Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Коллекция разных типов окуляров.

Окуляра или глазной линзы , является тип объектива , который присоединен к различным оптических устройств , таких как телескопы и микроскопы . Он назван так потому, что обычно линза находится ближе всего к глазу, когда кто-то смотрит через устройство. Цель линза или зеркало собирает свет и приносит его сосредотачиваться создания образа. Окуляр помещают рядом с фокусной точкой объектива, чтобы увеличить это изображение. Величина увеличения зависит от фокусного расстояния окуляра.

Окуляр состоит из нескольких « линзовых элементов» в корпусе с «тубусом» на одном конце. Форма ствола соответствует специальному отверстию инструмента, к которому он прикреплен. Изображение можно сфокусировать , перемещая окуляр все ближе и дальше от объектива. Большинство инструментов имеют механизм фокусировки, позволяющий перемещать вал, на котором установлен окуляр, без необходимости напрямую манипулировать окуляром.

Окуляры биноклей обычно постоянно устанавливаются в бинокль, что позволяет им иметь заранее заданное увеличение и поле зрения. Однако в телескопах и микроскопах окуляры обычно взаимозаменяемы. Переключая окуляр, пользователь может регулировать просматриваемое изображение. Например, окуляры часто меняют местами для увеличения или уменьшения увеличения телескопа. Окуляры также предлагают различные поля зрения и разную степень удаления выходного зрачка для человека, который смотрит через них.

Свойства окуляра [ править ]

Окуляр Келлнера 25 мм

Некоторые свойства окуляра могут быть интересны пользователю оптического инструмента, когда он сравнивает окуляры и решает, какой окуляр соответствует их потребностям.

Расчетное расстояние до входного ученика [ править ]

Окуляры - это оптические системы, в которых входной зрачок неизменно находится вне системы. Они должны быть разработаны для оптимальной работы на определенном расстоянии от входного зрачка (т.е. с минимальными аберрациями на этом расстоянии). В преломляющем астрономическом телескопе входной зрачок совпадает с объективом . Он может находиться на расстоянии нескольких футов от окуляра; тогда как в окуляре микроскопа входной зрачок находится близко к задней фокальной плоскости объектива, всего в нескольких дюймах от окуляра. Окуляры микроскопа могут корректироваться иначе, чем окуляры телескопа; однако большинство из них также подходят для использования в телескопы.

Элементы и группы [ править ]

Элементами являются индивидуальные линзы, которые могут быть простыми линзами или «синглетами» и цементированными дублетами или (редко) тройными . Когда линзы склеиваются парами или тройками, комбинированные элементы называются группами (линзами).

Первые окуляры имели только одну линзу, что давало сильно искаженное изображение. Вскоре были изобретены двух- и трехэлементные конструкции, которые быстро стали стандартными благодаря улучшенному качеству изображения. Сегодня инженеры с помощью компьютерного программного обеспечения для черчения разработали окуляры с семью или восемью элементами, которые обеспечивают исключительно большие и четкие изображения.

Внутреннее отражение и рассеяние [ править ]

Внутренние отражения, иногда называемые «рассеянием», вызывают рассеивание света, проходящего через окуляр, и снижение контрастности изображения, проецируемого окуляром. Когда эффект особенно плох, видны «фантомные изображения», называемые «двоичными изображениями». В течение многих лет, чтобы избежать этой проблемы, предпочитались простые конструкции окуляров с минимальным количеством внутренних поверхностей, соединяющих воздух и стекло.

Одно из решений проблемы рассеивания - нанесение тонкопленочного покрытия на поверхность элемента. Эти тонкие покрытия имеют толщину всего одну или две длины волны и работают для уменьшения отражений и рассеяния, изменяя преломление света, проходящего через элемент. Некоторые покрытия могут также поглощать свет, который не проходит через линзу, в процессе, называемом полным внутренним отражением, когда свет, падающий на пленку, находится под небольшим углом.

Хроматическая аберрация [ править ]

Сравнение идеального изображения кольца (1) и изображений только с осевой (2) и только поперечной (3) хроматической аберрацией

Боковая или поперечная хроматическая аберрация возникает из-за того, что преломление на стеклянных поверхностях различно для света с разной длиной волны. Синий свет, видимый через элемент окуляра, не будет фокусироваться в той же точке, а вдоль той же оси, что и красный свет. Эффект может создать кольцо ложных цветов вокруг точечных источников света и привести к общей размытости изображения.

Одно из решений - уменьшить аберрацию за счет использования нескольких элементов из разных типов стекла. Ахроматы - это группы линз, которые направляют две световые волны разной длины в один фокус и демонстрируют значительно меньшее количество ложных цветов. Стекло с низкой дисперсией также может использоваться для уменьшения хроматической аберрации.

