Формы и основополагающие принципы конструкции объектива

Формы объектива

Положительные линзы	Выпуклая линза	Двояковыпуклая линза	Выпуклый мениск
Дисперсные линзы	Вогнутая линза	Двояковогнутая линза	Вогнутый

Линза Френеля (Fresnel)
Тип положительной линзы, образованной путем точного разделения выпуклой поверхности выпуклой линзы на множество концентрических кругообразных кольцевых линз и их сочетания с целью максимально сократить толщину линзы, в то же время сохраняя ее функцию как выпуклой линзы. Чтобы эффективно направить периферийный рассеянный свет в окуляр в однообъективном зеркальном фотоаппарате, сторона, противоположная матовой поверхности фокусировочного экрана, образуется как ступенчатая линза с шагом 0,05 мм. Линзы Фреснеля также широко применяются в фотовспышках. На них указывают концентрические окружности, видные на белом рассеивающем экране, покрывающем лампу фотовспышки. Примером гигантской линзы Фреснеля может служить проекционная линза, использовавшаяся для проецирования света от маяка.

Линза Фреснеля

Асферическая линза
Фотообъективы обычно конструируются из нескольких отдельных линз, которые, если конкретно не указано что-то иное, имеют сферические поверхности. Поскольку все поверхности сферические, становится особенно трудно исправить сферическую аберрацию в объективах с большой диафрагмой и дисторсии в сверхширокоугольных объективах. Специальная линза с поверхностью, изогнутой в идеальной форме для коррекции этих аберраций, т.е. линза, имеющая свободно изогнутую поверхность, которая не является сферической, называется асферической линзой. Теория и полезность асферических линз были известны с первых дней изготовления линз, однако из-за исключительной сложности практической обработки и точного измерения асферических поверхностей, методы производства асферических линз не были внедрены в практику до достаточно недавнего времени.
Первым объективом для зеркального фотоаппарата, включавшим асферическую линзу, был объектив FD 55 mm f/1.2 AL фирмы “Canon”, выпущенный в марте 1971 года. (“Лейка”предложила объектив “Ноктилюкс” 55mm f/1.2 с асферическими поверхностями для своих камер дальномеров задолго до 1971 года). Благодаря революционным достижениям в технологии производства с тех пор в нынешней группе объективов EF “Канон” широко используются различные типы асферических линз, таких, как матовые и полированные асферические линзы, сверхточные стеклянные литые асферические линзы и реплицированные асферические линзы.

Воздушная линза
Воздушное пространство между стеклянными линзами, составляющими фотообъектив можно представить себе как линзы, состоящие из стекла, обладающие таким же показателем преломления, как воздух (1,0). Воздушное пространство, с самого начала спроектированное с учетом такой концепции, называется воздушной линзой. Поскольку преломление воздушной линзы противоположно преломлению стеклянной, выпуклая форма действует как вогнутая линза, а вогнутая форма действует как выпуклая линза. Этот принцип был впервые выдвинут в 1898 году человеком по имени Эмиль фон Хёг, работавшем в немецкой компании “Гёрц”.

Диаграмма концепции воздушной линзы

Реально существующие фотообъективы
Когда смотришь на увеличенное изображение объекта через увеличительное стекло, зачастую края изображения бывают искажены или обесцвечены, хотя центр изображения и бывает четким. Это указывает на то, что одно-линзовый объектив страдает многими видами аберрации и не может воспроизвести изображение, ясно очерченное от одного конца до другого. Из-за этого фотообъективы строятся из нескольких линз с различной формой и характеристиками, с тем чтобы получить резкое изображение по всей площади фотоснимка. Эта основная конструкции объектива указана в разделе спецификаций буклетов и инструкций с указанием линз и групп линз. На рисунке 33 показан пример объектива EF 85 mm f/1.2L USM, состоящий из 8 линз и 7 групп линз.

Конструкция объектива EF 85mm f/1.2 USM

Основы конструкции объектива
Существует пять основных конструкций, используемых в объективах с одним фокусным расстоянием общего назначения. Первый тип с одной линзой является простейшим, состоит из одной или двух соединенных линз. Второй и третий это двойные объективы, состоящие из двух независимых линз. Четвертый тип это триплеты, объективы, состоящий из трех независимых линз, расположенных в такой последовательности: выпуклая-вогнутая-выпуклая. Пятый тип - симметричный, состоящий из двух групп по одной или больше линз одинаковой формы и конфигурации в группе, симметрично ориентированных вокруг диафрагмы.

Основные группы линз в объективах

Типы фотообъективов

-Объективы с одним фокусным расстоянием

Симметричные.
В объективах этого типа группа линз за диафрагмой имеет почти такую же конфигурацию и форму, как группа линз, расположенная перед диафрагмой. Симметричные объективы классифицируются далее на различные типы, такие, как тип Гаусса, тройной, тип Тессар, тип Топкон и ортометрический. Из них наиболее широко используется объектив конфигурации Гаусса и его вариации, потому что

• а)его симметрическая конструкция обеспечивает хорошо сбалансированную коррекцию всех типов аберрации и
• б) можно достичь сравнительно длинного заднего фокуса.

Объектив “Канон” 50 мм f/1.8, выпущенный еще в 1951 году, с успехом ликвидировал кому, которая была единственным слабым местом объектива Гаусса в то время. В результате этого он стал знаменит как историческая веха в создании объективов благодаря резкому улучшения качества работы, которое он обеспечивал. “Канон” по-прежнему использует конструкцию Гаусса в нынешних объективах, таких, как EF 50mm f/1.8 IL, EF 50mm f/1.0 L USM, EF 50 mm f/1.4 USM, EF 85 mm f/1.2 USM и TS-E 90mm f/2.8.
Типы Тессар и Триплет симметрической конфигурации широко используются сегодня в компактных камерах, оснащенных объективами с одним фокусным расстоянием.