Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 46
Текст из файла (страница 46)
и) Рг(; Р а(З-уа)( -З)Ч(-р!З(т+и),-1-11И )з Разработанный Д. С. Волосовым сбьектнв «Таир» обеспечивает хороргее качество изображения прн нгболыннх, порядка 5 †, углах поля и простой консгрунцин. Ре«ление шой задачи связано со значнтельнымн трудностями, несмотря на кажужушсл простоту.
Объективы зрительных труб хороши для полей порядка 1 — 3'! большое значение третьей я четвертой сумм не позволяет увеличить поле прн нормальных для фотообьектавов отяоснтельных отверстиях 1 ! й,б — 1: 5. Фогографнческве объективы до«и! урии «~ Е«зм рг .аг г а!й' -а" г агг,н Р с. !Ы.з! статочно простоЯ коаструкцни обладжот большей сферической аберрацией, чем объективы зрительных труб, прн том же огно. снтельном отверстии, и качество изображений вблизи ог осн осгшляет жевать лучшего.
В та время каа у обьеатнвов зрительных труб еберрациониый кружок на оси обычно не прсвмшает несколышх тысячных миллиметра, он достигает нескольких пяъ«х у «Тессаров», триплстов н т. д. прв тех же фокусных расстояняях к апертурных углах. «Таир» является чем"ю средним между объективом зрительной трубы а телеобъективом. Кек в телеобъектив, он сосговт вз двух компонентов, но назначение второго компонента не в том, чтобы соврал«ть обшую длину, а лшпь в уменьшении третьей и четвертой сумм; етой цели дсстигает мениск достаточно большой толщины в небольшой отрицательной силы.
Комбинируя его 1З те! надлежшвдм образом с измененным сбьектнвом (изменения небольшие и легко могут быть введены ЭВМ нлн применением метода основных параметров), можно исправить астнгматнзм н нрнвнану всей системы. Угол шщя ее обычно ие превышает укааанных ньиве границ вследствие значительной кривизны поверхностей меннска. На рис. ПП32 прнведенм схема объектява «Таир-бэ н графики аб ррацнб прн )' = 1331 1: 2,3, 2ш - 13'. и.
защищен с вшршэзни ееэшэии шщгашэв еще еидгнэа Первме довоенные объективы с веременным фокусным рас. сгоиннем аавоевалн всеобщее признание, н в настоящее время ни одна камера для киносъемки или черно. белого н цветного телевидения ке обходится без ~акого объектива, причем требования к диапазону изменения масштаба и к качеству иэсбраженн» постепенно растут.
Даже значительные габариты н масса зтнх объективов пе отпугнеыот потребнтелеа от работы с ними. Неудивительно поэтому, что нскоторыс солидные фирмы эанялнсь нх разработкод н достигли замечательнык успехов: при 10 †!3- кратном диапазоне фокусных расстояний удалось получить по всему диапазону качество, мало отлнчшощсеся ог того, каким обладают хорошие объективы с шктоянным фокусным расстоянием. При этом габарнтм объединв (длина) немногим больше, а иногда и меньше, чем наибольшее фокусное расстояние. Расчет фотографического объектива с переменным фокусны» расстоянием разделяется ва три части: 1) габаритный расчет, цель которого — определение числа и расположения компонентов, пх оптических снл к выяснение закона передвижения компонентов; 2) аберрапионный расчет, т.
е. определение конструктивных элементов всех компонентов с целью получить нанлучшее возможное качество наображення по всему диапазону фокусямх расстонннд; 3) окончательная доводка снстемм, уточнениЕ закона взаимного переммдеяня компонентов, точное определение критериев качества изображения. г"абаритньй расчет обьектнва с переменным фокусным рас. стоянием является наиболее ответственным среди большинства других групп фотографических объективов.
От него зависят. 1) внешние размеры объектива — длина, диаметр н т..д., а также перепад фокусных расстояний; 2) механизмы,персдвигшощне компонеатм, допустимые отклоневн» и технологии изготовления механизмов; 3) коррекцноииые возьшжнссгв «бьекгнва, так нак ог выбора оптических снл комяонентов системы и взаимного нх распояоже.
ния зависят основные параметры Р н )Р, е от ннх — ббиьшая илн меньшая простота конструкции отдельнык компонентов. шз Габаритным расчетом панкратических систеы, т. е. систем, образующих изображение неподвижной плоскости на неподвнж. над же плоскости с переменным увеличением посредством передвижения двух «ля более компонентов, начали заниматься еще в 20.х годах нашего столетия.
