Апохромат и Тейлър триплет
Лещите с две лещи имат голям вторичен спектър, а лещите на Кларк, в допълнение, и хроматизъм на увеличение. Това налага ограничения върху използването им в астрономията. Високопрецизната астрометрия изисква високо качество на изображението и това води до необходимостта от усложняване на оптичния дизайн. Методите за съставяне на оптични системи, разделянето на лещата на части, използването на специални видове очила, оптимизация и други техники позволяват разработването на сложни системи, които отговарят на зададените изисквания. Нека започнем да сближаваме компонентите на телеобектива. При съотношение Двата компонента на такава леща се сливат в един компонент от четири лещи. В същото време, ако лещите са тънки, тогава тяхната последователност не играе роля. Можете да избирате видовете стъкла, така че две от три лещи да са направени от един и същи тип стъкло. Тези две лещи могат да бъдат комбинирани в една, придавайки й оптична сила, равна на сумата от мощностите на лещите, от които е съставена. В този случай една от трите лещи неизбежно се получава със стръмни повърхности, а една от лещите трябва да бъде направена от стъкло Lang-Kron или Kurz-Flint. Това дава възможност да се намалят повърхностните кривини и да се получи ахроматизация за три дължини на вълната; кривата на вторичния спектър има форма, близка до кубична парабола. Такива обективи с три лещи бяха предложени през 1893 г. от Г. Тейлър (фиг. 5.19) и бяха наречени апохромати на Тейлър. През 1894 г. Г. Тейлър разработи леща, състояща се от три разположени на разстояние лещи - две коронни лещи по ръбовете и една кремъчна между тях (фиг. 5.20). Такава леща се нарича триплет на Тейлър или просто триплет. Триплетът на Тейлър е без хроматизъм на увеличение: средната отрицателна леща събира линейните лъчи заедно на повърхността на третата коронна леща. Последният се изчислява така, че
Ориз. 5.19. СхемаАпохромат на Тейлър (а) и крива на неговия вторичен спектър (б)
Ориз. 5.20. Триплет на Тейлър със стоп на диафрагмата при втората леща, път на първия и втория спомагателен лъч и криви на астигматизъм
лещата в кутията беше ахроматизирана. В резултат на това лъчите не само се събират в един фокус, но стигат до него по един начин; фокусното разстояние се оказва обичайно за тези лъчи, което е необходимо за коригиране на хроматизма на увеличението, което е особено вредно при решаването на такива астрометрични проблеми като определяне на паралаксите на звездите и техните собствени движения. Строго погледнато, хроматизмът на увеличението може да бъде коригиран само за една област на лещата; други зони дават хроматизъм на остатъчно увеличение - с един знак за по-ниските зони и друг знак за по-високите. В допълнение, изискванията за коригиране на астигматизма и кривината на полето са в противоречие с коригирането на хроматизма на увеличението. Има много изчисления на триплети, включително такива с астигматизъм и кривина на полето, коригирани за определена зона, с незначително изкривяване, но доста забележима остатъчна сферична аберация. Триплет с относителна бленда осигурява задоволително поле с диаметър до 15°. Приемаме, че лещите на триплета на Тейлър са безкрайно тънки, но разстоянията между тях са крайни. Да приемем, че апертурната диафрагма съвпада със средната леща. Трябва да бъдат изпълнени шест условия:
1. Условие на мащаба, което осигурява необходимото фокусно разстояние,
където - оптичните мощности на лещите, изразени в единици от оптичната сила на лещата, височината на първия допълнителен лъч (виж § 2.8) на съответната повърхност.
2. Условие за получаване на даден фокусен сегмент
3. Условие за коригиране на петсвалската кривина
4. Състояниекорекции на хроматизма на позицията
където са коефициентите на дисперсия на избраните стъкла за необходимия диапазон на дължината на вълната.
5. Условие за коригиране на хроматизма на увеличение
където са височините на първата и втората спомагателни греди (виж § 2.8).
6. Условие за коригиране на изкривяването
В разглежданата тройка
Препоръчва се следният ред на изчисление:
1. Избираме марки очила.
2. Задаваме оптичната мощност на първата леща последователно с някои интервални стойности от 1 до 2 и стойности от -3 до -4. Използвайки (5.88), намираме за всяка комбинация и стойността
3. Решавайки заедно уравнения (5.86) и (5.89), изчисляваме височините на първата спомагателна греда. Желателно е условието (5.87) да бъде изпълнено в този случай, въпреки че в астрономическите лещи стойността не е от особено значение.
4. По формули (5.93) намираме
5. По формули (5.90) и (5.91) определяме хроматизма на увеличението и изкривяването
6. Ако резултатът е незадоволителен, тогава сменяме марките очила.
7. Корекцията на сферична аберация, кома и астигматизъм се извършва чрез избор на радиусите на кривина на лещите. Това може да стане с помощта на съотношенията
където и се определят на предишния етап от изчислението, се изразяват по формули (2.38) и по формула (1.15). Този път обаче е труден и дълъг. По-лесно е да зададете някои радиуси на кривина и дебелина на лещите, като използвате добре известния прототип на лещата на Тейлър и след това да го оптимизирате на компютър, като използвате програмата за автоматично оптимизиране на системата (вижте § 3.10). Лещата на А. Зонефелд се различава от триплета на Тейлър по това, че една от повърхностите на последната леща е асферична. Това може значително да намали остатъчната сферична аберация.
На фиг. 5.21 показва диаграми на някои лещи, използвани в астрономията. На фиг. 5.21a показва портретната леща на Petsval и неговите криви на астигматизъм. Четири лещата на Рос (фиг. 5.21.6) има добре коригирани аберации в полето. Изкривяването е само Sonnenfeld го подобри (фиг. 5.21, c). Тези лещи се наричат firlinzer (четири лещи) и се използват широко в
Ориз. 5.21. Видове сложни лещи: а - портретна леща на Петсвал; б - леща на Рос; c - Sonnefeld firlinser; d - тесар на Рудолф s - астигматизъм на сагиталните лъчи, t - тангенциални лъчи
астрографи - телескопи, специално предназначени за заснемане на снимки на звездното небе, подходящи за последващо точно измерване на положението на звездите с цел решаване на астрометрични задачи. Обикновено такива астрографи са оборудвани с лещи с фокусно разстояние от 2000 или 3000 mm и имат поле до с изкривяване не повече. Лещата на тесар на Рудолф, която се различава от триплета по това, че последната леща е съставена от две части (залепени в малки лещи). Това прави възможно допълнително намаляване на остатъчните аберации. и първата леща. В обектива Hertz Celor, средната кремъчна леща на триплета е разделена на две със значителна въздушна междина между тях.Карл Цайс въвежда буквени означения за нейните обективи.Фигура 5.22 показва диаграми на някои от тях и криви на вторичния спектър.спектър. Такава леща има означение Обективът на Фраунхофер има индекс Обективът тип Цайс принадлежи към типа апохромати на Тейлър с три лещи. С относителна бленда такъв обектив има почти напълно коригиран вторичен спектър. Поради сложността на производството на големи стъклени дискове, тези апохромати са направени с диаметър не повече.Цайсовите лещи, използващи нови видове стъкло, имат обозначенията