Продольная хроматическая аберрация - это явный эффект объективов оптических телескопов из-за большого фокусного расстояния. Микроскопы, фокусные расстояния которых обычно короче, обычно не страдают от этого эффекта.

Фокусное расстояние [ править ]

Фокусное расстояние окуляра расстояние от главной плоскости окуляра , где параллельные лучи света сходятся к одной точке. При использовании фокусное расстояние окуляра в сочетании с фокусным расстоянием телескопа или объектива микроскопа, к которому он прикреплен, определяет увеличение. Обычно это значение выражается в миллиметрах, когда речь идет только об окуляре. Однако при замене набора окуляров на одном приборе некоторые пользователи предпочитают определять каждый окуляр по произведенному увеличению.

Для телескопа угловое увеличение MA, создаваемое комбинацией конкретного окуляра и объектива, можно рассчитать по следующей формуле:

куда:

  • - фокусное расстояние объектива,
  • - фокусное расстояние окуляра.

Поэтому увеличение увеличивается, когда фокусное расстояние окуляра меньше или фокусное расстояние объектива больше. Например, окуляр 25 мм в телескопе с фокусным расстоянием 1200 мм увеличивает объекты в 48 раз. Окуляр 4 мм в том же телескопе увеличился бы в 300 раз.

Астрономы-любители обычно называют окуляры телескопов их фокусным расстоянием в миллиметрах. Обычно они колеблются от 3 до 50 мм. Однако некоторые астрономы предпочитают указывать результирующую силу увеличения, а не фокусное расстояние. Часто удобнее выражать увеличение в отчетах о наблюдениях, поскольку это дает более непосредственное представление о том, какой вид на самом деле видел наблюдатель. Однако из-за своей зависимости от свойств конкретного используемого телескопа, одна только мощность увеличения не имеет смысла для описания окуляра телескопа.

Для составного микроскопа соответствующая формула:

куда

  • это расстояние наибольших различны зрения (обычно 250 мм)
  • - это расстояние между задней фокальной плоскостью объектива и задней фокальной плоскостью окуляра (называемое длиной тубуса), обычно 160 мм для современного инструмента.
  • - фокусное расстояние объектива и - фокусное расстояние окуляра.

По соглашению, окуляры микроскопов обычно определяются мощностью, а не фокусным расстоянием. Оптическая сила окуляра микроскопа и оптическая сила объектива определяются как

таким образом, из приведенного ранее выражения для углового увеличения составного микроскопа

Общее угловое увеличение микроскопического изображения затем просто вычисляется путем умножения оптической силы окуляра на оптическую силу объектива. Например, окуляр 10 × с объективом 40 × увеличит изображение в 400 раз.

Это определение силы линзы основывается на произвольном решении разделить угловое увеличение инструмента на отдельные факторы для окуляра и объектива. Исторически сложилось так, что Аббе по-разному описывал окуляры микроскопа в терминах углового увеличения окуляра и «начального увеличения» объектива. Хотя это было удобно для разработчика оптики, оно оказалось менее удобным с точки зрения практической микроскопии, и поэтому от него впоследствии отказались.

Общепринятое визуальное расстояние до ближайшего фокуса составляет 250 мм, и сила окуляра обычно указывается исходя из этого значения. Обычное увеличение окуляра составляет 8 ×, 10 ×, 15 × и 20 ×. Таким образом, при необходимости можно определить фокусное расстояние окуляра (в мм), разделив 250 мм на оптическую силу окуляра.

Современные инструменты часто используют объективы с оптической коррекцией для бесконечной длины трубки, а не 160 мм, и для этого требуется дополнительная корректирующая линза в трубке.

Расположение фокальной плоскости [ править ]

В некоторых типах окуляров, таких как окуляры Рамсдена (более подробно описанные ниже), окуляр ведет себя как увеличительное стекло, а его фокальная плоскость расположена вне окуляра перед полевой линзой . Таким образом, эта плоскость доступна как место для координатной сетки или микрометрических поперечин. В окуляре Гюйгена фокальная плоскость расположена между глазом и полевыми линзами внутри окуляра и, следовательно, недоступна.

