисовая) в фотообъективах применяется для плавного изменения диаметра с целью измене­ ния освещенности изображения. Относительное отверстие фото­ объектива может плавно меняться с помощью ирисовой (от гр. iris — радуга) диафрагмы, которая является апертурной. Эта диа­ фрагма (рис.3.23, а)

состоит из заходящих" друг за друга тонких непрозрачных дугооб­ разных (серпообраз­ ных) пластинок (лепе­ стков) (рис.3.23, б), образующих прибли­ зительно круглое от­ верстие. Название диафрагмы произош­ ло из-за формы пла­ стинок, напоминаю­ щих форму радуги. С

помощью специального диафрагменного кольца объектива все пластинки одновременно поворачиваются, плавно изменяя отвер­ стие объектива. Эта диафрагма позволяет регулировать освещен­ ность изображения на пленке.

Наклонные пучки лучей, падающие под углом со, ограничива­ ются оправами линз, поэтому лучи, дающие изображение на кра­ ях снимка, заполняют только часть выходного зрачка. Происхо­ дит срезание или виньетирование световых пучков, увеличиваю­ щееся к краю снимка.

Полевой диафрагмой является прямоугольная рамка кадра. Од­ нако освещенность изображения на краю поля понижается не только вследствие ограничения пучков лучей оправами линз (виньетирования), но также из-за наклона пучков, идущих от то­ чек предмета, находящихся на краю поля и опирающихся на пол­ ный размер апертурной диафрагмы. Тогда освещенность изобра­

жения по полю Е'а = к,,Е\со^Ф, где ка — коэффициент виньети­ рования; Е'0 — освещенность изображения в центре поля; о — угол поля.

В объективах с нормальным угловым полем (40...65°) коэффи­ циент ка виньетирования допускается не более 20...30%. Падение освещенности на краю поля особенно велико в широкоугольных объективах. Для увеличения освещенности на краю поля в этих объективах коэффициент виньетирования делают больше едини­ цы. Это достигается введением аберрационного виньетирования, которое позволяет увеличить ширину наклонных пучков лучей по отношению к ширине осевого пучка.

Дополнительные характеристики фотообъектива — освещен­ ность изображения Е'а по полю, разрешающая способность N, функция передачи модуляции (ФПМ), длина заднего фокального отрезка s'F', спектральный т,_ и интегральный т коэффициенты пропускания, коэффициент виньетирования к„, ортоскопичность Ду'. Задний отрезок s ' фотообъектива — расстояние от опорного торца посадочного диаме,тра или резьбы фотообъектива до его фокальной плоскости. Интегральный коэффициент т пропуска­ ния — отношение светового потока, прошедшего через объектив, к световому потоку Ф, падающему на него: т = Ф /Ф .

Критерий добротности Ст оптической схемы фотообъектива,

или инвариант Волосова: Ст= < 0,22...0,24 где / ' — в

мм. Геометрическая светосила фотообъектива — квадрат относи­

тельного отверстия (D /f)2 = (1/К)2 определяет освещенность в плоскости изображения.

Глубина резко изображаемого пространства — расстояние Д ме­ жду двумя плоскостями, в пределах которого диаметры кружков рассеяния в пространстве изображений находятся в пределах раз­ решающей способности глаза.

Глубина резкости — расстояние вдоль оптической оси между точками пространства изображений, которые изображаются в ви­ де кружков рассеяния, не превышающих допустимые значения.

Классификация фотографических объективов проводится по четырем основным признакам:

1. По оптическим схемам различают объективы в зависимости от числа и формы входящих в них компонентов. Для удобства обозначения типа объектива ему присваивают условное наимено­ вание. Например, четырехлинзовые трехкомпонентные нормаль­ ные анастигматы имеют наименование "Индустар"; шестилинзо­ вые четырехкомпонентные светосильные объективы — "Гелиос" и

т.п.

2.По основным оптическим характеристикам — относитель­ ному отверстию 1:К, угловому полю 2со и фокусному расстоянию

f различают объективы: светосильные, у которых относительное отверстие больше 1:2,8; широкоугольные, у которых угловое поле 2(о > 60°; длиннофокусные с фокусными расстояниями, превы­ шающими трехкратное значение линейных полей в пространстве изображений

( / > Зу', где у' — полудиагональ кадра-поля изображений); уни­ версальные, у которых 1:5,6 < D /f < 1:2,8, 40° < 2со < 60°, 1 , 8 / < / < 3 / .

3. По принципу геометрического устройства фото- и кинообъ­ ективы можно разделить на следующие виды: нормальные объек­ тивы, у которых фокусное расстояние больше заднего фокального отрезка s'r и меньше оптической длины L — расстояния от пер­ вой поверхности до фокальной плоскости;

телеобъективы — линзовые объективы, у которых фокусное расстояние больше оптической длины L;

реверсивные или обратные телеобъективы — линзовые объек­ тивы, фокусное расстояние которых меньше заднего фокального отрезка s’r;

зеркальные объективы — объективы, состоящие только из от­ ражающих (зеркальных) поверхностей;

зеркально-линзовые объективы — объективы, состоящие из зеркальных и линзовых элементов; объективы с переменным фо­ кусным расстоянием — объективы, фокусное расстояние которых может иметь ряд дискретных значений или плавно изменяться в некотором диапазоне;

панкратические объективы: трансфокаторы, состоящие из афокальной панкратической насадки, угловое увеличение кото­ рой меняется в заданных пределах, и объектива с постоянным фокусным расстоянием, расположенным за насадкой;

вариообъективы, в которых изменение фокусного расстояния осуществляется за счет непрерывного перемещения одного или нескольких компонентов вдоль оси.

4. По назначению, т. е, области применения. Различают объек­ тивы фотографические, киносъемочные, аэрофотосъемочные, те­ левизионные, репродукционные, проекционные, флюорографи­ ческие, гидросъемочные, астрофотографические, объективы, ра­ ботающие в УФ и ИК-диапазоне и т. п.

Ортоскопичность объектива — степень нарушения геометри­ ческого подобия изображения предмету, т. е. требования к кор­ рекции дисторсии (см. раздел "Понятие об аберрациях"). Наибо­ лее строгие требования по величине дисторсии предъявляются к аэросъемочным картографическим объективам, для которых аб­ солютная дисторсия не более 0,005...0,01 мм. Такие объективы называются ортоскопическими.

В зависимости от назначения объектива разрешающая способ­ ность может быть от 50...60 мм-1 в центре до 30... 16 мм'1 на краю поля.

Фотообъектив дает изображение предметов, находящихся не только в плоскости наводки, но и расположенных ближе и даль­ ше этой плоскости. Эти изображения составляют перспективу. Центром перспективы в пространстве изображений является центр выходного зрачка объектива. Для сохранения естествен­ ной перспективы получаемые снимки надо рассматривать гла­ зом, помещенным относительно фотоснимка в центр выходного зрачка. Поэтому для сохранения перспективы пространства предметов увеличение, при котором надо рассматривать сни­ мок, р = 250//.

Штатный фотообъектив — объектив, фокусное расстояние которого удовлетворяет условию естественной перспективы при принятых средних размерах фотокопии.