Когда с яесомиенносгью выяснились преимущества зрительных труб с плавно меняющимся уееличеинем при наблюдениях за быстроднижущимися объектами, Дюиувйэ (23 1 показал, что днухкшзцонентные панкратическне узлы с постоянным расстоянием между плоскостямн предметов и изображений обладают рядом лкбопытиых свойств. При надлежащем выборе оптических сг)л компонентов они в состоянии давать значительные перепады увеличений, доходящих в парак. спальной области (без учета коррекциониых уело. г, вид) до бесконечности, Практически возможны пе- г.' репады до 20-40 к в эависнмостн ог характеристик г, системы. Видима, это свойство пвикратических элементов из двух компонентов привела к тому, что Рэс.
Ш.Ш анн стали основой большинства схем переменного уяеличення, применяемых в фотогрзфяческих объективах для киносъемки и телевидения; как оказалось позже, такая схема хорошо поддается яспрззлению аберраций а широком диапазоне, по крайней мере, до перепада л)к. В отличие от подзорных труб фотографические объективы, з том числе и с переменным фохусиым расстоянием, дают перевернутые изображения, так что панкратическнй узел работает па иной схеме, давая положительные узеличеняя. В оборачивэющих системах Дюнуайэ оба комцонеита положительны; в фотообъективах переменный увел состоит обычно яз двух отрицательных линз или иэ одной положительной н одной отрнцательиод и оин образуют прямое, мнимое изображение объекта, Необходимо еще впереди пзикратическаго элемента ставить объектна, создающий иэображение далеких объектов в плоскости црюпаегав пан.
кратического узла, за которым помещают дополнительный положительный иепохпижныц компонент, перебрасмэающяй мнимую картину нв светочувствительный слой приемника. Таням образом, естественная схема объектива переыениого фонусного рвсстояяня предстаалиешн следующим образом (рис. П!.33). Объектяз О, сбраэует в своем фокусе Р( иэображение бесконечно удаленного объекта; паннрвтнческая система Огб» изображает Р( в Ры з последний компонент О, перебрасывает Рэ нз пряемияк Р(О». Многосбразие зозыожностей кик н отнопгенни габиритоз (в параксиальной обласгя), так н и смысле коррекции аберраций в пвнкратическом узле очень велика.
Оио обусловливается тремя тзз независимымн постоянными: тн тт — оптическими силами компонентов ! и 2 — и рассгояпием ! от плоскости предметов да плоскости ивэбрлженнй. Для каждой комбинации этих трех величии пря заданном линейном увеличении В можно вычислить гще группы (поскольку уравнение, связывающее р с кОординатами компонентов, «напрасное) значений коордяиат. Кроме того, нижний уровень линейного увеличения В, тоже произволен в довольно шврокой области, так как изменение мииимальяого значения может быть компенсирована изменением произведения ((Вв где Д вЂ” фокусное расстояние первого компонента; Вз — линейное увеличение четвертого кцчпаиенте. К этому вопросу мы вернемся ниже. Га(4)4)йцй раечзт ааа)атачзааз! сазтапц !(! Вау! Ване!!за!аз Формула, связывающая межкомпаиеитное расстояние б с линейным узеличеивем В при известных фокусных расстояниях Д н уз (имеются в виду задние (юкусныс расстояния) и расстоянием ! между предчетом и иэображением, может быть получена нэ формулм ] .
(П! .4В) Величвиы з н а' — расстояния от первого компонента до плоскосгв объектов я от второго компонента до плоскости иэображения — могут быть напвсашз в ваде: Для контроля служит формула Для тогочгсбы при заданной комбинации значений ионструктнвиых элементов (и (, и ! существовала рмпенпе длн накого го определенного диапазона значений линейного увелкчеиия необходимо, чтобы подкоренное зырзжеяие Д =!' — Ь|А — ' — 4(()г+!) гр — гр В было положитегшяым. Граница области решеивй дла величины В определяется услад=О, )Г-ф — !.— — г(тг+тт — 4 Чгпг) (Д(4б) где ч» = —; »рз =- —.
Отметим, что если 6» — решение урав- ! 1 й! пеняя (Н!.46), то — является решением уравнения (!ПАЬ), так как 'Р „»Р=г-6- '-. Ниже приведены значения функцнн от 6: г (Р) = — й —. с помощью которых упрощается определение пограничных зна ченнй р н -6-. ! В» ) с» (» 2.»( 3 3»»»»(э! е ! т з ! 3 (»з г <З» ~ э ) е гм ) н»( ез) с»»»»в) э»»» и з»(»л» (»Л» ( ел» )»и вэ С помощью формулы ((П.46) н приведенных значений Г (6) легко выяспвть пределы иэменення р я —, соответствующне апре! р' деленной комбинация значений величин рм р, и 1.