Поле зрения [ править ]

Моделирование видов через телескоп с использованием разных окуляров. На центральном изображении используется окуляр с таким же фокусным расстоянием, что и левый, но с более широким видимым полем обзора, что дает увеличенное изображение с большей площадью. Изображение справа также имеет более короткое фокусное расстояние, что дает такое же истинное поле зрения, что и левое изображение, но с большим увеличением.
Plössl, окуляр с большим видимым полем зрения

Поле зрения, часто сокращенно FOV, описывает область цели (измеряемую как угол от точки обзора), которую можно увидеть, глядя в окуляр. Поле зрения, видимое через окуляр, меняется в зависимости от увеличения, достигаемого при подключении к конкретному телескопу или микроскопу, а также от свойств самого окуляра. Окуляры отличаются своей полевой диафрагмой, которая является самой узкой апертурой, через которую должен проходить свет, попадающий в окуляр, чтобы достичь полевой линзы окуляра.

Из-за влияния этих переменных термин «поле зрения» почти всегда имеет одно из двух значений:

Фактическое поле зрения
Угловой размер участка неба, который можно увидеть в окуляр при использовании с определенным телескопом, обеспечивающий определенное увеличение. Обычно он колеблется от 0,1 до 2 градусов.
Видимое поле зрения
Это мера углового размера изображения, просматриваемого через окуляр. Другими словами, насколько большим будет изображение (в отличие от увеличения). Он постоянен для любого данного окуляра с фиксированным фокусным расстоянием и может использоваться для расчета фактического поля зрения, когда окуляр используется с данным телескопом. Диапазон измерения от 30 до 110 градусов .

Пользователи окуляра часто хотят вычислить фактическое поле зрения, потому что оно показывает, какая часть неба будет видна при использовании окуляра с их телескопом. Самый удобный метод расчета фактического поля зрения зависит от того, известно ли видимое поле зрения.

Если видимое поле зрения известно, фактическое поле зрения можно рассчитать по следующей приблизительной формуле:

или же

куда:

  • - фактическое поле зрения, рассчитанное в той единице углового измерения, в которой предусмотрена.
  • это видимое поле зрения.
  • это увеличение.
  • - фокусное расстояние телескопа.
  • - фокусное расстояние окуляра, выраженное в тех же единицах измерения, что и .

Фокусное расстояние объектива телескопа является диаметром объектива раз фокусное отношения . Он представляет собой расстояние, на котором зеркало или линза объектива заставят свет сходиться в одной точке.

Формула имеет точность до 4% или лучше при видимом поле зрения до 40 ° и имеет погрешность 10% для 60 °.

Если видимое поле зрения неизвестно, фактическое поле зрения можно приблизительно найти, используя:

куда:

  • - фактическое поле зрения, рассчитанное в градусах .
  • - диаметр ограничителя поля окуляра в мм.
  • - фокусное расстояние телескопа в мм.

Вторая формула на самом деле более точна, но размер полевого упора обычно не указывается большинством производителей. Первая формула не будет точной, если поле зрения неравномерное или превышает 60 °, что является обычным для большинства сверхширокоугольных окуляров.

Приведенные выше формулы являются приблизительными. Стандарт ISO 14132-1: 2002 определяет, как точный видимый угол зрения (AAOV) рассчитывается из реального угла зрения (AOV).

Если перед окуляром используется диагональная линза или линза Барлоу, поле зрения окуляра может быть немного ограничено. Это происходит, когда предыдущий объектив имеет более узкий упор поля, чем у окуляра, в результате чего препятствие спереди действует как ограничитель поля меньшего размера перед окуляром. Точное соотношение дается

Эта формула также указывает на то, что для конструкции окуляра с заданным видимым полем зрения диаметр ствола будет определять максимально возможное фокусное расстояние для этого окуляра, поскольку ни один ограничитель поля не может быть больше, чем сам ствол. Например, объектив Плёссла с видимым полем зрения 45 ° в стволе 1,25 дюйма даст максимальное фокусное расстояние 35 мм. [1] Для всего, что длиннее, требуется больший ствол, или обзор ограничен краем, что фактически делает поле обзора менее 45 °.

Диаметр ствола [ править ]

Окуляры для телескопов и микроскопов обычно меняются местами, чтобы увеличить или уменьшить увеличение и дать пользователю возможность выбрать тип с определенными характеристиками. Для этого окуляры поставляются со стандартными «диаметрами ствола».

Окуляры телескопа [ править ]

Примеры (слева направо) окуляров 2 дюйма (51 мм), 1,25 дюйма (32 мм) и 0,965 дюйма (24,5 мм).

