Атермальные объективы

Известно, что при изменении температуры происходит изменение различных свойств материалов.
Применительно к объективам к наиболее значимым последствиям приводят изменения двух параметров материалов:

• изменение линейных размеров оправ, корпуса и оптических деталей;
• изменение показателя преломления оптических материалов.

И то, и другое изменение приводит к отступлению фокусного расстояния, частотно-контрастной характеристики и некоторых других параметров объектива от значений, рассчитанных для нормальной температуры (20 град С). Однако этого можно избежать, если в процессе расчета и конструирования предприняты специальные меры.

Объективы, разработанные таким образом, чтобы уменьшить влияние температуры, называются атермальными.

Существует пассивные и активные методы атермализации. Пассивные отличаются от активных тем, что в них не используются приводы для обеспечения перемещения элементов. Пассивная атермализация еще часто называется оптической. Она может быть двух видов в зависимости от отсутствия или наличия компенсатора.

Суть первого метода заключается в подборе на стадии оптического расчета и конструирования таких оптических и конструкционных материалов, чтобы при изменении температуры происходила взаимная компенсация ее влияния на параметры объектива. Такой метод атермализации считается самым надежным, но требует высокой квалификации дизайнера оптических систем, а также разработки специального программного обеспечения в дополнение к стандартным расчетным средам, и точного знания свойств применяемых материалов при различных температурах в пределах диапазона атермальности.

В том случае, когда такой подбор материалов оказывается в чистом виде недостижим, в размерную цепочку конструктива объектива вводится специальный элемент – компенсатор, изготовленный из материала со специально подобранным коэффициентом термического расширения. Такими материалами могут быть различные полимеры, металлы, керамика.

В Опто-ТЛ пассивные методы атермализации применяется наиболее часто для объективов с фиксированным фокусным расстоянием.
Активная атермализация достигается перемещением отдельных оптических элементов или групп таковых при помощи приводов с двигателями. Она обычно применяется в моторизованных вариофокальных (zoom) объективах, в которых все равно имеются привода перемещения оптических элементов. Обычно дополнительно устанавливаются датчики температуры, по результатам показаний которых вводятся поправки в закон перемещения подвижных компонент вариофокального объектива.