Об'єктив , звернена до об'єкту частина оптичної системи або самостійна оптична система, що формує дійсне зображення оптичне об'єкту. Це зображення або розглядають візуально в окуляр, або отримують на плоскій (рідше викривленою) поверхні (фотографічного свето-чутлівого шару фотокатода передавальної телевізійної трубки або електроннооптичного перетворювача, матового скла або екрану). Конструктивне О. можуть бути розділені на три класи: найбільш поширені лінзові (рефрактори, діоптричні); дзеркальні (рефлектори, катоптричні); дзеркально-лінзові (катадіоптричні; детально про них див.(дивися) в ст. Дзеркально-лінзові системи ). За призначенням О. діляться: на О. зорових труб і телескопів, які дають зменшене зображення; О. мікроскопів —увеліченноє зображення; фотографічні і проекційні О., такі, що дають залежно від конструкції і способу вживання зменшене або збільшене зображення.
Найважливішими оптичними характеристиками О. є: фокусна відстань (див. Кардинальні точки оптичної системи, Фокус в оптиці), яка при заданому видаленні об'єкту від О. визначає збільшення оптичне О.; діаметр вхідної зіниці О. (див. Діафрагма в оптиці); відносний отвір і що виражається через нього світлосила О.; поле зору О. Качество формованого О. зображення характеризують: роздільна здатність О., коефіцієнт передачі контрасту, коефіцієнти інтегрального і спектрального пропускання світла, коефіцієнт светорассеянія в О., падіння освітленості по полю зображення.
Об'єктиви зорових труб і телескопів. Відстань до об'єктів, що змальовуються такими О., передбачається дуже (практично нескінченно) великою. Тому об'єкти характеризують не лінійними, а кутовими розмірами. Відповідно, характеристиками О. даної групи служать кутове збільшення g, кутова роздільна здатність а і кут поля зору 2w = 2w¢ / g, де 2w¢ — кут поля зору наступної за О. частини оптичної системи (зазвичай окуляра). У свою чергу, g = f 1 /f 2 , де f 1 — фокусна відстань О., f 2 — переднє фокусне відстань подальшої частини системи. Роздільна здатність О. в кутових секундах визначається по формулі a’’ = 120’’/ D , де D — виражений в мм діаметр вхідної зіниці О. (найчастіше їм є оправа О.). Освітленість зображення (світлосила О.) пропорційна квадрату відносного отвору ( D/f 1 ) 2 .
О. вимірювальних і наглядових зорових труб і геодезичних приладів мають вхідні зіниці діаметром декілька см . Крихта поля зору (не більш 10—15°, зазвичай менше) більшості зорових труб дозволяє використовувати О. порівняльно простих конструкцій: лінзові О. полягають, як правило, з двох склеєних лінз і виправлені лише відносно сферичній аберації і хроматичною аберація . Менш споживані О. з трьох і більш за лінзи, в яких виправлені також кома і деякі ін. аберація оптичних систем . До 70-м-коду рр. 20 ст в геодезичних приладах почали використовуватися меніскові системи Максутова. Відносні отвори О. наглядових труб і геодезичних приладів варіюють в широких межах (приблизно від 1 : 20 до 1 : 5).
Діаметри лінзових і дзеркально-лінзових О. телескопів ~ 0,5—1 м-код (максимальне D = 1,4 м-коду ). У рефракторах використовуються двохлінзові О. (також з виправленням лише сферичної і хроматичної аберації). У астрографах, призначених для фотографування зоряного піднебіння, - трьох- і чотирьохлінзові О.; в них, як правило, виправляється вся аберація, за винятком кривизни поля . Кут поля зору О. астрографов досягає 6°; в двохлінзових О. рефракторів він зазвичай тим менше, чим більше їх діаметр, складаючи в найбільших менш 1°. Відносні отвори великих рефракторів ~ 1 : 20 — 1 : 10, в астрографов вони більші, доходячи до 1 : 1,4 — 1 : 1,2. У Шмідта телескопах і меніскових системах Максутова поле зору досягає 5° при відносному отворі близько 1: 3. Найбільший О. дзеркального телескопа має D = 5 м-коду (рефлектор з параболічним дзеркалом в обсерваторії ним. Хейла на р. Маунт-Паломар, США); у СРСР будується рефлектор з параболічним дзеркалом діаметром близько 6 м-код . Поле зору таких О. не перевищує декількох кутових хвилин; в О. телескопів, побудованих за схемою Річи — Кретьена системи рефлектора з гіперболічним головним дзеркалом, — до 1°. Аберація подібних О. (окрім хроматичних і сферичних) значительни і виправляються введенням додаткових (коректувальних) лінз і дзеркал т.з. компенсаторів. О. сучасних крупних рефлекторів дозволяють здійснювати зміну допоміжних дзеркал, забезпечуючи можливість роботи при відносних отворах близько 1:4, 1:10, 1: 30.