Для телескопов существует шесть стандартных диаметров ствола. Размеры ствола (обычно выражаются в дюймах [ необходима цитата ] ):

  • 0,965 дюйма (24,5 мм) - это наименьший стандартный диаметр ствола, который обычно можно найти в телескопах магазинов игрушек и торговых центров . Многие из этих окуляров, которые поставляются с такими телескопами, сделаны из пластика, а некоторые даже имеют пластиковые линзы. Высококачественные окуляры для телескопов с таким размером ствола больше не производятся, но вы все еще можете приобрести окуляры Келлнера.
  • 1,25 дюйма (31,75 мм) - это самый популярный диаметр оправы окуляра телескопов. Практический верхний предел фокусных расстояний для окуляров со стволом 1,25 дюйма составляет около 32 мм. При более длинных фокусных расстояниях края самого ствола выступают в поле зрения, ограничивая его размер. При фокусных расстояниях более 32 мм доступное поле зрения опускается ниже 50 °, что большинство любителей считает минимально допустимой шириной. Эти размеры ствола имеют резьбу для установки фильтров диаметром 30 мм .
  • 2 дюйма (50,8 мм) - больший размер ствола в 2-дюймовых окулярах помогает снизить ограничение фокусных расстояний. Верхний предел фокусного расстояния для 2-дюймовых окуляров составляет около 55 мм. Компромисс заключается в том, что эти окуляры обычно дороже, не подходят для некоторых телескопов и могут быть достаточно тяжелыми, чтобы опрокинуть зрительную трубу. Эти размеры цилиндра имеют резьбу для фильтров диаметром 48 мм (реже 49 мм).
  • Окуляры 2,7 дюйма (68,58 мм) - 2,7 дюйма изготавливаются несколькими производителями. Они обеспечивают немного большее поле зрения. Многие высококлассные фокусеры теперь поддерживают эти окуляры.
  • 3 дюйма (76,2 мм) - еще больший размер ствола в 3-дюймовых окулярах позволяет использовать окуляры с очень большим фокусным расстоянием и полем обзора более 120 °. Недостатком является то, что эти окуляры довольно редкие, чрезвычайно дорогие, весит до 5 фунтов. , и что только несколько телескопов имеют достаточно большие фокусеры, чтобы их принять. Их огромный вес вызывает проблемы с балансировкой у рефракторов Шмидта-Кассегрена менее 10 дюймов, рефракторов менее 5 дюймов и отражателей менее 16 дюймов. Кроме того, из-за их больших полевых упоров без большие вторичные зеркала, большинство рефлекторов и Шмидта-Кассегрена будут иметь сильное виньетирование с этими окулярами. Производителями этих окуляров являются Explore Scientific и Siebert Optics. Телескопы, которые могут принимать эти окуляры, производятся телескопами и биноклями Explore Scientific и Orion.
  • 4 дюйма (102 мм) - эти окуляры встречаются редко и обычно используются только в обсерваториях. Их производит очень мало производителей, и спрос на них невысокий.

Окуляры микроскопа [ править ]

Окуляры для микроскопов имеют диаметр цилиндра, измеряемый в миллиметрах, например 23,2 мм и 30 мм.

Удаление выходного зрачка [ править ]

Рельеф выходного зрачка.
1 Реальное изображение 2 - Полевая диафрагма 3 - Удаление выходного зрачка 4 - Выходной зрачок

Глаз необходимо держать на определенном расстоянии за линзой окуляра, чтобы правильно видеть изображения через него. Это расстояние называется удалением выходного зрачка. Большее удаление выходного зрачка означает, что оптимальное положение находится дальше от окуляра, что упрощает просмотр изображения. Однако, если удаление выходного зрачка слишком велико, может быть неудобно удерживать глаз в правильном положении в течение длительного периода времени, по этой причине некоторые окуляры с большим выносом выходного зрачка имеют чашечки позади линзы, чтобы помочь наблюдателю поддерживать правильное положение для наблюдения. Зрачок глаза должен совпадать с выходным зрачком , изображение входного зрачка, которое в случае астрономического телескопа соответствует объектному стеклу.

Удаление выходного зрачка обычно составляет от 2 до 20 мм, в зависимости от конструкции окуляра. Окуляры с длинным фокусным расстоянием обычно имеют достаточное удаление выходного зрачка, но окуляры с коротким фокусным расстоянием создают больше проблем. До недавнего времени - и все еще довольно часто - окуляры с коротким фокусным расстоянием имели короткое удаление выходного зрачка. Хорошие рекомендации по дизайну предлагают минимум 5–6 мм для размещения ресниц наблюдателя, чтобы избежать дискомфорта. Однако современные конструкции с большим количеством линз могут исправить это, и просмотр на большой мощности становится более комфортным. Это особенно актуально для тех , кто носит очки , которым может потребоваться расстояние до 20 мм для размещения очков.

Конструкции окуляров [ править ]

Со временем технологии развивались, и существуют различные конструкции окуляров для использования с телескопами, микроскопами, прицелами и другими устройствами. Некоторые из этих конструкций описаны более подробно ниже.

