Объектив

– обращенная к объекту съемки (фото-, кино-, теле) часть оптической системы или самостоятельная оптическая система, формирующая действительное изображение объекта. Содержание изображения определяется визуально через окуляр. Конструктивно объективы могут быть разделены на три класса: наиболее распространённые, линзовые (рефракторы, диоптрические); зеркальные (рефлекторы, катоптрические); зеркально-линзовые (катадиоптрические). Важнейшими оптическими характеристиками объективов являются фокусное расстояние, которое при заданном удалении объекта от объектива определяет оптическое увеличение объектива; диаметр входного зрачка (см. Диафрагма); относительное отверстие и выражающаяся через него светосила объектива; поле зрения объектива. Качество формируемого объективом изображения характеризуют: разрешающая способность объектива, коэффициент передачи контраста, коэффициенты интегрального и спектрального пропускания света, коэффициент светорассеяния в объективе, падение освещенности по полю изображения. Фотографические объективы (к ним относятся и объективы, применяемые в кино- и телекамерах, а также при репродуцировании) отличаются тем, что изображения, даваемые ими, должны быть резкими до края фотопленки (или по всему полю иного приемника-носителя), размеры которой могут быть сравнительно велики. Поэтому угол поля зрения резкого изображения у таких объективов достаточно высок - свыше 50°. Чтобы добиться резкости и высокого контраста неискаженного 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]. По назначению объективы разделяют на применяемые в любительской и профессиональной фотографии, в кинематографии, репродукционные, телевизионные, аэрофотосъемочные, флюорографические, астрографические и др., а также объективы для невидимых областей спектра – инфракрасной и ультрафиолетовой. Среди объективов одного и того же назначения различают нормальные, или универсальные, светосильные, широкоугольные и длиннофокусные, или телеобъективы. Наиболее широко используются нормальные (универсальные) объективы. 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 объективы 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 проведения съемок в условиях пониженной освещенности; их поле зрения обычно меньше, чем у универсальных. Широкоугольные объективы обладают углом поля зрения, превышающим 60° и доходящим у некоторых из них до 180° (например, т.н. «объектив Гилля» имеет поле зрения 180° при относительном отверстии 1/22). Фокусные расстояния широкоугольных объективов обычно варьируются в пределах от 100 до 500 мм; размеры 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. Объективы с исправленной дисторсией называются ортоскопическими. У объективов с углом поля зрения, приближающимся к 180° (от около 120° до 180°), дисторсию не исправляют (она отчасти может быть исправлена при печатании снимков, а также с помощью электронных средств воздействия). Для формируемых этими (т.н. дисторсирующими) объективами изображений характерны значительные перспективные искажения. Такие объективы применяются, например, для создания особых композиций при фотосъемке архитектурных ансамблей и ландшафтов. Чем больше поле зрения, тем более резко к его краю падает освещённость изображения (пропорционально косинусу четвертой степени от половины угла поля зрения). В объективах для любительской и профессиональной фотографии неравномерность освещенности корригируется при расчете аберраций объективов; у ряда типов фотообъективов освещенность выравнивается с помощью специальных фильтров. К длиннофокусным относятся объективы, фокусное расстояние которых превышает трехкратную величину линейного поля зрения (для большей части фотографических объективов это 100–2000 мм). Длиннофокусные объективы применяются для съемки удаленных объектов в крупном масштабе; их поле зрения обычно менее 30°, а относительное отверстие не превышает 1/4,5 – 1/5,6. Выбор освещенности в плоскости изображения объектива зависит от яркости объекта, чувствительности фотоматериала или иного приемника света и требуемой глубины изображаемого пространства (глубины резкости). Изменение освещенности осуществляется путем изменения относительного отверстия объектива с помощью диафрагмы переменного диаметра, например ирисовой диафрагмы. На оправе объектива имеется шкала, по которой устанавливают нужное относительное отверстие (характеризуя объективы, обычно указывают максимальное значение этого отверстия). Освещенность плоскости изображения пропорциональна квадрату отношения диаметра входного зрачка объектива к его фокусному расстоянию – т.н. геометрической светосиле объектива. Умножение этой величины на коэффициент, определяемый потерями световой энергии при прохождении через объектив (на поглощение в толще стекла и отражение от оптических поверхностей), дает физическую светосилу объектива. Для увеличения физической светосилы (т.е. для уменьшения потерь света) объективы просветляют (см. Просветление оптики). Подбор специальных просветляющих – однослойных и многослойных – покрытий позволяет не только повысить интегральное пропускание объектива, но и сбалансировать спектральное пропускание в соответствии со спектральной чувствительностью трех слоев цветной обратимой пленки. Это обеспечивает правильное воспроизведение цветов объектов. Широко применяются и панкратические объективы с переменным фокусным расстоянием (таковы многие киносъемочные объективы); изменение этого расстояния осуществляется перемещением отдельных компонентов объектива, при котором его относительное отверстие обычно остается неизменным. Подобные объективы, в частности, позволяют менять масштаб изображения без изменения положения объекта и плоскости изображения (при смещении компонент объектива и изменении его фокусного расстояния меняется положение главных плоскостей объектива). По своим оптико-коррекционным свойствам объективы 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 объектива и устанавливаемой перед ним афокальной насадки, аберрации которой исправляются отдельно. Получение изображений высокого качества в панкратическом объективе достигается за счет увеличения числа линз и компонент. Такие объективы представляют собой сложные системы, состоящие из 11–20 линз. Объективы, 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 объективами микроскопов.