Конструкции моноклей.

Часто начинающие любители интересуются моноклями, очарованные необычным художественным эффектом этого вроде бы простенького, на первый взгляд, творения. Не буду повторяться описанием их изготовления, об этом есть достаточно много статей, где все подробно разъясняется. В этой статье я хочу поговорить о необычных, но тем не мнение интересных конструкциях в этой области.

Вначале несколько слов о монокле как таковом. Монокль - простейший объектив, состоящий из одной единственной линзы. Присущие такой конструкции аберрации и создают неповторимый рисунок. Это тот случай, когда недостатки обращены в достоинства. К наиболее известным относятся: сферическая (в том числе кома) и хроматическая аберрации, к несколько менее навязшим на зубах - астигматизм и дисперсия. Дисторсию и дифракцию, по причине весьма ограниченного применения диафрагмы, мы рассматривать не будем.

Итак: Монокль - положительная линза создающая рисунок вопреки (я бы сказал благодаря) аберрациям. Почти всегда заходит спор о направлении выпуклой стороны линзы, внутрь или наружу. Чтобы понять, что нам нужно сделаем небольшой экскурс в область оптики.

Положительная линза (из отрицательной монокля не сделаешь и в дальнейшем мы о ней упоминать не будем) имеет определенную степень преломления и фокусирует изображение в главной фокальной плоскости, именуемой просто фокусом. Помимо двух фокальных плоскостей линза имеет две главных плоскости и две главных точки.

Рис.1. F - Фокальные плоскости (фокус) P - Главные плоскости N – Главные точки (узловые)

Зачем это нам надо скажете вы. Сейчас поясню. Из за своей выпукло- вогнутой формы мениск имеет главные плоскости на разном растоянии от центра линзы и как следствие фокальные плоскости тоже находятся на разном расстоянии от линзы, поскольку меряется фокусное расстояние не от центра линзы, а от главной плоскости. Таким образом, фокусное растояние 35 мм линзы с одной стороны может равняться 35мм, тогда как вывернутая вогнутой стороной наружу, даст, к примеру, 38-40 мм, чего уже вполне достаточно для установки на зеркальную камеру с рабочим отрезком 45,5 мм, сохраняя при этом свое родное 35 мм фокусное расстояние. Это первый «ЗА» для такого направления линзы.

Хроматические аберрации тоже меняют свой рисунок вместе с изменением направления выгнутой стороны линзы. На рисунке 2 схематически показано как действует хроматическая аберрация в зависимости от направления выпуклой стороны линзы, в отличие от симметричной линзы рис. 2-2. где аберрации остаются одинаковыми независимо от направления, и имеет фокусные расстояния равноудаленные от центра, а рисунок 3. показывает разницу сферических аберраций.

Рис.2. Проявление хроматических аберраций в выпуклой и вогнутой линзах

Рис.2-2. Проявление хроматических аберраций в симметричной линзе

Почему несимметричная линза так работает? Это зависит от многих факторов, таких как: радиус кривизны поверхностей, различный угол наклона отдельных сегментов линзы, различное удаление участков линзы от ее центральной плоскости, различное расположение главных плоскостей, угол падения луча на поверхность линзы и так далее. Не вдаваясь в подробности, мы просто примем этот факт как данность и будем этим свойством несимметричных линз пользоваться

Рис.3. Проявление сферических аберраций в выпуклой и вогнутой линзах

Как видно из схематических рисунков, при расположении мениска выпуклой стороной внутрь значительно уменьшаются хроматические аберрации и увеличиваются аберрации сферические. Лучи под номерами 0, 4, 5 создают собственно изображение, а лучи под номерами 1, 2, 3 совершенно не попадают в фокальную плоскость и создают ореолы, светящуюся дымку вокруг предметов. Это соответственно второе и третье «ЗА» такое расположение линзы. Конечно же, все рисунки схематично упрощены для наглядности и ни в коей мере не претендуют на научную точность. И, наконец, не надо забывать о дисперсии - рассеивании света материалом линзы. В заводских линзах, например монокль из линзы от Гелиоса, дисперсия мала настолько, что о ее влиянии на изображение не стоит заострять внимания, а вот для некоторых самодельных конструкций эта аберрация вполне актуальна и о ее влиянии я упомяну позже, в некоторых конструкциях.