Отрицательная линза или "галилеевец" [ править ]

Отрицательная линза

Простая негативная линза, помещенная перед фокусом объектива, имеет преимущество в том, что дает прямое изображение, но с ограниченным полем зрения, лучше подходящим для небольшого увеличения. Предполагается, что этот тип линзы использовался в некоторых из первых телескопов-рефракторов, появившихся в Нидерландах примерно в 1608 году. Он также использовался в конструкции телескопа Галилео Галилея 1609 года, которая дала этому типу окуляров название « галилеевский ». Этот тип окуляра до сих пор используется в очень дешевых телескопах, биноклях и оперных очках .

Выпуклая линза [ править ]

Выпуклая линза

Простая выпуклая линза, помещенная после фокусировки линзы объектива, представляет зрителю увеличенное перевернутое изображение. Эта конфигурация, возможно, использовалась в первых преломляющих телескопах из Нидерландов и была предложена как способ иметь гораздо более широкое поле зрения и большее увеличение в телескопах в книге Иоганна Кеплера 1611 Dioptrice . Поскольку линза размещается после фокальной плоскости объектива, это также позволяет использовать микрометр в фокальной плоскости (используемый для определения углового размера и / или расстояния между наблюдаемыми объектами).

Гюйгенс [ править ]

Схема окуляра Гюйгенса

Окуляры Гюйгенса состоят из двух плоско-выпуклых линз, плоские стороны которых обращены к глазу, разделенные воздушной прослойкой. Линзы называются линзой глаза и линзой поля. Фокальная плоскость расположена между двумя линзами. Он был изобретен Христианом Гюйгенсом в конце 1660-х годов и был первым составным (многолинзовым) окуляром. [2] Гюйгенс обнаружил, что две линзы, разнесенные по воздуху, могут быть использованы для создания окуляра с нулевой поперечной хроматической аберрацией. Если линзы сделаны из стекла с одним и тем же числом Аббе, для использования с расслабленным глазом и телескопом с бесконечно удаленным объективом, то разделение определяется по формуле:

где и - фокусные расстояния составных линз.

Эти окуляры хорошо работают с телескопами с очень длинным фокусным расстоянием (во времена Гюйгенса они использовались с одноэлементными длиннофокусными неахроматическими преломляющими телескопами , в том числе с воздушными телескопами с очень длинным фокусным расстоянием ). Эта оптическая конструкция теперь считается устаревшей, поскольку с сегодняшними телескопами с более коротким фокусным расстоянием окуляр страдает от короткого выноса выходного зрачка, сильного искажения изображения, хроматической аберрации и очень узкого видимого поля зрения. Поскольку эти окуляры дешевы в изготовлении, их часто можно найти в недорогих телескопах и микроскопах. [3]

Поскольку окуляры Гюйгенса не содержат цемента для удержания элементов линз, пользователи телескопов иногда используют эти окуляры в роли «солнечной проекции», то есть проецируя изображение Солнца на экран в течение продолжительных периодов времени. Цементированные окуляры традиционно считаются потенциально уязвимыми к тепловому повреждению из-за высокой концентрации света.

Рамсден [ править ]

Схема окуляра Рамсдена

Окуляр Рамсдена состоит из двух плоско-выпуклых линз из одного стекла и с одинаковыми фокусными расстояниями, расположенных на расстоянии менее одного фокусного расстояния друг от друга. Дизайн был разработан Джесси Рамсденом, изготовителем астрономических и научных инструментов.в 1782 году. Разделение линз варьируется в зависимости от конструкции, но обычно составляет от 7/10 до 7/8 фокусного расстояния линзы глаза, причем выбор заключается в компромиссе между остаточной поперечной хроматической аберрацией (при низких значениях) и при высоких значениях существует риск соприкосновения полевой линзы с фокальной плоскостью при использовании наблюдателем, который работает с близким виртуальным изображением, например близоруким наблюдателем, или молодым человеком, чья аккомодация способна справиться с близким виртуальным изображением (это серьезная проблема при использовании микрометра, так как это может привести к повреждению прибора).

Разделение ровно на одно фокусное расстояние также не рекомендуется, поскольку оно делает пыль на полевой линзе мешающей в фокусе. Две изогнутые поверхности обращены внутрь. Таким образом, фокальная плоскость расположена вне окуляра и, следовательно, доступна как место, где может быть размещена сетка или микрометровое перекрестие. Поскольку для исправления поперечной хроматической аберрации потребуется разделение ровно на одно фокусное расстояние, невозможно полностью исправить конструкцию Рамсдена для поперечной хроматической аберрации. Дизайн немного лучше, чем у Huygens, но все же не соответствует сегодняшним стандартам.

