Объектив, обращенная к объекту часть оптической системы или самостоятельная оптическая система, формирующая действительное изображение оптическое объекта. Это изображение либо рассматривают визуально в окуляр, либо получают на плоской (реже искривленной) поверхности (фотографического свето-чувствительного слоя, фотокатода передающей телевизионной трубки или электроннооптического преобразователя, матового стекла или экрана). Конструктивно Объектив могут быть разделены на три класса: наиболее распространённые линзовые (рефракторы, диоптрические); зеркальные (рефлекторы, катоптрические); зеркально-линзовые (катадиоптрические; подробно о них см. в ст. Зеркально-линзовые системы). По назначению Объектив делятся: на Объектив зрительных труб и телескопов, которые дают уменьшенное изображение; Объектив микроскопов —увеличенное изображение; фотографические и проекционные Объектив, дающие в зависимости от конструкции и способа применения уменьшенное или увеличенное изображение.

  Важнейшими оптическими характеристиками Объектив являются: фокусное расстояние (см. Кардинальные точки оптической системы, Фокус в оптике), которое при заданном удалении объекта от Объектив определяет увеличение оптическое Объектив; диаметр входного зрачка Объектив (см. Диафрагма в оптике); относительное отверстие и выражающаяся через него светосила Объектив; поле зрения Объектив Качество формируемого Объектив изображения характеризуют: разрешающая способность Объектив, коэффициент передачи контраста, коэффициенты интегрального и спектрального пропускания света, коэффициент светорассеяния в Объектив, падение освещённости по полю изображения.

Объективы зрительных труб и телескопов. Расстояние до объектов, изображаемых такими Объектив, предполагается очень (практически бесконечно) большим. Поэтому объекты характеризуют не линейными, а угловыми размерами. Соответственно, характеристиками Объектив данной группы служат угловое увеличение g, угловая разрешающая способность a и угол поля зрения 2w = 2w¢/g, где 2w¢ — угол поля зрения следующей за Объектив части оптической системы (обычно окуляра). В свою очередь, g = f₁/f₂, где f₁ — фокусное расстояние Объектив, f₂ — переднее фокусное расстояние последующей части системы. Разрешающая способность Объектив в угловых секундах определяется по формуле a’’ = 120’’/D, где D — выраженный в мм диаметр входного зрачка Объектив (чаще всего им является оправа Объектив). Освещённость изображения (светосила Объектив) пропорциональна квадрату относительного отверстия (D/f₁)².

  Объектив измерительных и наблюдательных зрительных труб и геодезических приборов имеют входные зрачки диаметром несколько см. Малость поля зрения (не более 10—15°, обычно меньше) большинства зрительных труб позволяет использовать Объектив сравнительно простых конструкций: линзовые Объектив состоят, как правило, из двух склеенных линз и исправлены лишь в отношении сферической аберрации и хроматической аберрации. Менее употребительны Объектив из трёх и более линз, в которых исправлены также кома и некоторые др. аберрации оптических систем. К 70-м гг. 20 в. в геодезических приборах начали использоваться менисковые системы Максутова. Относительные отверстия Объектив наблюдательных труб и геодезических приборов варьируют в широких пределах (примерно от 1 : 20 до 1 : 5).

  Диаметры линзовых и зеркально-линзовых Объектив телескопов ~ 0,5—1 м (максимальное D = 1,4 м). В рефракторах используются двухлинзовые Объектив (также с исправлением лишь сферических и хроматических аберраций). В астрографах, предназначенных для фотографирования звёздного неба,— трёхи четырёхлинзовые Объектив; в них, как правило, исправляются все аберрации, за исключением кривизны поля. Угол поля зрения Объектив астрографов достигает 6°; у двухлинзовых Объектив рефракторов он обычно тем меньше, чем больше их диаметр, составляя у самых больших менее 1°. Относительные отверстия больших рефракторов ~ 1 : 20 — 1 : 10, у астрографов они больше, доходя до 1 : 1,4 — 1 : 1,2. В Шмидта телескопах и менисковых системах Максутова поле зрения достигает 5° при относительном отверстии около 1: 3. Наибольший Объектив зеркального телескопа имеет D = 5 м (рефлектор с параболическим зеркалом в обсерватории им. Хейла на г. Маунт-Паломар, США); в СССР строится рефлектор с параболическим зеркалом диаметром около 6 м. Поле зрения таких Объектив не превышает нескольких угловых минут; у Объектив телескопов, построенных по схеме Ричи — Кретьена системы рефлектора с гиперболическим главным зеркалом, — до 1°. Аберрации подобных Объектив (кроме хроматических и сферических) значительны и исправляются введением дополнительных (коррекционных) линз и зеркал, т. н. компенсаторов. Объектив современных крупных рефлекторов позволяют осуществлять смену вспомогательных зеркал, обеспечивая возможность работы при относительных отверстиях около 1:4, 1:10, 1: 30.

