Okulár - Eyepiece

Sbírka různých typů okulárů.

Okulár nebo oční čočky , je objektiv, který je připojen k různým optických zařízení, jako jsou teleskopy a mikroskopy . Je tak pojmenován, protože je to obvykle čočka, která je nejblíže oku, když se někdo dívá skrz zařízení. Cílem čočka nebo zrcadlo sbírá světlo a přenáší ji zaměřit vytvoření obrazu. Okulár je umístěn v blízkosti ohniska objektivu, aby se tento obraz zvětšil. Velikost zvětšení závisí na ohniskové vzdálenosti okuláru.

Okulár se skládá z několika „ čočkových prvků“ v pouzdře s „tubusem“ na jednom konci. Hlaveň je tvarována tak, aby se vešla do speciálního otvoru nástroje, ke kterému je připevněna. Obraz lze zaostřit posunutím okuláru blíže a dále od objektivu. Většina nástrojů má zaostřovací mechanismus, který umožňuje pohyb hřídele, ve které je okulár namontován, aniž by bylo nutné s okulárem přímo manipulovat.

Okuláry dalekohledů jsou obvykle trvale namontovány v dalekohledu, což způsobuje, že mají předem určené zvětšení a zorné pole. U teleskopů a mikroskopů jsou však okuláry obvykle zaměnitelné. Přepnutím okuláru může uživatel upravit to, co je zobrazeno. Například okuláry se často zaměňují za účelem zvýšení nebo snížení zvětšení dalekohledu. Okuláry také nabízejí různá zorná pole a různé stupně odlehčení očí osobě, která se na ně dívá.

Vlastnosti okuláru

25 mm Kellnerův okulár

Při porovnávání okulárů a rozhodování o tom, který okulár vyhovuje jejich potřebám, může uživatele optického přístroje zajímat několik vlastností okuláru.

Návrhová vzdálenost od vstupní zornice

Okuláry jsou optické systémy, kde je vstupní zornička vždy umístěna mimo systém. Musí být navrženy pro optimální výkon pro konkrétní vzdálenost k této vstupní zornici (tj. S minimálními aberacemi pro tuto vzdálenost). V refrakčním astronomickém dalekohledu je vstupní zornička totožná s objektivem . To může být několik stop vzdálené od okuláru; zatímco u okuláru s mikroskopem je vstupní zornička v blízkosti zadní ohniskové roviny objektivu, pouhých několik palců od okuláru. Mikroskopické okuláry lze korigovat odlišně od teleskopických okulárů; většina z nich je však vhodná i pro použití v dalekohledech.

Prvky a skupiny

Prvky jsou jednotlivé čočky, které mohou přicházet jako jednoduché čočky nebo „singlety“ a stmelené dublety nebo (zřídka) trojčata . Když jsou čočky stmeleny ve dvojicích nebo trojicích, kombinované prvky se nazývají skupiny (čoček).

První okuláry měly pouze jeden prvek čočky, který poskytoval vysoce zkreslené obrazy. Dva a tři prvky byly vynalezeny brzy poté a díky vylepšené kvalitě obrazu se rychle staly standardem. Dnes inženýři, kterým pomáhá software pro kreslení pomocí počítače, navrhli okuláry se sedmi nebo osmi prvky, které poskytují výjimečně velké a ostré pohledy.

Vnitřní odraz a rozptyl

Vnitřní odrazy, někdy nazývané „rozptyl“, způsobují rozptýlení světla procházejícího okulárem a snižují kontrast obrazu promítaného okulárem. Když je efekt obzvláště špatný, zobrazí se „obrázky duchů“, kterým se říká „ghosting“. Aby se tomuto problému předešlo, byly po mnoho let upřednostňovány jednoduché konstrukce okuláru s minimálním počtem vnitřních ploch vzduch-sklo.

Jedním z řešení rozptýlení je použití tenkých vrstev na povrchu prvku. Tyto tenké povlaky jsou hluboké pouze jednu nebo dvě vlnové délky a pracují na snížení odrazů a rozptylu změnou lomu světla procházejícího prvkem. Některé povlaky mohou také absorbovat světlo, které neprochází čočkou v procesu nazývaném celkový vnitřní odraz, kde světlo dopadající na film je v mělkém úhlu.

Chromatická aberace

Porovnání ideálního obrazu prstence (1) a obrazů pouze s axiální (2) a pouze příčnou (3) chromatickou aberací

Boční nebo příčná chromatická aberace je způsobena tím, že lom na skleněných plochách se liší pro světlo různých vlnových délek. Modré světlo, pozorované okulárovým prvkem, se nebude soustředit na stejný bod, ale podél stejné osy jako červené světlo. Efekt může vytvořit prsten falešných barev kolem bodových zdrojů světla a má za následek obecné rozmazání obrazu.

Jedním z řešení je snížit aberaci použitím více prvků z různých typů skla. Achromaty jsou skupiny čoček, které přinášejí dvě různé vlnové délky světla na stejné ohnisko a vykazují výrazně sníženou falešnou barvu. Ke snížení chromatické aberace lze také použít sklo s nízkou disperzí.

Podélná chromatická aberace je výrazným efektem optických dalekohledů , protože ohniskové vzdálenosti jsou tak dlouhé. Mikroskopy, jejichž ohniskové vzdálenosti jsou obecně kratší, tímto efektem netrpí.