Он остается очень подходящим для использования с приборами, работающими с почти монохроматическими источниками света, например поляриметрами.

Келлнер или «Ахромат» [ править ]

Схема окуляра Келлнера

В окуляре Келлнера ахроматический дублет используется вместо простой плоско-выпуклой линзы глаза в конструкции Рамсдена для коррекции остаточной поперечной хроматической аберрации. Карл Келлнер разработал этот первый современный ахроматический окуляр в 1849 году [4], также называемый « ахроматизированным окуляром Рамсдена ». Окуляры Келлнера имеют трехлинзовую конструкцию. Они недороги, имеют довольно хорошее изображение от низкой до средней мощности и намного превосходят дизайн Гюйгена или Рамсдена. Удаление выходного зрачка лучше, чем у окуляров Гюйгена, и хуже, чем у окуляров Рамсдена. [5] Самой большой проблемой окуляров Келлнера были внутренние отражения. Современные антибликовые покрытиясделайте эти удобные и экономичные решения для телескопов с малой и средней апертурой с фокусным расстоянием f / 6 или более. Типичное видимое поле зрения составляет 40–50 °.

Плёссль или «Симметричный» [ править ]

Схема окуляра Плёссла

Plössl - это окуляр, обычно состоящий из двух наборов дуплетов , разработанный Георгом Симоном Плесслом в 1860 году. Поскольку два дуплета могут быть идентичными, эту конструкцию иногда называют симметричным окуляром . [6] Составная линза Плёссла обеспечивает большое видимое поле зрения 50 ° или более наряду с относительно большим полем обзора . Это делает этот окуляр идеальным для различных целей наблюдения, включая наблюдение за глубоким небом и планетами . Главный недостаток оптической конструкции Плёссла - короткий вынос выходного зрачка.по сравнению с ортоскопическим, поскольку удаление выходного зрачка Плёссла ограничено примерно 70–80% фокусного расстояния. Короткое удаление выходного зрачка более важно при коротких фокусных расстояниях менее 10 мм, когда просмотр может стать неудобным, особенно для людей в очках.

Окуляр Плёссла был малоизвестным до 1980-х годов, когда производители астрономического оборудования начали продавать его переработанные версии. [7] Сегодня это очень популярная конструкция на любительском астрономическом рынке [8], где имя Plössl охватывает ряд окуляров, по крайней мере, с четырьмя оптическими элементами.

Этот окуляр является одним из самых дорогих в производстве из-за высокого качества стекла и необходимости хорошо подобранных выпуклых и вогнутых линз для предотвращения внутренних отражений. Из-за этого качество разных окуляров Плёссла различается. Есть заметные различия между дешевыми плёссами с простейшими антибликовыми покрытиями и хорошо сделанными.

Ортоскопический или "Аббе" [ править ]

Схема ортоскопического окуляра

Четырехэлементный ортографический окуляр состоит из плоско-выпуклой линзы синглетного глаза и цементированной выпукло-выпуклой линзы с триплетным полем ахроматического поля. Это дает окуляру почти идеальное качество изображения и хорошее удаление выходного зрачка , но узкое видимое поле зрения - около 40 ° –45 °. Он был изобретен Эрнстом Аббе в 1880 году. [3] Его называют « ортоскопическим » или « орфографическим » из-за низкой степени искажения, а также иногда его называют «орто» или «аббе».

До появления многослойных покрытий и популярности плёссла ортоскопические приборы были самой популярной конструкцией для окуляров телескопов. Даже сегодня эти окуляры считаются хорошими окулярами для наблюдения за планетами и Луной. Из-за их низкой степени искажения и соответствующего эффекта шара они менее подходят для приложений, требующих чрезмерного панорамирования инструмента.

Моноцентрический [ править ]

Схема моноцентрического окуляра

Моноцентрик - это ахроматическая триплетная линза с двумя кусками коронного стекла, скрепленными с обеих сторон элемента из бесцветного стекла. Элементы толстые, сильно изогнутые, а их поверхности имеют общий центр, что дало им название « моноцентрические ». Он был изобретен Уго Adolf Штейнгель вокруг 1883. [9] Этот дизайн, как твердый окуляр конструкции из Роберта Tolles , Чарльз С. Гастингс и Е. Уилфред Тейлор , [10] свободен от призрачных отражений и дает яркий контрастный образ , желательная особенность, когда она была изобретена (до антибликовых покрытий ). [11] Он имеет узкое поле зрения около 25 ° [12]и является фаворитом среди планетарных наблюдателей. [13]

Эрфле [ править ]

Схема окуляра Эрфле

Эрфле - это 5-элементный окуляр, состоящий из двух ахроматических линз с дополнительными линзами между ними. Они были изобретены во время Первой мировой войны для военных целей, описаны в патенте США Генрихом Эрфле № 1478704 от августа 1921 года и являются логическим продолжением более широких полей четырехэлементных окуляров, таких как Plössls .

