а следовательно, ф! + <р2 = 0, т. е. оптические силы обоих компонентов равны по абсолютной величине (ф i = -ф 2)> расстояние d между их главными плоскостями равно половине фокусного расстояния второго компонента. Придавая отрицательной линзе менискообразную форму с вогнутостью, обращенной к объективу, можно получить поле до 180°. ✓ Однако дисторсия этого, объектива не может быть характеризована обычным образом: она становится бесконечно большой у краев поля.

Развивая идею Гилля и усложняя второй компонент системы, в 1932 году Шульц описал оптическую схему пятилинзового объектива (рис. IV, 14, б), имевшего угол поля зрения 135° при относительном отверстии 1 : 5,&. Объектив Шульца был изготовлен при фокусном расстоянии 35 мм и нашел применение в метеорологии для фотографирования небесного свода с целью регистрации и измерения облачности. Заметим, что искажение контуров изображений, даваемых такими объективами, настолько велико, что распознавание предметов на таком снимке затруднительно. Несколько дисторзирующих объективов с меньшим углом поля, но с лучшим исправлением аберраций в 30-х .годах были успешно рассчитаны В. Чуриловским. По этим расчетам были изготовлены образцы.

Дисторзирующие объективы обладают огромной отрицательной дисторсией, вследствие чего величины углов w главных лучей с оптической осью в пространстве изображений значительно меньше углов w, образованных этими же лучами в пространстве предметов. Это свойство приводит к более равномерному распределению освещенности изображений по полю, что непосредственно следует из формулы (I, 124):

- = -E cos4w, (IV,49)

р' ,w

0 S3p

где £ 0 и Ew* - освещенности элементов изображений соответственно в центре поля и в точке вне оси, определяемой углом w\ S% и 5зр - площади сечений плоскостью выходного зрачка лучей осевого и наклонных пучков, сходящихся соответственно в точке на оси и вне оптической оси.

В начале 40-х годов вновь пробудился интерес к особо широкоугольным дисторзирующим объективам в связи с выяснившейся возможностью повышения их оптических качеств, в частности разрешающей способности. Однако одновременно и параллельно с разработкой самого объектива производилась разработка оптической репродукционной системы для камеральной обработки негатива, обладающей в свою очередь соответствующей дисторсией, восстанавливающей при репродуцировании масштабные искажения негатива.

В частности, известны работы в этом направлении немецких оптиков фирмы Цейсе , приведшие к созданию широкоугольного аэрофотообъектива Плеон с фокусным расстоянием 72,5 мм, относительным отверстием 1 : 8 и углом поля зрения более 130°. Объектив имеет сравнительно простую оптическую схему (рис. IV, 14, в), состоящую из четырехлинзового компонента типа Топогон и расположенного далеко

впереди отрицательного двухлинзового компонента; позади объектива помещена плоскопараллельная пластинка, являющаяся светофильтром. В пространстве изображений угол поля зрения Плео-на не превышает 84°; соответственно этому достигается повышенная равномерность распределения освещенности изображения по полю. Фотографическая разрешающая сила в центре поля составляет несколько более 80 мм1 с плавным снижением до 18 мм 1 на краю поля. Однако при последующем трансформировании аэроснимка репродукционной камерой удовлетворительных результатов получить не удалось; работы этого направления дальнейшего развития не получили.

Неожиданный интерес появился к широкоугольным дисторзирую-щим объективам высокой светосилы в связи с возникшими задачами киносъемки широкоформатных 70-лш фильмов (см. главу V).

Съемка широкоформатных кинофильмов ортоскопическими объективами с полями зрения 90-100° и более приводит к неприятно воспринимаемым наблюдателями искажениям естественной перспективы. Наиболее простым решением, но лишь частично исправляющим этот дефект, является введение отрицательной дисторсии в разрабатываемые съемочные объективы: приблизительно 5% в системы с полем зрения до 90° и около 8-10% в системы с полем зрения 100°. Введение большей дисторсии приводит к недопустимому искривлению линий контуров наблюдаемых изображений в целом.