До астрономічним О. відносяться також О., вживані в системах спостереження за штучними супутниками Землі (т.з. супутникових камерах) і для фотографування тіл, рухомих у верхніх шарах атмосфери (наприклад, метеорів). По своїх характеристиках вони близькі, з одного боку, до О. астрографов, з ін. сторони — до деяких типів фотографічних О. В них виправляється вся аберація, за винятком кривизни поля, кут поля зору може досягати 30°, відносного отвору зазвичай великі (до 1 : 1,2). Типовим прикладом може служити О. «Астродар» супутникової камери, побудованої за системою Максутова, що відрізняється тим, що все його заломлюючі і відзеркалювальні поверхні сферичні і при цьому концентричні. Ефективний діаметр цього О. — 50 см , f » 70 см (отже, відносний отвір 1: 1,4); поле зору складає 5° ´ 30°.
Фотографічні об'єктиви (до них відносяться і О., вживані при кінозйомці і репродукції) відрізняються від О. попередньої групи тим, що зображення, що даються ними, мають бути різкими до краї фотоплівки (або іншого приймача), розміри якої можуть бути порівняно великі. Тому кут поля зору різкого зображення в таких О. значно більше, чим у О. зорових труб, — зверху 50°. Щоб добитися різкості і високого контрасту неспотвореного плоского зображення при великих кутах поля зору, необхідно ретельно виправляти всю основну аберацію (сферичну, хроматичну, кому, астигматизмдісторсию, кривизну поля), а у ряді випадків — і найбільш істотна аберація вищого порядку. Це приводить до значного ускладнення конструкції, тим більшому, чим більше відносний отвір і кут поля зору [число лінз і дзеркал збільшується і (або) їх форма ускладнюється]. На мал. 1 змальовано декілька схем найбільш відомих лінзових фотооб'єктивів. О., побудовані по одній оптичній схемі, можуть мати різні оптичні характеристики (фокусна відстань, відносний отвір, кут поля зору) і застосовуватися для різних цілей.
За призначенням фотографічні О. розділяють на О., вживані в любительській і професійній фотографії і кінематографії, репродукційні, телевізійні, аерофотознімання, флюорографічні, астрографічні і ін., а також О. для невидимих областей спектру, — інфрачервоною і ультрафіолетовою. Серед О. одного і того ж призначення розрізняють нормальні, або універсальні, светосильниє, ширококутні і довгофокусні, або телеоб'єктиви . Найширше використовуються нормальні (універсальні) О. Це, як правило, анастигмати, що забезпечують різке плоске зображення при помірно великому відносному отворі і полі зір. Їх фокусні відстані ~ 40—150 мм , відносні отвори — 1 : 1,8 — 1 : 4, кут поля зору в середньому біля 50°. Светосильниє О. з відносними отворами від 1 : 1,8 до 1 : 0,9 (у деяких конструкціях, зокрема в дзеркально-лінзових, - до 1 : 0,8) використовують для фотографування в умовах зниженої освітленості; їх поле зору звичайне менше, ніж в універсальних. Ширококутні О. володіють кутом поля зору, 60°, що перевищує, і що доходить в деяких з них до 180° (наприклад, показаний на мал. 1 об'єктив Гилля має поле зору 180° при відносному отворі 1 : 22). Особливо важливу роль такі О. грають в аерофотозніманню . Фокусні відстані ширококутних О. звичайно в межах від 100 до 500 мм ; їх відносного отвору характеризуються середніми і малими значеннями (1 : 5,6 і нижче). У них важко виправляти такі аберація, як дісторсия, кривизна поля і астигматизм. О. з виправленою дісторсией називається ортоськопічеськимі. В О. з кутом поля зору, що наближається до 180° (від біля 120° до 180°), дісторсию не виправляють (вона частково може бути виправлена при друкуванні знімків спец.(спеціальний) О.). Для формованих цими (т.з. дісторсирующимі) О. зображень характерні значні перспективні спотворення. Такі О. застосовуються, наприклад, для створення особливих композицій при фотографуванні архітектурних ансамблів і ландшафтів. Чим більше поле зору, тим більше різко до його краю падає освітленість зображення (пропорційно косинусу четвертої міри від половини кута поля зору). У О. для любительської і професійної фотографії нерівномірність освітленості коригується при розрахунку аберації О.; в ін. типів фотооб'єктивів освітленість вирівнюється за допомогою спеціальних фільтрів.
