го отверстия, расширение поля зрения; в) улучшение конструктивных или эксплуатационных характеристик - упрощение оптической схемы сложной системы (устранение ее многолинзовости), уменьшение ее габаритов и соответственно весов и т. п.

Когда применение асферических поверхностей обеспечивает возможность достижения повышенного качества оптического изображения, которое недостижимо иными средствами, асферическая оптика должна развиваться при любой стоимости ее изготовления и сложности технологии. Последнее, однако, практически возможно в уникальных приборах или в приборах мелкой серии.

Крупносерийное производство объективов с асферической оптикой, в которых достигнуто упрощение оптической схемы, окажется экономически оправданным только тогда, когда стоимость изготовления одной асферической поверхности не будет превышать стоимости изготовления приблизительно одной-двух линз. В частности, в этом случае массовые четырехлинзовые объективы Индустар с двумя асферическими поверхностями окажутся эквивалентными шестилинзовым объективам типа Гелиос .

За счет увеличения относительных отверстий компонентов большой оптической силы при введении асферических поверхностей иногда возможно сократить габариты оптической системы, что очень важно, например, в объективах с переменным фокусным расстоянием.

Вместе с тем асферизация поверхностей не всегда позволяет исправлять любые аберрации. Например,кривизна поверхности изображения, зависящая от четвертого (Siv). коэффициента аберраций, не меняется при асферизации поверхности; последнее не может также обеспечить коррекцию первичных хроматических аберраций и т. п.

В литературе достаточно подробно освещены вопросы, относящиеся к технике расчета лучей через поверхности асферической формы. В значительно меньшей степени изучены вопросы, относящиеся к методике проектирования оптических схем с введением в них асферических поверхностей. Под такой методикой мы понимаем разработку достаточно простых для практики критериев, изложенных в главе II, позволяющих, не прибегая к трудоемким расчетам лучей через асферические поверхности, уже в начальной стадии расчета хотя бы ориентировочно определять оптическую схему системы, так как последующая ее коррекция автоматически выполняется с помощью ЭВМ.

Нам представляется, что эти методические вопросы проще всего решаются на практике на основе применения теории аберраций третьего порядка с одновременным контролем аберраций высших порядков применительно к системам с асферическими поверхностями и разработанного нами дифференциального метода, более детальное изложение которого дано в монографии [31.

Исследования и разработки конкретных объективов, а также анализ патентной литературы показывают, что в объективостроении в ближайшие годы получат применение главным образом следующие типы высокоточных асферических поверхностей:

1) сложный профиль поверхности с малым отступлением от ближайшей сферы или плоскости в пределах до 10-20 мкм;

2) сложный профиль поверхности с большим отступлением от сферы или плоскости в пределах до 1 -2 мм\

3) поверхности, профиль которых выражается уравнениями второго порядка (параболоиды, эллипсоиды и гиперболоиды), а также их небольшими деформациями, выражающимися членами уравнений более высоких порядков.

В зависимости от заданных оптических характеристик, требований к качеству оптического изображения и назначения разрабатываемой оптической системы устанавливается оптическая схема объектива и

Асферич. корректор

Сферическое , зеркало

Сферическая па поста изображения

Фокальная поверхность

Асрерическая поверхность &

Рис. IX, 6. Концентрические системы: а - зеркально* линзовая Супер-Шмидт ; б -линзовая Сферогон

определяется рациональное расположение в ней асферических поверхностей - одной или нескольких.

Мы имеем здесь следующие конструктивные возможности.

1. Расположение асферической поверхности вблизи апертурной диафрагмы для более совершенной коррекции сферической аберрации как осевого, так и широких наклонных пучков лучей и, следовательно, для повышения относительного отверстия системы.

Такое конструктивное решение рационально, во-первых, если предварительно рассчитана такая оптическая система, в которой исправлена кома и присутствует лишь чистая полевая сферическая аберрация. Во-вторых, в системах, в которых на асферизованных преломляющих (или отражающих) поверхностях нет резко выраженного разделения пучков лучей осевого и наклонных.

Эти условия сравнительно часто выполняются з длиннофокусных светосильных объективах с небольшим углом поля зрения, в концентрических системах, имеющих поверхность изображения сферической формы, в светосильных широкоугольных объективах. Сюда относятся двухзеркальные длиннофокусные системы Кассегрена с асферическими (часто гиперболоидальными) зеркалами (см. рис. IV, 1 8, б), в которых удается хорошо корригировать все аберрации, кроме дисторсии. Осо-босветосильные зеркальные системы Б. Шмидта (см. рис. IV, 16, а) и Супер-Шмидт Ж. Бейкера , в которых применены асферические коррекционные пластины (рис. IX, 6, а), расположенные в зрачке системы. К той же группе концентрических зеркально-линзовых систем принадлежат светосильные системы А. Бауэрса (см. рис. IV, 19, а) и Антарес Д. Волосова - В. Бабинцева (см. рис. VIII, 13, б), которые содержат преломляющие поверхности конической формы.

Среди концентрических линзовых объективов назовем Сферогон (см. рио. IV, 14, г), позволяющий достигнуть поля зрения 120° и более при относительных отверстиях 1 : 2,5-1 : 3. Применение в этих системах асферической поверхности, расположенной вблизи апертурной диафрагмы (рис. IX, 6, б), позволило бы повысить их относительное отверстие до 1 : 2-1 : 1,5.

Светосильный широкоугольный объектив Геогон (см. рис. IV, 13, в) имеет необычно большое отверстие и поле (1 : 2,5 при поле зрения 94°) благодаря применению двух асферических поверхностей высших порядков, расположенных по обе стороны от апертурной диафрагмы.

Рис. IX, 7. Асферические киносъемочные объективы Кук-спид-панхро-ленз ( Тейлор - Гобсон ): а - Р-18 мм; б - г=25 мм

Обе поверхности (9-я и 10-я на рис. IV, 13, в) могут быть выражены уравнениями вида (IX, 11) при фокусном расстоянии объектива/ = 1:

х== -0,055 (у* +. г2) -+ 0>з9530 iuj +

1 + У1 - 0.0552 (у2 + г2)

- 0,83499 (*/в + г6);

х = -0,013685 (</2-М2) + 031б7Б + 24) +

l + Kl - 0,0136852(i/2 X z2)

+ 3,83707 (у + 2е) + 33,849 (у8 + г8).

(IX, 16)

Фирмой Тейлор-Гобсон (Англия) были разработаны светосильные широкоугольные объективБ1 (рис. IX, 7) Кук-спид-панхро-ленз , в которых благодаря применению асферических поверхностей сложно-го профиля удалось повысить относительные отверстия до 1 : 2 у киносъемочных объективов с фокусными расстояниями 18 и 25 мм для съем- ки 35-жж фильмов.

Как видели в главе V, у аналогичных отечественных объективов со сферическими поверхностями отверстия не превышают величин 1 : 2,8 и 1 : 2,5 соответственно.

Во всех приведенных оптических схемах, как зеркально-линзовых, так и линзовых, асферизация поверхностей, расположенных вблизи апертурной диафрагмы, обеспечивает повышение относительных отверстий без снижения качества коррекции аберраций.

2. Асферизация поверхности, расположенной вдали от апертурной диафрагмы, где имеет место четкое разделение пучков лучей различных