Файл: Отчет Изучение литературы по типам объективов.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт новых материалов и технологий

Кафедра «Технологии стекла»

Отчет

«Изучение литературы по типам объективов»

Преподаватель Южакова.А.А

Студенты гр. НМТМ-121204 Захарова.У.А

Екатеринбург 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

Примениение 2

Типы объективов по конструкции (оптической схеме) 3

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции 3

По диапазону значений фокусного расстояния 4

По углу поля зрения (фокусному расстоянию) 4

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТИВОВ 5

ПРИЛОЖЕНИЯ А 22

ВВЕДЕНИЕ

Объекти́в — оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. В оптике рассматривается как равнозначное собирающей линзе, хотя может иметь иной вид, например см. «Камера-обскура». Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах — из зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

Примениение

Объективы применяются в фотоаппаратах, кинокамерах и видеокамерах, фотоувеличителях, микроскопах, телескопах, различных наблюдательных и измерительных приборах.
В наблюдательных оптических приборах (дальномер, бинокль, микроскоп) объективом называется (порой весьма условно) первый компонент прибора, создающий изображение, рассматриваемое через окуляр. В этом случае объектив может представлять собой и рассеивающую линзу (так построены видоискатели многих дальномерных и шкальных фотоаппаратов), а образуемое им изображение может быть мнимым.
В зависимости от назначения и устройства, в конструкцию объектива могут входить вспомогательные элементы: диафрагма, для управления количеством проходящего света, система фокусировки, фотографический затвор, внутренние и встроенные бленды.

Типы объективов по конструкции (оптической схеме)

Создание объективов, свободных от искажений, длительное время было скорее искусством, чем наукой. Особенно удачные схемы расположения линз остались в истории техники под собственными именами:
Монокль — простейший объектив, состоящий из одной собирающей линзы.
Перископ — симметричный объектив, состоящий из двух собирательных линз.
Триплет — простейший вариант анастигмата, состоящий из трёх не склеенных линз, двух собирающих и одной рассеивающей между ними.
Ретрофокусный объектив — класс объективов, отличающихся тем, что расстояние от задней оптической поверхности до фокальной плоскости больше фокусного расстояния, что позволяет спроектировать короткофокусный объектив с удлиненным задним отрезком. Получил популярность в связи с распространением однообъективных зеркальных камер.
Телеобъектив — класс объективов (как правило, длиннофокусных), у которых расстояние от передней оптической поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния.
Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые кроме линз содержат зеркала. Как правило, по такой схеме делают длиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров. Заявлен зеркально-линзовый объектив с многократным отражением света «Origami» для сверхкомпактного оборудования.

Зеркальный объектив содержит в конструкции только зеркала. Зеркала не обладают дисперсией, поэтому такие оптические схемы встречаются во многих технических сферах, например, в нанолитографии.

По виду применяемой оптической (аберрационной) коррекции

Ахромат — объектив с минимальной хроматической аберрацией.
Апланат — симметричный объектив, состоящий из двух ахроматических линз.
Анастигмат — объектив, у которого значительно уменьшен астигматизм и все остальные аберрации. Практически все современные фотографические, киносъемочные и телевизионные объективы — анастигматы.
Апохромат — анастигмат, у которого лучше устранена хроматическая аберрация.
Планахромат
Планапохромат
Стигмахроматы
Микрофлюары

По диапазону значений фокусного расстояния

Фикс — любой объектив с фиксированным фокусным расстоянием, жаргонное слово, сокращение, используемое для противопоставления вариообъективам. В кинематографическом обиходе такие объективы называются дискретными.
Вариообъектив — объектив с переменным фокусным расстоянием (трансфокатор, «зум»).