Окуляры Эрфле имеют широкое поле зрения (около 60 градусов), но они непригодны для использования на высоких увеличениях, поскольку страдают астигматизмом и призрачными изображениями. Однако с покрытиями линз при малых увеличениях ( фокусное расстояние 20 мм и выше) они приемлемы, а при 40 мм они могут быть превосходными. Erfles очень популярны, потому что у них большие линзы для глаз, хорошее удаление выходного зрачка и их очень удобно использовать.

Кёниг [ править ]

Схема окуляра Кёнига

Окуляр Кёнига имеет вогнуто-выпуклый положительный дуплет и плоско-выпуклый синглет . Сильно выпуклые поверхности дублета и синглетной грани и (почти) касаются друг друга. Дублет имеет вогнутую поверхность, обращенную к источнику света, а синглет имеет почти плоскую (слегка выпуклую) поверхность, обращенную к глазу. Он был разработан в 1915 году немецким оптиком Альбертом Кенигом (1871–1946) как упрощенная модель Abbe [ необходима цитата ] . Конструкция обеспечивает большое увеличение с очень большим выносом выходного зрачка - максимальное удаление выходного зрачка, пропорциональное фокусному расстоянию, из всех моделей до Nagler., в 1979 году. Поле зрения около 55 ° делает его характеристики такими же, как у Plössl, с тем преимуществом, что требуется на один объектив меньше.

Современные версии Königs могут использовать улучшенное стекло или добавить больше линз, сгруппированных в различные комбинации дублетов и синглетов. Наиболее типичная адаптация заключается в добавлении перед дублетом положительной вогнуто-выпуклой простой линзы с вогнутой стороной к источнику света и выпуклой поверхностью к дублету. Современные усовершенствования обычно имеют поле зрения 60 ° -70 °.

RKE [ править ]

Схема окуляра RKE

Окуляр RKE имеет ахроматическую полевую линзу и двойную выпуклую линзу глаза, обратную адаптацию окуляра Келлнера . Он был разработан доктором  Дэвидом Ранком для Edmund Scientific Corporation , которая продавала его в конце 1960-х - начале 1970-х годов. Эта конструкция обеспечивает немного более широкое поле зрения, чем классический дизайн Kellner, и делает его дизайн похожим на широко разнесенную версию König .

Согласно Edmund Scientific Corporation, RKE расшифровывается как «Rank Kellner Eyepiece» [ необходима цитата ] . В поправке к заявке на регистрацию товарного знака от 16 января 1979 г. он был назван «Rank-Kaspereit-Erfle» - три дизайна, из которых был получен окуляр. [14] В журнале Edmund Astronomy News за март 1978 г. (том 16 № 2) под заголовком « Новый дизайн окуляра, разработанным Эдмундом » говорилось: «Новые 28-мм и 15-миллиметровые окуляры Rank-Kaspereit-Erfle (RKE) - это американская переработка знаменитого типа. II окуляр Келлнера ". [15]

Наглер [ править ]

Схема окуляра Наглера типа 2
Окуляры типа Наглера

Окуляр Наглера, изобретенный Альбертом Наглером и запатентованный в 1979 году, оптимизирован для астрономических телескопов и обеспечивает сверхширокое поле зрения (82 °) с хорошей коррекцией астигматизма и других аберраций. Представленный в 2007 году, Ethos представляет собой усовершенствованную сверхширокоугольную конструкцию, разработанную в основном Полом Деллечиае под руководством Альберта Наглера из Tele Vue Optics, и заявляет, что AFOV составляет 100–110 °. [16] [17] Это достигается с помощью экзотического стекла с высоким коэффициентом преломления и до восьми оптических элементов в четырех или пяти группах; существует пять подобных конструкций, называемых Наглер , тип Наглера 2 , тип Наглера 4 , тип Наглера 5 и тип Наглера 6. Новый дизайн Delos представляет собой модифицированный дизайн Ethos с полем обзора «всего» 72 градуса, но с длинным выходом выходного зрачка 20 мм.

Количество элементов в Наглере делает их сложными, но идея конструкции довольно проста: каждый Наглер имеет линзу с отрицательным дуплетом поля, увеличивающую увеличение, за которой следуют несколько положительных групп. Положительные группы, считающиеся отдельными от первой отрицательной группы, в совокупности имеют большое фокусное расстояние и образуют положительную линзу. Это позволяет использовать преимущества многих хороших качеств линз с низким светосилом. Фактически, Nagler - это улучшенная версия линзы Барлоу в сочетании с окуляром с большим фокусным расстоянием . Этот дизайн широко используется в других широкоугольных или длинных окулярах с выносом выходного зрачка .