  К астрономическим Объектив относятся также Объектив, применяемые в системах наблюдения за искусственными спутниками Земли (т. н. спутниковых камерах) и для фотографирования тел, движущихся в верхних слоях атмосферы (например, метеоров). По своим характеристикам они близки, с одной стороны, к Объектив астрографов, с др. стороны — к некоторым типам фотографических Объектив В них исправляются все аберрации, за исключением кривизны поля, угол поля зрения может достигать 30°, относительного отверстия обычно велики (до 1 : 1,2). Типичным примером может служить Объектив «Астродар» спутниковой камеры, построенной по системе Максутова, отличающийся тем, что все его преломляющие и отражающие поверхности сферичны и при этом концентричны. Эффективный диаметр этого Объектив — 50 см, f  »70 см (следовательно, относительное отверстие 1: 1,4); поле зрения составляет 5° ´ 30°.

Фотографические объективы (к ним относятся и Объектив, применяемые при киносъёмке и репродуцировании) отличаются от Объектив предыдущей группы тем, что изображения, даваемые ими, должны быть резкими до края фотоплёнки (или иного приёмника), размеры которой могут быть сравнительно велики. Поэтому угол поля зрения резкого изображения у таких Объектив значительно больше, чем у Объектив зрительных труб, — свыше 50°. Чтобы добиться резкости и высокого контраста неискажённого плоского изображения при больших углах поля зрения, необходимо тщательно исправлять все основные аберрации (сферическую, хроматическую, кому, астигматизм, дисторсию, кривизну поля), а в ряде случаев — и наиболее существенные аберрации высшего порядка. Это приводит к значительному усложнению конструкции, тем большему, чем больше относительное отверстие и угол поля зрения [число линз и зеркал увеличивается и (или) их форма усложняется]. На рис. 1 изображено несколько схем наиболее известных линзовых фотообъективов. Объектив, построенные по одной оптической схеме, могут иметь различные оптические характеристики (фокусное расстояние, относительное отверстие, угол поля зрения) и применяться для различных целей.

Рис. 1. Линзовые фотографические объективы.

