111. Цилиндрическая афокальная система

Цилиндрическую афокальную систему применяют в кинематографии для съемки, проецирования и репродукции при создании широкоэкранных кинофильмов. Эту систему устанавливают перед объективом. Обычно она состоит из цилиндрических линз с образующими, ориентированными в одном

Рис. 262. Цилиндрическая а фокальная система: а — по схеме простой зрительной трубы; б - по схеме трубы Галилея

направлении. Такая насадка представляет собой телескопическую систему, которая может быть выполнена по принципиальной схеме простой зрительной трубы (рис. 262, а) и, в частности, по схеме трубы Галилея (рис. 262, б).

Основными оптическими характеристиками цилиндрических насадок являются коэффициент анаморфоза, диаметр выходного зрачка, угловое или линейное поле и длина насадки.

В одном сечении, в котором проявляется кривизна цилиндрических поверхностей, насадка действует как обычная система сферических линз, а в другом, перпендикулярном к -как система плоскопараллельных пластин. Следовательно, в сечении масштаб изображения изменяется в соответствии с видимым увеличением, а в сечении II — масштаб изображения не изменяется. Коэффициент анаморфоза насадки равен абсолютному значению отношения фокусных расстояний ее компонентов:

Если у первого компонента (по ходу лучей) фокусное расстояние по абсолютному значению меньше, чем у современных фотографических съемочных насадок, то изображение получается суженным а при кинопроекции, наоборот, изображение получается расширенным

Насадку всегда применяют в сочетании со сферическим объективом, образующим действительное изображение, которое можно сфотографировать или рассмотреть на экране.

Такой сферический объектив позволяет пропустить пучки лучей определенного диаметра, и насадка не должна их виньетировать. Таким образом, диаметр выходного зрачка съемочной насадки должен быть равен диаметру входного зрачка сферического объектива. Размер входного зрачка насадки определяется выражением

У проекционных насадок, наоборот, диаметр входного зрачка является основной характеристикой, так как он должен соответствовать диаметру выходного зрачка проекционного объектива (по ходу лучей). Эти диаметры зрачков определяют относительное отверстие положительных компонентов насадок. Чем больше фокусное расстояние компонентов насадки по абсолютному

значению, тем больше радиусы кривизны и тем меньшими могут быть аберрации насадки в целом. Но при этом увеличиваются габаритные размеры насадки, состоящей из бесконечно тонких компонентов. Длина насадки определяется выражением поэтому фокусные расстояния компонентов выбирают с учетом габаритных и аберрационных условий. Обычно насадки выполняют по схеме Галилея, так как в этом случае они короче.

Угловое поле насадки в сечении II равно угловому полю сферического объектива, а в сечении I зависит от коэффициента анаморфоза:

Габаритные размеры насадки определяются ходом наклонных пучков, различным в обоих сечениях. Одинаковыми для обоих сечений являются диаметр и положение входного зрачка съемочного объектива, совпадающего с выходным зрачком насадки. Обычно этот входной зрачок располагается внутри объектива. Поэтому выходной зрачок насадки вынесен наружу, что вызывает значительное увеличение размеров первого компонента. В то же время этот компонент должен быть короткофокусным, что затрудняет аберрационную коррекцию и заставляет делать компонент многолинзовым.

В сечении I, в котором проявляется действие кривизны поверхностей, габаритные размеры насадки определяются ходом наклонного пучка лучей. В другом же сечении цилиндрические линзы идентичны по своему действию плоскопараллельным пластинам и высота луча на каждой поверхности определяется уравнением

где диаметр выходного зрачка насадки; расстояние между соседними поверхностями; показатель преломления среды между этими поверхностями; расстояние от входного зрачка до насадки; половина углового поля сферического объектива.

Начальный порядковый номер для принимают со стороны сферического объектива, т. е. расчет выполняется в обратном ходе лучей.

При наблюдении или фотографировании предметов, расположенных на конечных расстояниях от насадки, необходима фокусировка обеих частей оптической системы — и цилиндрической насадки, и сферического объектива.

Фокусировка насадки на резкость изображения близко расположенных предметов может быть обеспечена различными приемами. Наиболее распространен способ фокусировки путем изменения расстояния между компонентами насадки при одновременном перемещении сферического объектива.