В заключение упомянем группу широкоугольных светосильных концентрических объективов, обладающих сферической поверхностью изображения. Эти объективы имеют единую точку на оптической оси, в которой расположены центры кривизны всех преломляющих (а также отражающих, если таковые имеются) поверхностей объектива и через которую проходят главные лучи наклонных пучков различных наклонов. Это свойство делает возможным и достаточным коррекцию в системе лишь аберраций осевого пучка: сферической аберрации и хроматизма положения. При этом полевые аберрации вследствие симметрии системы оказываются корригированными автоматически для сферической поверхности изображений, радиус которой равен фокусному расстоянию объектива. Эти системы позволяют достигнуть весьма хорошей коррекции аберраций для следующих оптических характеристик: до отверстий 1 : 2,5 при поле зрения 120° - у линзовых объективов и до 1 : 0,7-1 : 0,8 при поле зрения 25-30° - у зеркально линзовых систем.

В частности, нами разработаны объективы Сферогон (рис. IV, 14, г), имеющие простую шестилинзовую оптическую схему. Фокусное расстояние образцов объектива 100 мм, относительное отверстие 1 : 3 и угол поля зрения 120°. Концентрические свойства объектива были частично нарушены введением внутрь системы центрального затвора, расположенного в иммерсии, заполняющей пространство между внутренними линзами. В этой же иммерсии находится ирисовая диафрагма. Однако концентричность системы была этим незначительно нарушена, что обеспечило малое снижение разрешающей силы объектива от центра к краям поля зрения.

Как показали фотографические испытания объектива на фотомате-

риале типа 17 (N = 120 мм 1), объектив разрешает в центре поля 65 мм 1 с постепенным и плавным снижением разрешающей силы до 50 мм 1 на краю поля зрения 120°. Освещенность изображений снижается от центра к краю поля пропорционально лишь первой степени косинуса угла поля зрения и, следовательно, достигает на краю поля 50% от величины освещенности в центре поля. Особенностью этих объективов, ограничивающей области их возможного применения, являются масштабные искажения изображений, возникающие вследствие отображения плоскости объектов на сферическую поверхность изображений. Однако возможно сочетать подобные объективы с плоско-вогнутыми линзами, состоящими из конических волоконных элементов. Такие волоконные линзы (фоконы) исправляют не только кривизну поверхности изображения, но, в зависимости от заданного относительного расположения волоконных элементов, образующих линзу, позволяют достигнуть любого исправления дисторсии, а следовательно,и масштаба изображения по полю. В частности, возможна полная коррекция масштабных искажений, но падение освещенности изображений станет пропорциональным третьей степени косинуса угла поля зрения.

Мы пока оставили в стороне вторую и притом практически наиболее интересную группу широкоугольных систем-ортоскопических объективов, отведя им место в главе VI, поскольку эти объективы в настоящее время являются единственными, применяющимися в аэрофотосъемке для проведения топографических работ.

-§ 6. НОРМАЛЬНЫЕ И СВЕТОСИЛЬНЫЕ ТЕЛЕОБЪЕКТИВЫ

Телеобъективом назовем оптическую систему, у которой расстояние L от первой преломляющей поверхности до задней фокальной плоскости меньше фокусного расстояния / объектива.

Величина L слагается из суммарной толщины 2d собственно объектива и расстояния s от последней поверхности до фокальной плоскости:

L = 2d + s. (IV,50)

Рационально ввести величину Т - коэффициент телеукорочения, понимая под последним отношение:

гг Г Г

L 2 *-и

(IV.51)

Вводимое некоторыми авторами понятие телефотоуаеличения Г как отношения фокусного расстояния f системы к ее заднему фокальному отрезку s\ следует считать неудачным, так как при этом не учитывается собственная длина 2d объектива.

Для наиболее часто применяющихся на практике двухкомпонент-ных телесистем, обозначив через d расстояние между главными плоскостями компонентов, получим:

<Р = cPi + cp2 - d<Pi<p2 = 1 (IV,52)