По углу поля зрения (фокусному расстоянию)

Широко применяется классификация фотографических объективов по углу поля зрения или по фокусному расстоянию, отнесённому к размерам кадра. Эта характеристика во многом определяет сферу применения объектива:
Нормальный объектив — объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра. Для 35-мм плёнки нормальным считается объектив с фокусным расстоянием 50 мм, хотя диагональ такого кадра равна 43 мм. Угол поля зрения нормального объектива от 40° до 51° включительно (часто около 45°). Считается, что восприятие перспективы снимка, сделанного нормальным объективом, наиболее близко к нормальному восприятию перспективы окружающего мира человеком.
Широкоугольный объектив (син. короткофокусный объектив) — объектив, с углом поля зрения от 52° до 82° включительно, фокусное расстояние которого меньше широкой стороны кадра. Часто используется для съёмки в ограниченном пространстве, например интерьеров.
Сверхширокоугольный объектив — объектив, у которого угол поля зрения 83° и более, а фокусное расстояние меньше малой стороны кадра. Сверхширокоугольные объективы обладают преувеличенной передачей перспективы и часто используются для придания изображению дополнительной выразительности.
Портретный объектив — если данный термин применяется к диапазону фокусных расстояний, то обычно подразумевается диапазон от диагонали кадра до трёхкратного её значения. Для 35-мм плёнки портретным считается объектив с фокусным расстоянием 50—130 мм и углом поля зрения 18—45°. Понятие портретного объектива условно и относится кроме фокусного расстояния к светосиле и характеру оптического рисунка в целом.
Длиннофокусный объектив (часто и некорректно именуемый телеобъективом) — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра. Имеет угол поля зрения от 10° до 39° включительно, и предназначен для съёмки удаленных предметов.
Сверхдлиннофокусный объектив — объектив, угол поля зрения которого 9° и менее.

В настоящее время массовое применение получил современный тип объективов с переменным фокусным расстоянием, называемый вариообъектив.

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТИВОВ

Моно́кль – простейший объектив, состоящий из одиночной положительной линзы.
Классическим является объектив монокль, предложенный Уильямом Уолластоном, в начале XIX века, в качестве объектива для камеры-обскуры. Представляет собой вогнуто-выпуклый мениск, обращённый вогнутостью наружу (к предмету) с апертурной диафрагмой, расположенной перед линзой.
Рисунок 1 – Виды моноклей (вогнуто-выпуклая (1), выпуклая (2) или двояковыпуклая (3) линза)
Характеристика
Такая компоновка позволяет до некоторой степени исправить астигматизм и несколько уменьшить кривизну поля изображения (за счёт отрицательного астигматизма передней (вогнутой) поверхности), а также полностью устранить кому (за счёт положения диафрагмы).
Неисправленными остаются сферическая аберрация, дисторсия и хроматические аберрации. Причём, если сферическую аберрацию можно уменьшить диафрагмированием, то хроматические аберрации и дисторсия для монокля неустранимы, хотя и по разным причинам.
Объектив такого типа обладает невысокой светосилой (не более f/8) и небольшим угловым полем в 25°, то есть кроет кадр с диагональю не более половины фокусного расстояния.
Периско́п — тип фотографического объектива, состоящего из двух одинаковых положительных менисков с апертурной диафрагмой между ними.
Рисунок 2 – Оптическая схема перископа

Характеристики
Создан Хуго Штайнхайлем и запатентован в 1865 году. За три года до этого американцы Харрисон и Шнитцер по тому же принципу собрали первый практически пригодный широкоугольник «Глобус», составленный из двух склеенных ахроматов.
У перископа устранены дисторсия и кома, в то время как астигматизм, сферическая аберрация, кривизна поля, а также хроматические аберрации не устранены. Более всего на фильмоскопах с данным типом объектива заметна кривизна поля, которая усиливается сферической аберрацией. Впрочем, при правильной настройке и юстировке больших проблем это не доставляет.
Трипле́т Ку́ка, трипле́т Те́йлора, объекти́в Ку́ка, в старых источниках ку́ковская ли́нза — несимметричный объектив, состоящий из трёх линз, разделённых воздушными промежутками. Разновидность несклеенного триплета, рассчитанная и запатентованная в 1894 году Гарольдом Тейлором для английской оптической компании «Тэйлор-Гобсон».
Рисунок 3 – Оптическая схема триплета Кука
Рисунок 4 – Разновидности триплета

