Ахромат объектив что это
astro-talks
форум для любителей астрономии
Модератор: Ernest
Сообщение Ernest » 10 окт 2010, 12:21
Ахромат
Ахромат составленный из положительной (собирающей) и отрицательной (рассеивающей) линз имеет достаточное количество конструктивных параметров (радиусы кривизны трех-четырех оптических поверхностей и параметры стекол), чтобы в первом приближении скомпенсировать хроматическую аберрацию (хроматизм положения), сферическую аберрацию и кому (неизопланатизм). При небольшом относительном отверстии такой объектив (обычно скромной апертуры) строит отличное по качеству изображение в центре поля зрения и в пределах поля зрения достаточного для производства большинства астрономических наблюдательных работ.
Компенсация первичного хроматизма
Вторичный хроматизм ахромата
Рефракторы примерно равные по качеству коррекции вторичного спектра
Нетрудно показать, что рефракторы (как ахроматы так и апохроматы равные по использованным стеклам) с одинаковым отношением D/k или D 2 /f имеют примерно равную степень влияния вторичного спектра на отношение Штреля, то есть равны в части качества изображения. Например, 152 мм двухлинзовый ахромат с относительным отверстием 1:10 даст примерно такое же по качеству изображение в центре поля зрения, что и 100 мм ахромат 1:6.6 (100/6.6 = 152/10).
Компенсация сферической аберрации в дублете
Компенсация сферической аберрации достигается различием форм положительной и отрицательной линз. Положительная линза имеет более симметричную форму (радиусы кривизны ее оптических поверхностей близки) и вносит сферическую аберрацию близкую к минимальной. Отрицательный компонент обычно изготавливается в виде мениска или вогнуто-плоской линзы. Такая форма линзы приводит к сферической аберрации обратного знака и преувеличенной по отношению к силе линзы. В итоге суммарная сферическая аберрация обеих линз обнуляется.
Сферохроматизм и сферическая аберрация высшего порядка
Типичные разъюстировки дублетов
Астигматизм в центре поля зрения рефрактора
Кома в центре поля зрения ахромата
Астигматизм пережатия (трех-, четырех- и шестилучевой)
Сферическая аберрация на оси ахромата
Тепловой клин в трубе рефрактора
Обзор самодельного объектива-ахромата 50/3.5 из склейки визира Зенит-ТТЛ от читателя Радоживы
Необычный обзор специально для Радоживы, подготовил Родион Эшмаков.
Вид объектива в сборе
Объектив-ахромат – тип объектива, в котором исправлены сферическая и хроматическая аберрации при отсутствии коррекции искажений наклонных пучков – комы, астигматизма. Ахроматы являются одними из простейших схем, они широко применяются в качестве технических объективов – особенно в наблюдательных приборах, микроскопах и т.д. Например, ахроматами являются объективы большинства биноклей, а широкой популярностью в связи с невысокой стоимостью и приемлемым качеством пользуются телескопы-ахроматы.
Принципиальная схема объектива-ахромата
Среди фотообъективов ахроматами представлены лишь старые малоформатные супертелеобъективы – с фокусным расстоянием более 500 мм. А в современности подобная схема применяется разве что в творческих объективах типа LensBaby, где в качестве эффекта используются аберрации объектива.
Изготовление ахромата из визира камер «Зенит»
Камеры типа «Зенит» очень часто встречаются в настоящее время, в т.ч. и в нерабочем состоянии. В подавляющем большинстве случаев они не представляют никакого интереса ни для коллекционеров, ни для фотолюбителей. Однако оказалось, что из камер Зенит можно получить не только множество винтиков, царапанное зеркало и кусочек пластика с микрорастром – интерес представляет одиночная склейка, которая служит окуляром видеоискателя. Фокусное расстояние этой склейки равно примерно 50 мм, она является ахроматической, т.к. схема ОВИ более не содержит иных линз (в отличие, например, от склейки объективов Индустар – она является частью оптической схемы и не является ахроматом). Относительное отверстие для склейки из визира Зенит-ТТЛ равняется примерно F/2.8-F/3.5 (т.к. точное ФР не было измерено). Т.е. существует возможность изготовления «творческого» объектива с удобными для съемки параметрами (в отличие от объективов-ахроматов из склеек биноклей и т.д.).
Сняв верхнюю крышку фотоаппарата, можно получить доступ к линзе визира и выкрутить ее. Существенным минусом является то, что сама линза завальцована в оправу, которая ограничивает ее световой диаметр. Потому необходимо аккуратно распилить оправу и извлечь линзу.
Линза кажется очень схожей по размерам с линзами Индустар-50, что вызывает соблазн использовать корпус этого распространенного объектива в качестве донора геликоида и диафрагмы. Но – культурно установить линзу можно, если предварительно установить ее в передний линзоблок И-50. Главные трудности, которые возникают при этом – наличие завальцованной в него отрицательной линзы Индустара и больший диаметр склейки ОВИ Зенита. Напильник делает свое дело. Главное – делать его аккуратно и с умом, не то можно нарушить центровку.
Интересным является то, что резьба крепления визира к камере полностью идентична резьбе заднего линзоблока обычного Индустара-50. То есть «халтурный» ахромат можно сделать вовсе без всякого инструмента – извлекая линзы из И-50 и вставляя ахроматическую склейку в его корпус. Почему «халтурный»? – Потому что диафрагма будет установлена тогда спереди, а угол зрения – ограничен оправой переднего линзоблока. Кроме того, придется регулировать задний отрезок кольцами.
