Статья про объективы, фотографию

Типы и характеристики сферических линз

Оптическая схема Триплет Все знают, что фотографический объектив состоит из оптических элементов. В большинстве фотографических объективов в качестве таких элементов используются линзы. Линзы в фотообъективе располагаются на главной оптической оси, образуя оптическую схему объектива.

Оптическая сферическая линза - это прозрачный однородный элемент, ограниченный двумя сферическими или одной сферической и другой плоской поверхностями.

В современных фотообъективах получили большое распространение, также, асферические линзы, форма поверхности которых отличается от сферы. В этом случае могут быть параболические, цилиндрические, торические, конические и другие криволинейные поверхности, а также поверхности вращения с осью симметрии.

Материалом для изготовления линз могут служить различные сорта оптического стекла, а также прозрачные пластмассы.

Все многообразие сферических линз можно свести к двум основным видам: Собирающие (или положительные, выпуклые) и Рассеивающие (или отрицательные, вогнутые). Собирающие линзы в центре толще, чем по краям, напротив Рассеивающие в центре тоньше, чем по краям.

В собирающих линзах проходящие через нее параллельные лучи фокусируются в одной точке за линзой. В рассеивающих линзах, проходящие через линзу лучи рассеиваются в стороны.

Илл. 1. Собирающая и рассеивающая линзы.

Только положительные линзы могут давать изображения предметов. В оптических системах дающих действительное изображение (в частности объективы) рассеивающие линзы могут быть использованы только вместе с собирательными.

По форме поперечного сечения различают шесть основных типов линз:

двояковыпуклые собирающие линзы;
плоско-выпуклые собирающие линзы;
вогнуто-выпуклые собирающие линзы (мениски);
двояковогнутые рассеивающие линзы;
плоско-вогнутые рассеивающие линзы;
выпукло-вогнутые рассеивающие линзы.

Шесть типов сферических линз

Илл. 2. Шесть типов сферических линз.

Сферические поверхности линзы могут иметь различную кривизну (степень выпуклости/вогнутости) и разную осевую толщину.

Давайте разберемся с этими и некоторыми другими понятиями, подробнее.

Элементы линзы

Илл. 3. Элементы двояковыпуклой линзы

На иллюстрации 3 можно увидеть схему формирования двояковыпуклой линзы.

С1 и С2 – центры ограничивающих линзу сферических поверхностей, они называются центрами кривизны.
R1 и R2 – радиусы сферических поверхностей линзы или радиусы кривизны.
Прямая соединяющая точки С1 и С2, называется главной оптической осью линзы.
Точки пересечения главной оптической оси с поверхностями линзы (A и B) называются вершинами линзы.
Расстояние от точки A до точки B называется осевой толщиной линзы.

Если из точки, лежащей на главной оптической оси, направить на линзу параллельный пучок лучей света, то пройдя через нее, они соберутся в точке F, которая, также находится на главной оптической оси. Эта точка называется главным фокусом линзы, а расстояние f от линзы до этой точки – главным фокусным расстоянием.

Главный фокус, главная фокальная плоскость и фокусное расстояние линзы.

Илл. 4. Главный фокус, главная фокальная плоскость и фокусное расстояние линзы.

Плоскость MN перпендикулярная главной оптической оси и проходящая через главный фокус, называется главной фокальной плоскостью. Именно здесь располагается светочувствительная матрица или светочувствительная пленка.

Фокусное расстояние линзы напрямую зависит от кривизны ее выпуклых поверхностей: чем меньше радиусы кривизны (т.е. чем больше выпуклость) – тем короче фокусное расстояние.

Надеюсь, эта статья сделает для вас более понятным состав оптических схем объективов. В следующих статьях я постараюсь рассказать про аберрации объективов и подробно описать основные типы объективов в классификации по оптическим схемам.

(с) 2011

Автор: Сергей Бородин 19.05.2011 14:29:39