  По назначению фотографические Объектив разделяют на Объектив, применяемые в любительской и профессиональной фотографии и кинематографии, репродукционные, телевизионные, аэрофотосъёмочные, флюорографические, астрографические и др., а также Объектив для невидимых областей спектра — инфракрасной и ультрафиолетовой. Среди Объектив одного и того же назначения различают нормальные, или универсальные, светосильные, широкоугольные и длиннофокусные, или телеобъективы. Наиболее широко используются нормальные (универсальные) Объектив Это, как правило, анастигматы, обеспечивающие резкое плоское изображение при умеренно большом относительном отверстии и поле зрения. Их фокусные расстояния ~ 40—150 мм, относительные отверстия — 1 : 1,8 — 1 : 4, угол поля зрения в среднем около 50°. Светосильные Объектив с относительными отверстиями от 1 : 1,8 до 1 : 0,9 (в некоторых конструкциях, в частности в зеркально-линзовых,— до 1 : 0,8) используют для фотографирования в условиях пониженной освещённости; их поле зрения обычно меньше, чем у универсальных. Широкоугольные Объектив обладают углом поля зрения, превышающим 60° и доходящим у некоторых из них до 180° (например, показанный на рис. 1 объектив Гилля имеет поле зрения 180° при относительном отверстии 1 : 22). Особенно важную роль такие Объектив играют в аэрофотосъёмке. Фокусные расстояния широкоугольных Объектив обычно в пределах от 100 до 500 мм; их относительного отверстия характеризуются средними и малыми значениями (1 : 5,6 и ниже). В них трудно исправлять такие аберрации, как дисторсия, кривизна поля и астигматизм. Объектив с исправленной дисторсией называется ортоскопическими. У Объектив с углом поля зрения, приближающимся к 180° (от около 120° до 180°), дисторсию не исправляют (она отчасти может быть исправлена при печатании снимков спец. Объектив). Для формируемых этими (т. н. дисторсирующими) Объектив изображений характерны значительные перспективные искажения. Такие Объектив применяются, например, для создания особых композиций при фотосъёмке архитектурных ансамблей и ландшафтов. Чем больше поле зрения, тем более резко к его краю падает освещённость изображения (пропорционально косинусу четвёртой степени от половины угла поля зрения). В Объектив для любительской и профессиональной фотографии неравномерность освещённости корригируется при расчёте аберраций Объектив; у др. типов фотообъективов освещённость выравнивается с помощью специальных фильтров.

  К длиннофокусным относятся Объектив, фокусное расстояние которых превышает трёхкратную величину линейного поля зрения (для большей части фотографических Объектив это 100—2000 мм). Длиннофокусные Объектив применяются для съёмки удалённых объектов в крупном масштабе; их поле зрения обычно менее 30°, а относительное отверстие не превышает 1 : 4,5 — 1 : 5,6.

  Одинаково хорошее исправление всех аберраций фотографических Объектив представляет собой чрезвычайно трудную задачу, особенно у светосильных, широкоугольных и специальных Объектив Поэтому находят компромиссные решения, меняя требования к исправлению аберраций в зависимости от назначения Объектив: например, в светосильных фотографических Объектив менее тщательно исправляют т. н. полевые аберрации, но при этом уменьшают поле зрения; в случае Объектив с большими фокусными расстояниями принимают особые меры для исправления хроматических аберраций и т.д.

  Выбор освещённости в плоскости изображения фотообъектива зависит от яркости объекта, чувствительности фотоматериала или иного приёмника света и требуемой глубины изображаемого пространства (глубины резкости). Изменение освещённости осуществляется путём изменения относительного отверстия Объектив с помощью диафрагмы переменного диаметра, например ирисовой диафрагмы. На оправе Объектив имеется шкала, по которой устанавливают нужное относительное отверстие (характеризуя Объектив, обычно указывают максимальное значение этого отверстия). Освещённость плоскости изображения пропорциональна квадрату отношения диаметра входного зрачка Объектив к его фокусному расстоянию — т. н. геометрической светосиле Объектив Умножение этой величины на коэффициент, определяемый потерями световой энергии при прохождении через Объектив (на поглощение в толще стекла и отражение от оптических поверхностей), даёт физическую светосилу Объектив Для увеличения физической светосилы (т. е. для уменьшения потерь света) современные фотографические Объектив просветляют (см. Просветление оптики). Подбор специальных просветляющих — однослойных и многослойных — покрытий позволяет не только повысить интегральное пропускание Объектив, но и сбалансировать спектральное пропускание в соответствии со спектральной чувствительностью трёх слоев цветной обратимой плёнки. Это обеспечивает правильное воспроизведение цветов объектов, изображаемых на таких плёнках.

