2.3.2 Объективы.

В отличие от окуляров, объективы телескопических систем обычно рабо­тают при малых углах поля зрения. Поэтому в них для обеспечения высокого ка­чества изображения достаточно исправить хроматические аберрации и аберрации широких пучков: сферическую аберрацию и кому. Исходя из сказанного, оптиче­ская система объектива может быть сравнительно простой. На рис. 2.3.3 показаны наиболее распространенные типы объективов зрительных труб (бесконечно уда­ленный предмет во всех четырех объективах расположен слева).

Рис. 2.3.3

Наиболее распространен склеенный из двух стекол объектив (рис. 2.3.3, а). Его первая, собиратель­ная, линза изготавливает­ся из крона, а вторая, рассеивающая, линза - из флинта. Выполняя коррекцию хроматизма положения и сферической аберрации, обычно ведут расчет при толщинах линз, равных нулю, так как изменение толщин линз практически не сказывается на этих двух аберрациях. Затем, вводя конечные толщины d₁ и d₂ первой и второй линз, исправляют хроматизм увеличения. При этом отношение этих толщин получается , что технологически достаточно удобно. Для коррекции комы в этом объективе не хватает свободных параметров; однако, практика расчета показала, что хорошее исправление комы может быть достигнуто путем подбора марок оптического стекла, применяемых в данном объективе. При обычном благоприятном для коррекции комы выборе марок стекла получается объектив ахромат, вторичный спектр которого (на оси) равен примерно 0,05% фокусного расстояния объектива, что при небольших фокусных расстояниях и небольших увеличениях зрительных труб не вызывает заметного ухудшения качества изображения. При длиннофокусных объективах или при больших увеличениях зрительных труб (Г=30) рекомендуется применять объективы апохроматы с уменьшенным (или устраненным) вторичным спектром. Чаше всего апохроматическая коррекция осуществляется в склеенном из двух стекол объективе примене­нием специальных марок стекла. Склеенный из двух стекол ахромат позволяет по­лучить отличную коррекцию в центральной области поля зрения при относитель­ном отверстии 1:5. При этом продольные аберрации не превышают 0,2% фокусно­го расстояния. Во многих случаях считается допустимым увеличение относитель­ного отверстия до 1:4 за счет малозаметного ухудшения качества изображения. В сложных зрительных трубах некоторые аберрации объектива могут быть компен­сированы путем введения в других компонентах трубы аберраций, равных по абсолютной величине аберрациям объектива, но обратных по знаку. При этом относительное отверстие объектива может быть доведено до 1:3, а в тех случаях, когда выходной зрачок трубы много больше зрачка глаза - даже до 1:2.

Что касается угла поля зрения двухлинзовых объективов, то очень хороший результат получается обычно, если 2β<6˚. На практике, однако, угол 2β дово­дится до 8÷11˚ при условии компенсации полевых аберраций окуляром или дру­гими компонентами. В объективе, в котором первая линза сделана из флинта, а вторая - из крона (рис. 2.3.3, б), угол поля зрения может быть доведен до 15˚ при том же условии.

При малых увеличениях зрительной трубы ее угол поля зрения 2β’ может быть больше 15˚. В этом случае рекомендуется применять в качестве объектива один из окуляров, повернув его глазной линзой к предмету. Таким образом, можно создать зрительные трубы с очень большими углами поля зрения. Так, например, использовав в качестве объектива окуляр Эрфле второго рода, можно получить зрительную трубу с углом поля зрения 2β’=72˚.

Повышению относительного отверстия склеенного из двух стекол объектива препятствует присущая этому объективу большая сферическая аберрация. Этот недостаток устраняется в несклеенном объективе из двух линз (рис. 2.3.3, в), имеющий очень малые аберрации при относительных отверстиях до 1:2. Имея больше свободных парfметров, чем склеенный объектив, такой объектив позволяет хорошо исправить кому, не прибегая к подбору марок оптического стекла. Кроме того, он дает возможность менять в небольших пределах расстояние между его линзами и таким образом компенсировать при сборке объектива некоторые погрешности изготовления, например, получать точно заданное фокусное расстояние объектива при неточно изготовленных линзах. Этот объектив, предложенный еще в конце XIX в., не получил в свое время широкого распространения по двум причинам: несклеенный двухлинзовый объектив имеет две лишние поверхности, граничащие с воздухом, чем повышается потери света на отражение от преломляющих поверхностей и возрастает количество паразитного света, попадающего на плоскость изображения; во-вторых, склеенный объектив лучше сохраняет достигнутую в процессе регулировки центрировку системы. В настоящее время первая причина полностью отпала благодаря просветлению пре­ломляющих поверхностей; вторая причина может быть устранена при правильной технологии сборки.

В зрительных трубах геодезических инструментов широко применяется трехлинзовый объектив (рис. 2.3.3, г), состоящий из двух положительных компо­нентов: менискообразной линзы и склеенной пары линз. Работая при обычных от­носительных отверстиях, он обеспечивает коррекцию аберраций не лучше той, ко­торой обладает двухлинзовый несклеенный объектив; но он обладает преимуще­ством, очень важным для труб с большим увеличением: позволяет подбором ма­рок стекла существенно уменьшить вторичный спектр, не уменьшая относитель­ного отверстия.