После доработки переднего линзоблока Индустар-50 склейка-ахромат легко фиксируется в нем, при этом можно использовать родное стопорное колечки переднего линзоблока.
Далее необходимо лишь установить рабочий отрезок юстировочными кольцами, а точно найти бесконечность можно, если выкручивать передний линзоблок с ахроматической склейкой, а потом зафиксировать маленькой капелькой цианакрилата в нужном положении.
Вид объектива в сборе
В итоге мы получаем 50/3.5 ахромат в корпусе Индустар-50 – конструктив полностью ему идентичен.
Оптические свойства ахромата 50/3.5 из окуляра ОВИ камер «Зенит»
На самом деле с трудом получается называть эту склейку ахроматом (объективы биноклей сильно лучше по качеству), глядя на снимки: и хроматизм, и сферическая аберрация скорригированы из рук вон плохо – софт в большей мере удается нивелировать лишь на F/5.6 и далее. Хотя в сравнении с моноклем с теми же параметрами этот объектив выглядит и впрямь неплохо.
Картинка на «портретной» дистанции при F/3.5
Картинка на «портретной» дистанции при F/5.6
Из-за кривизны поля края всегда получаются размытыми, кроме того там всегда царствуют полевые аберрации и резкости там нет и на F/16. На формате кадра APS-C резкой являются лишь 1/4-1/3 площади кадра по центру при диафрагме от F/3.5 до F/11. Между прочим, такое распределение резкости по кадру и является главным художественным свойством объектива: размытие краев позволяет акцентировать внимание на центральном объекте и, кроме того, создавать эффект быстрого движения к нему. Забавно, но размытие зоны предфокуса отдаленно похоже на боке Гелиосов – тоже сильно закручено.
Отражение с стекле ( картинка размытия предфокала создано капельками на стекле), F/3.5
Ахроматическая склейка не имеет просветления, контраст удовлетворительный. Цветопередача естественная, но широкополосный вторичный спектр на F/3.5 имеет свойство несколько искажать ее. По-видимому, на открытой апертуре объектив стоит применять в монохромном режиме съемки.
Подведя итог – об оптическом качестве данного объектива говорить не стоит. Его достоинства – это его недостатки. И наоборот.
Как выбрать и купить объективы к микроскопу
 |
Одна из самых главных частей микроскопа, как и телескопа, это объектив. К подбору и покупке объективов к микроскопу нужно подходить очень тщательно. От этого зависит качество изображения, даваемое микроскопом, и насколько мелкие детали вы сможете увидеть в него. На рынке можно встретить большое количество объективов для микроскопов разных производителей. По характеру оптической коррекции аберраций объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы. Встречаются специализированные объективы, но мы их рассматривать не будем, т.к. они нужны для специальных исследований и для домашнего пользования очень дорогие.
По виду иммерсии они делятся на безыммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной иммерсией. Иммерсия это когда между покровным стеклом и объективом находится иммерсионная жидкость и объектив в нее погружен. Это изменяет коэффициент преломления среды между объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива. Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, использование других масел не допускается. В водной иммерсии используется дистиллированная вода.
Маркируются по иммерсии объективы микроскопом следующим образом.
МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия.
ВИ, W и белое кольцо на объективе – водная иммерсия.
Цветовая идентификация принята в России, на зарубежных объективах может какое угодно быть кольцо по цвету.
Если на объективе микроскопа нет обозначений иммерсии, то это сухой объектив.
Давайте подробно рассмотрим каждый вид объектива.
Ахроматы. Объективы ахроматы имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н. компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива обычно не указан код оптической коррекции.
Планапохромат – это объектив с полной хроматической коррекцией, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo.
На западе выпускают т.н. семипланаты ( Semi-Plan). У этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами, и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля. Эти объективы маркируются кодом SP.
Рассмотрим подробно маркировку объективов к микроскопам.
На оправе объектива указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х. Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение объектива умножить на увеличение окуляра.
После значения увеличения объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая апертура (обозначается символом NA при расчетах). Числовая апертура показывает, какое максимально полезное увеличение можно добиться с этим объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально полезное увеличение микроскопа с данным объективом рассчитывается так числовая апертура умножается на 1000. Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.65 имеет полезное увеличение 650х. Значительно большее увеличение смысла ставить нет, т.к. это не прибавит деталей, а только ухудшит контрастность и яркость изображения. Также можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно поделить длинно волны в мкм при которой наблюдаем на удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка 0,12мкм.
Под увеличением и числовой апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и другие параметры. Например, длина тубуса микроскопа, с которым объектив может работать со штатным увеличением. Например, обычная длина тубуса 160мм. Также указывается толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать объектив, обычно это 0,17 мм.
Рассмотрим на примерах маркировку объективов микроскопов.
Объектив производства Биомед
Планахромат, увеличение 4х, числовая апертура 0,10, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм
Объектив производства OptiTech
Ахромат, увеличение 60х, числовая апертура 0,85, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм
Объектив производства OptiTech
Планахромат, увеличение 100х, числовая апертура 1,25, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм, объектив с масляной иммерсией