  Широко применяются т. н. панкратические Объектив с переменным фокусным расстоянием (таковы многие киносъёмочные объективы); изменение этого расстояния осуществляется перемещением отдельных компонентов Объектив, при котором его относительное отверстие обычно остаётся неизменным. Подобные Объектив, в частности, позволяют менять масштаб изображения без изменения положения объекта и плоскости изображения (при смещении компонент Объектив и изменении его фокусного расстояния меняется положение главных плоскостей Объектив; см. Кардинальные точки оптической системы). По своим оптико-коррекционным свойствам Объектив с переменным фокусным расстоянием делятся на две группы: 1) вариообъективы, оптическая схема которых корригируется в отношении всех аберраций как единое целое; 2) трансфокаторы — системы, состоящие из собственно Объектив и устанавливаемой перед ним афокальной насадки, аберрации которой исправляются отдельно. Получение изображений высокого качества в панкратическом Объектив достигается за счёт увеличения числа линз и компонент. Такие Объектив — сложные системы, состоящие из 11—20 линз.

  Проекционные Объектив однотипны с фотографическими, отличаясь от них в принципе лишь обратным направлением лучей света. По типу проекции они делятся на Объектив для диапроекции в проходящем свете и Объектив для эпипроекции в отражённом свете (см. Кинопроекционный объектив, Проекционный аппарат). Особую подгруппу, также относимую к фотообъективам, составляют репродукционные Объектив, применяемые для получения изображений плоских предметов, чертежей, карт и т.п.

  Проекционные Объектив, репродукционные Объектив и фотообъективы, используемые на малых удалениях от объекта, характеризуют не угловым, а линейным увеличением (масштабом изображения в собственном смысле), линейными размерами поля зрения и числовой апертурой. В этом отношении они сходны с Объектив микроскопов.

Объективы микроскопов отличает расположение в непосредственной близости от объекта. Их фокусные расстояния невелики — от 30—40 мм до 2 мм. К основным оптическим характеристикам Объектив микроскопов относятся: числовая апертура А, равная n₁sin u₁, где n₁ — преломления показатель среды, в которой находится объект, u₁ — половина угла раствора светового пучка, попадающего в Объектив из точки объекта, лежащей на оптической оси Объектив; линейное увеличение b; линейные размеры 2l  поля зрения, резко изображаемого Объектив; расстояние от плоскости объекта до плоскости изображения. Величина А определяет как освещённость изображения, прямо пропорциональную А², так и линейный предел разрешения микроскопа, т. е. наименьшее различаемое расстояние на объекте, равное для самосветящихся объектов (в предположении, что аберрации отсутствуют) e = 0,51 g/A, где g — длина волны света. Если объект находится в воздухе (n = 1, «сухой» Объектив), то А не может превышать 1 (фактически не более 0,9). Помещая объект в сильно преломляющую (n > 1) жидкость, т. н. иммерсию, примыкающую к поверхности первой линзы Объектив, добиваются того, что А достигает 1,4—1,6 (см. Иммерсионная система). b современных микроскопов доходит до 90—100 ´; полное увеличение микроскопа Г = bГ¢, где Г¢ — угловое увеличение окуляра. Линейное поле 2l связано с диаметром D диафрагмы поля зрения окуляра соотношением 2l = D/b. По мере увеличения А и b растет сложность конструкции Объектив, поскольку требования к качеству изображения очень велики — разрешающая способность Объектив практически не должна отличаться от приведённой выше для идеального (безаберрационного) Объектив Этому условию удовлетворяют конструкции наиболее совершенных Объектив микроскопов —т. н. планахроматов и планапохроматов. На рис. 2 приведена схема одного из лучших планапохроматов советского производства. (Более подробно см. статьи Зеркально-линзовые системы; Микроскоп, разделы: Оптическая схема, принцип действия, увеличение и разрешающая способность микроскопа и Основные узлы микроскопа.)

Рис. 2. Типичная оптическая схема объектива микроскопа.

  Особые группы Объектив составляют: Объектив спектральных приборов, по свойствам во многом близкие к фотографическим Объектив; специальные Объектив, предназначенные для использования с лазерами и т.д.

  

 

  Лит.: Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 1—2, М. — Л., 1948—52; Слюсарев Г. Г., Методы расчета оптических систем, 2 изд., Л., 1969; Flügge J., Das photographische Objektiv, W., 1955; Русинов М. М., Фотограмметрическая оптика, М., 1962; Микроскопы, под ред. Н. И. Полякова, М., 1969; Михель К., Основы теории микроскопа, пер. с нем., М., 1955.