До довгофокусних відносяться О., фокусне відстань яких перевищує трикратну величину лінійного поля зору (для більшої частини фотографічних О. це 100—2000 мм ). Довгофокусні О. застосовуються для зйомки видалених об'єктів у великому масштабі; їх поле зору звичайне менш 30°, а відносний отвір не перевищує 1 : 4,5 — 1 : 5,6.
Однакове хороше виправлення всієї аберації фотографічних О. є надзвичайно важким завданням, особливо в светосильних ширококутних і спеціальних О. Поетому знаходять компромісні рішення, міняючи вимоги до виправлення аберації залежно від призначення О.: наприклад, в светосильних фотографічних О. менш ретельно виправляють т.з. польова аберація, але при цьому зменшують поле зору; в разі О. з великими фокусними відстанями приймають особливі заходи для виправлення хроматичної аберації і т.д.
Вибір освітленості в плоскості зображення фотооб'єктива залежить від яскравості об'єкту, чутливості фотоматеріалу або іншого приймача світла і потрібною глибини змальовуваного простору (глибини різкості). Зміна освітленості здійснюється шляхом зміни відносного отвору О. за допомогою діафрагми змінного діаметру, наприклад ірисової діафрагми . На оправі О. є шкала, по якій встановлюють потрібний відносний отвір (характеризуючи О., зазвичай вказують максимальне значення цього отвору). Освітленість плоскості зображення пропорційна квадрату відношення діаметру вхідної зіниці О. до його фокусної відстані — т.з. геометричній світлосилі О. Умноженіє цієї величини на коефіцієнт, визначуваний втратами світлової енергії при проходженні через О. (на поглинання в товщі скла і віддзеркалення від оптичних поверхонь), дає фізичну світлосилу О. Для збільшення фізичної світлосили (тобто для зменшення втрат світла) сучасні фотографічні О. прояснюють (див. Прояснення оптики ). Підбір тих, що спеціальних прояснюють — одношарових і багатошарових — покриттів дозволяє не лише підвищити інтегральне пропускання О., але і збалансувати спектральне пропускання відповідно до спектральної чутливістю трьох шарів кольорової оборотної плівки. Це забезпечує правильне відтворення кольорів об'єктів, що змальовуються на таких плівках.
Широко застосовуються т.з. панкратичні О. із змінною фокусною відстанню (такі багато кінознімальних об'єктивів); зміна цієї відстані здійснюється переміщенням окремих компонентів О., при якому його відносний отвір зазвичай залишається незмінним. Подібні О., зокрема, дозволяють міняти масштаб зображення без зміни положення об'єкту і плоскості зображення (при зсуві компонент О. і зміні його фокусної відстані міняється положення головної плоскості О.; див.(дивися) Кардинальні точки оптичної системи). По своїх оптіко-коректувальніх властивостях О. із змінною фокусною відстанню діляться на дві групи: 1) варіооб'ектіви, оптична схема яких коригується в відношенні всієї аберації як єдине ціле; 2) трансфокатори — системи, що складаються з власне О. і встановлюваної перед ним афокальної насадки, аберація якої виправляється окремо. Здобуття зображень високої якості в панкратичному О. досягається за рахунок збільшення числа лінз і компонент. Такі О. — складні системи, що складаються з 11—20 лінз.
