Monochromatické vady

Otvorová vada

Paprsky, které jsou dále od optické osy, se lámou více a protínají optickou osu blíže čočce než paprsky paraxiální. To platí u spojky (viz obr. 1 a). U rozptylky je tomu naopak (viz obr. 1 b).

Obr. 1 Otvorová vada: a - u spojky, b - u rozptylky

To nám poskytuje možnost tuto vadu odstranit kombinací spojky (z korunového skla) a rozptylky (ze skla flintového). Tím ovšem zase neodstraníme tuto vadu úplně, ale jen pro dvě hodnoty vzdálenosti od osy. Běžně se odstraòuje otvorová vada tak, aby ohnisko okrajových paprsků splynulo s ohniskem paprsků paraxiáních, tj. paprsků blízkých ose. Paprsky v jiných vzdálenostech se neprotínají v témže bodě, bod se nám tedy zobrazí jako kroužek určitého průměru e.. Proto se stanoví výpočtem krajní hodnota průměru rozptylového kroužku e.

Koma

Koma vzniká při zobrazení mimoosého bodu. Místo bodového obrazu vzniká skvrna svým tvarem podobná kometě, odtud její název. U objektivů, které mají odstraněnu otvorovou vadu, je zároveò odstraněna i koma.

Astigmatismus a zklenutí

Astigmatismus vzniká při zobrazování mimoosého bodu. Paprsky vycházející z bodu podél vodorovné osy čočky se protínají v tzv. sagitálním ohnisku, zatímco paprsky procházející podél svislé osy čočky se protínají v jiném tzv. tangenciálním ohnisku. Svazek paprsků za čočkou má eliptický průřez, jen v místech ohnisek se zužuje do úseček kolmých k ose (viz obr. 2). Jejich vzdálenost se nazývá astigmatický rozdíl. Korekce se provádí kombinací dvou složených čočkových systémů, které mají stejně velký astigmatický rozdíl, ale opačného znaménka.

Obr. 2 astigmatismus [5]

Spolu s astigmatismem se objevuje a odstraòuje i zklenutí. Považujeme-li za obraz mimoosého bodu nejmenší kroužek, pak obraz roviny kolmé na osu je rotační plocha. Abychom vykorigovali tuto vadu u soustavy čoček, musí pro ohniskové vzdálenosti f_i a indexy lomu n_i platit vztah:

Zkreslení

Zkreslení se projevuje u přímek mimoběžných s optickou osou tím, že se nezobrazí jako přímka, ale jako křivka. Podle tvaru křivky mluvíme o soudkovitém a poduškovitém zkreslení (viz obr. 3, 5). Příčinou je, že boční zvětšení závisí na vzdálenostech od osy. U soudkovitého se zvětšení se vzrůstající vzdáleností zvětšuje, u poduškovitého se naopak zmenšuje. Zkreslení se odstraòuje pomocí clony. Když dáme clonu před objektiv dopadají paprsky na čočku velmi šikmo a vzniká soudkovité zkreslení (viz obr. 4 A). Když dáme clonu za čočku, zobrazení se účastní jen paprsky dopadající méně šikmo a vzniká poduškovité zkreslení (viz obr. 4 B). Na odstranění této vady se tedy používají symetrické systémy s clonou uprostřed, tím se zkreslení navzájem kompenzují (viz obr. 4 C).

Obr. 3 Zkreslení: A - soudkovitost, B - poduškovitost, C - reálný obraz

Obr. 4 Závislost zkreslení na poloze clony: A - paprsky dopadají šikmo, vzniká soudkovitost; B - paprsky dopadají méně šikmo vzniká poduškovitost; C - symetrické uspořádání, zkreslení se vykompenzuje. [6]

Obr. 5 Soudkovitost

Je vidět, že odstranění vad není příliš jednoduché. Existuje spousta druhů objektivů s různě odstraněnými vadami.

Příkladem může být achromat (viz obr. 6 A).

Aplanát je příkladem objektivu, který má odstraněny všechny základní optické vady (chromatickou a otvorovou vadu, komu i zkreslení). Astigmatismus se odstraňuje cloněním.

Tento objektiv je kombinací dvou achromatů (viz obr. 6 B).

Anastigmáty jsou objektivy, které mají odstraněny všechny optické vady včetně astigmatismu. Např. Tessar nebo Dagor jsou objektivy tohoto typu. (viz obr. 6 C a 6 D).

Apochromáty jsou objektivy, které mají vykorigovánu barevnou vadu pro více než dvě barvy. Příkladem je třeba Apotessar, který je složen z osmi čoček.

Objektivy, které jsem uvedla, patří k jednodušším typům. Složitější objektivy jsou složeny i z deseti a více čoček.

Obr. 6 Objektivy: A - Achromat, B - Aplanát, C - Tessar, D - Dagor