Оптические свойства и специфические особенности наиболее распространенных перечисленных выше систем будут подробнее рассмотрены в соответствующих главах V, VI и VIII при описании объективов для фотографии, флюорографии и телевидения.

Остановимся лишь на сопоставлении * их возможных оптических характеристик.

В зеркально-линзовых объективах углы поля зрения 2w ограничиваются не столько коррекционными возможностями, сколько быстро нарастающим виньетированием наклонных пучков. Для уменьшения виньетирования необходимо увеличивать относительное отверстие е системы. Следовательно, в зеркально-линзовых системах необходимо одновременно с расширением угла поля зрения 2w повышать и относительное отверстие в.

Во всех случаях, когда необходимо вторую фокальную плоскость вывести за пределы объектива, должна быть применена двухзеркаль-ная схема, что неизбежно требует установки специальных цилиндрических или конических диафрагм, препятствующих появлению прямой засветки изображения.

Эти дополнительные диафрагмы наряду с центральным экранированием входного зрачка малым зеркалом вызывают большое виньетирование наклонных пучков и ограничивают поле зрения системы [3]. Даже нри допущении 50% виньетирования на краю поля линейные размеры изображения не могут быть получены бблыыими 0,5-0,6 диаметра входного зрачка объектива*

Это ограничение имеет довольно общий характер и распространяется почти на все группы зеркально-линзовых систем (за исключением систем особо дисторзирующих); оно может быть представлено неравенством: /

tgw<4-e. (IV,78)

о

Таким образом, при разработке зеркально-линзовых систем уже в первой стадии определения их габаритов должны быть получены все гауссовы параметры системы, связанные с ее полем зрения относительным отверстием, допустимым экранированием входного зрачка и виньетированием наклонных пучков. Должен быть корригирован четвертый коэффициент аберраций SiV, зависящий лишь от гауссовых элементов системы:

Slv = - <pi + ?2 + Ъ ?з f (IV,79)

где фь фг и фз - приведенные оптические силы соответственно зеркал и линзового компенсатора, т. е. при фокусном расстоянии системы, равном единице:

1 2 2 . V? *j

/l гб.з гм.з Я л$ -

где гб.з и гм.з - вершинные радиусы большого и малого зеркал; фу - приведенные оптические силы 9 линз третьего компонента (компенсатора) зеркально-линзовой системы фокусного' расстояния F = 1, для которой выполнена нормировка

2*1*1=1.

Для простой двухзеркальной системы, а также при афокальности линзового компенсатора, положив ф3 = 0, находим:

Siv = -<Pi + tV (IV,80)

Обозначив через 6 отношение высот пересечения крайним лучом осевого пучка (см. рис. IV, 18, а) поверхностей малого и большого зеркал:

для рассматриваемого решения получим:

1-MSIV

При Siv - О имеем:

(IV.81) (IV.82)

l-ft

d = - 1 +Г.1-. av.83)

Габариты зеркально-линзовых систем также существенно зависят от допустимого экранирования входного зрачка; в рассматриваемом примере

>iv

rued -приведенное расстояние между зеркалами. В двухзеркальных системах это экранирование иногда определяется не только величиной 6, но и частично возрастает в результате введения дополнительных диафрагм, устраняющих паразитную засветку изображения.

В однозеркальных системах экранирование вызывается самим приемником изображений, который располагается внутри объектива. Величина допустимого экранирования зрачка выбирается в зависимости от относительного отверстия системы: в светосильных системах (1:1 - 1 : 1,5), в которых величина дифракционной разрешающей силы существенно превосходит таковую приемника, можно допустить экранирование до 0,7 диаметра входного зрачка; в системах средней светосилы (1 : 3-1 : 4) - до 0,5-0,6 диаметра зрачка; в системах невысокой светосилы (1 : 6-1 : 8) экранирование обычно допускается 0,3-0,5 диаметра входного зрачка. Указанное экранирование вызывает усиление яркости первого, второго и т. д. дифракционных колец несоответственно возрастают эффективные диаметры дифракционных пятен, кото-

рые должны оставаться меньшими линейного предела разрешения используемого приемника изображений.

Остановимся на габаритах основных типов рассмотренных систем- весьма важной их эксплуатационной характеристике.

Особо светосильные системы типа Б. Шмидта, А. Бауэрса и наших разработок (см. рис. IV, 16) с относительными отверстиями 1 : 0,7- 1 : 1 и полями 25-30° имеют большие длины, - в два, а иногда и в три раза (в системах А. Бауэрса) превосходящие величины фокусных расстояний объективов. Светосильные системы с расположенными впереди афокальными компенсаторами (см. рис. IV, 17, а) при относительных отверстиях 1:1-1 : 1,4 и полями зрения 10-15° имеют длины, несколько ббльшие (на 20-30%) величин фокусных расстояний объективов.

, Зеркально-менисковые системы Максутова (см. рис. IV, 17, б) при максимально возможных для них относительных отверстиях I : 1,2- 1 : 1,4 и полях зрения 8-10° имеют длины, в 1,5-2 раза превосходящие их фокусные расстояния. Эти габариты уменьшаются при разработке систем с уменьшенным относительным отверстием: например, зеркально-менисковая система с относительным отверстием 1 : 3 будет иметь длину лишь на 20-30% большую, чем ее фокусное расстояние.

Существенно меньшие габариты имеют двухзеркальные системы типа Кассегрена, которые поэтому могут быть названы зеркальными телеобъективами. Их длины в 1,5-2 раза меньше длин линзовых телеобъективов-анастигматов (см. § 6 этой главы). В сочетании с двухзеркальной системой могут успешно применяться линзовые компенсаторы аберраций различного типа; в частности, хорошее решение дает менис; ковый компенсатор Д. Максутова в сочетании с двухзеркальной системой Кассегрена и линзовым компонентом, расположенным в сходящемся пучке лучей, отраженных от малого зеркала, и корригирующим кривизну поля и астигматизм. Схема такого зеркально-линзового менискового телеобъектива (МТО) будет рассмотрена в главе V.

Задача создания длиннофокусных зеркально-линзовых телеобъективов-анастигматов с высоким качеством оптического изображения решается двухзеркальной схемой с асферическими зеркалами, позади которых расположен линзовый неафокальный компенсатор (см. рис. IV, 18, б). Общая длина этих систем, т. е. расстояние от малого зеркала до плоскости изображения, составляет около 45-50% от величины фокусного расстояния у объективов с относительными отверстиями 1 : 7- 1 : 8 и полями зрения 5-6° и несколько возрастает (до 50-55%) у объективов с относительными отверстиями 1 : 6-1 : 5.

§ 8. ОБЪЕКТИВЫ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ

Около 35 лет назад нами впервые были разработаны теория и метод расчета оптических анастигматических систем с переменными оптическими характеристиками, в частности объективов с переменным фокусным расстоянием [3J. Вте годы подобные системы лишь начали появ-