Проекційні О. однотипні з фотографічними, відрізняючись від них в принципі лише зворотним напрямом променів світла. За типом проекції вони діляться на О. для діапроєкциі в проходящем світлі і О. для епіпроєкциі у відбитому світлі (див. Кінопроекційний об'єктив, Проекційний апарат ). Особливу підгрупу, також відношувану до фотооб'єктивів, складають репродукційні О., вживані для здобуття зображень плоских предметів, креслень, карт і т.п.
Проекційні О., репродукційні О. і фотооб'єктиви, використовувані на малих видаленнях від об'єкту, характеризують не кутовим, а лінійним збільшенням (масштабом зображення у власному сенсі), лінійними розмірами поля зору і числовий апертурою . В цьому відношенні вони схожі с О. мікроскопів.
Об'єктиви мікроскопів відрізняє розташування в безпосередній близькості від об'єкту. Їх фокусні відстані невеликі — від 30—40 мм до 2 мм . До основних оптичних характеристик О. мікроскопів відносяться: числова апертура А , рівна n 1 sin u 1 , де n 1 — заломлення показник середовища, в якому знаходиться об'єкт, u 1 — половина кута розчину світлового пучка, потрапляючого в О. з точки об'єкту, лежачої на оптичній осі О.; лінійне збільшення b ; лінійні розміри 2 l поля зору, різко змальовуваного О.; відстань від плоскості об'єкту до плоскості зображення. Величина А визначає як освітленість зображення, прямо пропорційну А 2 , так і лінійна межа дозволу мікроскопа, тобто найменша розрізняна відстань на об'єкті, рівна для самосвітних об'єктів (у припущенні, що аберація відсутня) e = 0,51 g/ A , де g — довжина хвилі світла. Якщо об'єкт знаходиться в повітрі ( n = 1, «сухий» О.), то А не може перевищувати 1 (фактично не більше 0,9). Поміщаючи об'єкт в сильно заломлюючу ( n > 1) рідину, т.з. іммерсію, що примикає до поверхні першої лінзи О. добиваються того, що А досягає 1,4—1,6 (див. Іммерсійна система ). b сучасних мікроскопів доходить до 90—100 ´; повне збільшення мікроскопа Г = bГ¢, де Г¢ — кутове збільшення окуляра. Лінійне поле 2 l пов'язане з діаметром D діафрагми поля зору окуляра співвідношенням 2 l = D /b. У міру збільшення А і b зростає складність конструкції О., оскільки вимоги до якості зображення дуже великі — роздільна здатність О. практично не повинна відрізнятися від приведеної вище для ідеального (безаберрационного) О. Етому умові задовольняють конструкції найбільш досконалих О. мікроскопів —т. н. планахроматов і планапохроматов. На мал. 2 приведена схема одного з кращих планапохроматов радянського виробництва. (Детальніше див.(дивися) статті Дзеркально-лінзові системи ; Мікроскоп, розділи: Оптична схема, принцип дії, збільшення і роздільна здатність мікроскопа і Основні вузли мікроскопа.)
Особливі групи О. складають: О. спектральних приладів, по властивостях багато в чому близькі до фотографічних О.; спеціальні О., призначені для використання з лазерами і т.д.
Літ.: Тудоровський А. І., Теорія оптичних приладів, 2 видавництва, ч. 1—2, М. — Л., 1948—52; Слюсарев Р. Р., Методи розрахунку оптичних систем, 2 видавництва, Л., 1969; Flügge J., Das photographische Objektiv, W., 1955; Русинів М. М., Фотограмметрична оптика, М. 1962; Мікроскопи, під ред. Н. І. Полякова, М., 1969; Міхель До., Основи теорії мікроскопа, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1955.