Главный минус Наглера - это их вес. Версии с большим фокусным расстоянием превышают 0,5 кг (1,1 фунта), что достаточно, чтобы вывести из равновесия небольшие телескопы. Еще один недостаток - высокая стоимость покупки, при этом цены больших Наглеров сопоставимы со стоимостью небольшого телескопа. Поэтому многие астрономы-любители считают эти окуляры роскошью. [18]

См. Также [ править ]

  • Линза Барлоу
  • Список частей и конструкции телескопа
  • Оптический микроскоп
  • Монокль
  • Оптический телескоп
  • Карманный компаратор

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кларк, Роджер Н. (1990). Визуальная астрономия глубокого неба . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 29. ISBN 0521361559.
  2. Филип С. Харрингтон, « Звездная посуда », стр. 181
  3. ^ a b "Окуляры" . www.astro-tom.com .
  4. ^ Джек Крамер. "Старый добрый окуляр Плоссла" . Астрономическое общество округа Лейк ( округ Лейк, штат Иллинойс ) . Проверено 25 декабря 2009 .
  5. ^ "Военный справочник MIL-HDBK-141", глава 14
  6. ^ Стивен Р. Коу, Туманности и как их наблюдать , стр. 9 .
  7. Филип С. Харрингтон, Star Ware: The Amateur Astronomer's Guide , стр.183
  8. ^ McAnally, John W. (16 декабря 2007). Юпитер: и как его наблюдать . Springer Science & Business Media. п. 156. ISBN. 9781846287275 - через Google Книги.
  9. ^ "Моноцентрический окуляр TMB" . Комментарии к отчету об испытании моноцентрического окуляра TMB Гэри Сероника, сделанному Крисом Лордом в журнале Sky & Telescope, август 2004 г., стр. 98-102
  10. ^ Справочник по оптическим системам, Обзор оптических инструментов Герберта Гросса, Ханнфрида Цюгге, Фрица Блехингера, Бертрама Ахтнера, стр. 110
  11. «Демистификация многослойных покрытий» Роджера Гордона (впервые появилось в TPO Volume 8, Issue 4. 1997 )
  12. ^ Mobberley, Martin (1 января 1999). Астрономическое оборудование для любителей . Springer Science & Business Media. п. 71. ISBN 9781852330194 - через Google Книги.
  13. ^ Норт, Джеральд (21 августа 1997). Продвинутая любительская астрономия . Издательство Кембриджского университета. п. 36 - через Интернет-архив. Поле зрения моноцентрического окуляра.
  14. ^ 17 января 2008 г. http://tdr.uspto.gov/search.action?sn=73173827
  15. March 1978 Edmund Astronomy News (Том 16 № 2) под заголовком «Новый дизайн окуляра, разработанный Эдмундом».
  16. ^ "Ethos: 100 ° и 110 ° окуляры видимого поля" . www.televue.com . Tele Vue Optics, Inc . Проверено 22 ноября +2016 .
  17. ^ Даниэль Маунси , Cloudynights обзор Ethos , www.cloudynights.com, 21-миллиметровый, выпущенный в 2009 году, имеет размер пивной банки и весит почти килограмм.
  18. ^ Мартин К. Коэн . Телевю: историческая перспектива , company7.com
  • А. Е. Конради, Прикладная оптика и оптическая конструкция, Том I . Оксфорд 1929 г.
  • Р. Кингслейк, Основы дизайна линз . Академическая пресса 1978.
  • Х. Руттен и М. ван Венроой, Оптика телескопов . Willmann-Bell 1988, 1989. ISBN 0-943396-18-2 . 
  • PS Харрингтон, Star Ware: Руководство астронома-любителя по выбору, покупке и использованию телескопов и принадлежностей: четвертое издание . John Wiley & Sons, Inc.

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с окулярами, на Викискладе?
  • ЭВОЛЮЦИЯ EYEPIECE
  • А. Наглер - Патент США US4286844
  • А. Наглер - Патент США US4747675
  • А. Наглер - Патент США US4525035
  • А. Наглер - Искатель для использования с астрономическими телескопами
  • Эволюция астрономического окуляра, всестороннее обсуждение различных конструкций и теоретических основ
  • Страница окуляра Джона Сэвара, список окуляров с некоторыми деталями их конструкции.
  • Патентное бюро США: сверхширокоугольный окуляр NAGLER.