Характеристики
В Триплете Кука исправлен астигматизм и кривизна поля изображения, давая на плоском светоприёмнике равномерную резкость в пределах углового поля до 60° при светосиле f/3,5.
Он состоит из трёх линз, средняя из которых рассеивающая, а передняя и задняя — собирающие. Апертурная диафрагма расположена, как правило, между второй и третьей линзами.
Идея Тейлора заключалась в модернизации хорошо известного двухлинзового дублета, состоящего из положительной и отрицательной линз. В общем случае их оптические силы приблизительно равны, и из-за противоположных знаков взаимно компенсируются^[6]. Однако, за счёт воздушного промежутка между линзами (воздушной линзы) суммарная оптическая сила не равна нулю, а положительна. Причём из-за равенства сил и показателей преломления стёкол равна нулю четвёртая сумма Зейделя—Петцваля, определяющая кривизну поля. Если в таком объективе разделить собирающую линзу и поместить её «половинки» по разные стороны рассеивающей, значение четвёртой суммы не изменится, но появится возможность исправлять аберрации широких наклонных пучков: кому, астигматизм и дисторсию.
Хроматические аберрации триплета исправляются, как обычно, за счёт применения неодинаковых по дисперсии оптических стёкол.

Ретрофокусный объектив (в советских источниках реверсивный объектив) — объектив, расстояние между задней оптической поверхностью которого и фокальной плоскостью больше, чем его фокусное расстояние. Эта конструктивная особенность позволяет создавать короткофокусные объективы с удлинённым задним отрезком^[2]. При этом используется принцип «перевёрнутого» телескопа Галилея: рассеивающая группа линз располагается перед собирающей. Такая конструкция может быть также представлена, как «перевёрнутый телеобъектив»^[3].
Рисунок 5 – Оптическая схема ретрофокусного объектива
Телеобъекти́в — разновидность длиннофокусного объектива, оптическая конструкция которого позволяет сделать оправу и весь объектив короче, чем его фокусное расстояние.
Рисунок 6 – Схема телеобъектива двухкомпонентной линзовой системы. H’ — главная задняя плоскость; D — плоскость диафрагмы; f’ — заднее фокусное расстояние
Характеристика
Телеобъективы бывают линзовыми двухкомпонентными и зеркально-линзовыми. Линзовая система строится по принципу телескопа Галилея и состоит из двух элементов, разделённых воздушным промежутком: телепозитива, представляющего собой собирающую систему линз, и теленегатива, являющегося рассеивающей системой линз. Телепозитив формирует действительное изображение объекта съёмки, а теленегатив его увеличивает. Благодаря такому устройству задняя главная плоскость может быть вынесена далеко вперед относительно оправы, и общая длина объектива оказывается меньше его фокусного расстояния^[1].
Отношение расстояния от передней поверхности телеобъектива до фокальной плоскости к фокусному расстоянию называется телеувеличением^[3]. Этот параметр в большинстве линзовых телеобъективов находится в пределах 0,6—1,0, определяя габариты оправы. Иногда используется обратное понятие телеукорочения, определяемое как отношение фокусного расстояния к сумме длины оправы и заднего отрезка^[4]. Зеркально-линзовые телеобъективы ещё компактнее, чем линзовые, потому что свет дважды меняет в них направление за счёт использования двух зеркал сферической формы. Телеувеличение таких объективов может быть меньше 0,5.
Недостатком телеобъективов считается необходимость применения дополнительных линз, ненужных в обычной длиннофокусной оптике. Это увеличивает количество оптических поверхностей, снижая контраст и качество изображения.
Зеркально-линзовый объектив — класс объективов, которые, кроме линз, содержат зеркала. По такой схеме делают длиннофокусные, и сверхдлиннофокусные объективы для уменьшения их габаритных размеров.