Найдя предели, нада определить, для какай областн, внешней нли внутренней, подкаренное выражение Ь оказывается яоложнтельным. Особый интерес представляет частный случай 1 = О, когда плоскость обьектявов а ее нэобрзженве совпадают. Правая часть уравнения (П!.46) равна нулю, а ннжннй предел величины Р равен еднннце. Прн 1 = О падкоренное выражение Ь врнвнмает внд Ь = — 4!»»» (Р:б — )'.
Оно положительна, если: (,(, < О, Р ~ О; (,(, > О, Р <О, Прн этом абсолютные значения Р могут быть любые, т. е. ст О до +сопри!»(» < О в отбдо -сопри)»(, ) О. Поскольку)=- О, нз двух корней для величины б всегда одни имеет знак плюс. Таяны образам, если увеличения 6 должны быть положнтельными, надо дать оптнческнм силам р, н Ч» прогнваноложнме знаки; если Р должны быть отрнвательнымн, знакн ч» и ч, должны совпасть. Величина 4 как фуннцня от 6 меняется плавна. Однако коордннаты з н з' могут обршцатьсв в бесконечность в отучав, если р = †', так квк знзменатедь формул для з н з' пере1* ' ходят через нуль.
Эта обстоятельство ставнт граннцу диапазону изменений увелнченна зщ 7 волана Ш !г Значаннн а, ат 6 нл» зала канбннаннз нна иана 7 7» н ! / 1 ! — —. о 0.75 З.т 4,1 6,0 О,75 —,1,о — 1 — 4 — а, — аг — 16 — 20 — 1 — 4 — 6 — 12 -16 — 20 — 1 4 — 8 — 12 -!а -го — 1 — 4 — 8 — 12 — 16 — 20 — 1 -4 — 8 — 12 — 16 — го — 1 — 4 -а — 12 — 16 — 26 — 1 — в — 12 — 16 — 20 4,8 — 4,'в — 2,3 — 1,'а — 1,' — 1,5 12,9 — З,о ! о — 1',б — 1.5 — 1.4 -а,в — 1'.9 — 1,5 — 1,4 — !,'з -1,2 -а,о — 1,7 — 1,4 — 1',г — 1,2 — 1,2 -8,4 — 1,6 о,в о,'а О,'3 о,а 0,9 о,а о,'в о,в О,'8 О,'8 о.а 0.8 о,а О',9 0,9 З,а — б,б — 4,5 -4,5 -4,6 -4,9 !1,2 — 5',1 -4,7 — 4,9 — 52 -5,5 -9,7 -5,5 -6,0 — 6,7 — 7',3 — 7,9 -в,о — 7,7 -а,'а — 9,7 — 10,6 -8.8 — 7,7 — 1,6 -1,"9 -г',2 -2,5 -0,8 — 1,4 — г,о — 2,4 -г,'9 -З,'2 — 2,4 — 2,9 -з,'а — з',а 1,4 1.'В 2,8 2,9 зо з,'з 1,7 г,'г г,'в зз г,з Зб 45 53 в,о 6,6 4,О 5,'О 6',4 7,5 3,'5 9,4 4,9 Ю а,'з 1,7 2,2 г,'в з,'3 3,7 4,1 2,5 3,2 3,8 4,'3 4,7 Пр лсзмеэке тэвл.
1м,ш — 16 — 20 0,8 0,8 2,3 2,7 — 1 — 4 — 8 — 12 — 16 — 20 — 1,$ -2,8 -4,0 -4,9 -5,7 6,4 1Л 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,7 1,7 2,9 3,8 4,6 5,3 1,5 1,О 0,9 0,9 0,9 0,9 — 1 — 4 — 8 — 12 — 16 — 20 — 4,0 -зл -4,0 -5,7 — 8,9 -8,0 — 9,0 1,6 3,0 4,5 5,9 7,0 7.9 — 4 — 8 — 12 — 16 — 20 — дэ -4,9 — 6,9 -6,6 -9,8 -11,0 -6,0 1,5 1,О 1,0 1.0 1,0 1,0 2,3 3,9 5,9 1,5 8,3 9.9 Как было изложено выше, перепад изменения фокусного расстояния объектива (7 = —.** можно получить при различных ! ь комбннаяиях первого и четвертого компонентов, а это приводит к различным яачааьным и конечным значениям р„м и () величины р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