Ohnisková vzdálenost

Ohnisková vzdálenost okuláru je vzdálenost od hlavní roviny okuláru kde paralelní paprsky světla konvergovat do jediného bodu. Při použití určuje zvětšení ohnisková vzdálenost okuláru v kombinaci s ohniskovou vzdáleností dalekohledu nebo mikroskopického objektivu, ke kterému je připevněn. Obvykle se vyjadřuje v milimetrech, pokud jde o samotný okulár. Při výměně sady okulárů na jednom nástroji však někteří uživatelé dávají přednost identifikaci každého okuláru podle vytvořeného zvětšení.

U teleskopu lze úhlové zvětšení MA vytvořené kombinací konkrétního okuláru a objektivu vypočítat podle následujícího vzorce:

${\ displaystyle \ mathrm {MA} = {\ frac {f_ {O}} {f_ {E}}}}$

kde:

• ${\ displaystyle f_ {O}}$ je ohnisková vzdálenost objektivu,
• ${\ displaystyle f_ {E}}$ je ohnisková vzdálenost okuláru.

Zvětšení se tedy zvyšuje, když je ohnisková vzdálenost okuláru kratší nebo je ohnisková vzdálenost objektivu delší. Například 25 mm okulár v dalekohledu s ohniskovou vzdáleností 1200 mm by objekty zvětšil 48krát. Okulár 4 mm ve stejném dalekohledu by se zvětšil 300krát.

Amatérští astronomové mají tendenci označovat okuláry dalekohledů podle jejich ohniskové vzdálenosti v milimetrech. Ty se typicky pohybují od přibližně 3 mm do 50 mm. Někteří astronomové však upřednostňují specifikovat výslednou sílu zvětšení spíše než ohniskovou vzdálenost. Často je pohodlnější vyjádřit zvětšení v pozorovacích zprávách, protože to dává bezprostřednější představu o tom, jaký pohled pozorovatel skutečně viděl. Vzhledem ke své závislosti na vlastnostech konkrétního používaného dalekohledu však samotná síla zvětšení nemá pro popis okuláru dalekohledu význam.

Pro složený mikroskop je odpovídající vzorec

${\ displaystyle \ mathrm {MA} = {\ frac {DD _ {\ mathrm {EO}}} {f_ {O} f_ {E}}} = {\ frac {D} {f_ {E}}} \ times { \ frac {D _ {\ mathrm {EO}}} {f_ {O}}}}$

kde

• ${\ displaystyle D}$je vzdálenost nejbližšího odlišného vidění (obvykle 250 mm)
• ${\ displaystyle D _ {\ mathrm {EO}}}$ je vzdálenost mezi zadní ohniskovou rovinou objektivu a zadní ohniskovou rovinou okuláru (nazývaná délka tubusu), typicky 160 mm pro moderní nástroj.
• ${\ displaystyle f_ {O}}$je objektivní ohnisková vzdálenost a je ohnisková vzdálenost okuláru.${\ displaystyle f_ {E}}$

Podle konvence jsou mikroskopické okuláry obvykle specifikovány výkonem místo ohniskové vzdálenosti. Síla okuláru mikroskopu a výkon objektivu jsou definovány pomocí ${\ displaystyle P _ {\ mathrm {E}}}$${\ displaystyle P _ {\ mathrm {O}}}$

${\ Displaystyle P _ {\ mathrm {E}} = {\ frac {D} {f_ {E}}}, \ qquad P _ {\ mathrm {O}} = {\ frac {D _ {\ mathrm {EO}}} {f_ {O}}}}$

tedy z výrazu uvedeného dříve pro úhlové zvětšení složeného mikroskopu

${\ displaystyle \ mathrm {MA} = P _ {\ mathrm {E}} \ times P _ {\ mathrm {O}}}$

Celkové úhlové zvětšení obrazu mikroskopu se pak jednoduše vypočítá vynásobením síly okuláru objektivní silou. Například 10 × okulár s 40 × objektivem zvětší obraz 400krát.

Tato definice síly čočky závisí na libovolném rozhodnutí rozdělit úhlové zvětšení přístroje na samostatné faktory pro okulár a objektiv. Abbe historicky popsal mikroskopické okuláry odlišně, pokud jde o úhlové zvětšení okuláru a „počáteční zvětšení“ objektivu. Zatímco to bylo pro optického designéra výhodné, ukázalo se, že to bylo méně praktické z hlediska praktické mikroskopie, a proto bylo následně upuštěno.

Obecně přijímaná vizuální vzdálenost nejbližšího ohniska je 250 mm a za předpokladu této hodnoty je obvykle určen výkon okuláru. Běžné síly okuláru jsou 8 ×, 10 ×, 15 × a 20 ×. Ohniskovou vzdálenost okuláru (v mm) lze tedy v případě potřeby určit vydělením 250 mm výkonem okuláru. ${\ displaystyle D}$

Moderní nástroje často používají objektivy opticky korigované na nekonečnou délku tubusu spíše než na 160 mm, a ty vyžadují v tubusu pomocnou korekční čočku.

Umístění ohniskové roviny

U některých typů okulárů, jako jsou Ramsdenovy okuláry (podrobněji popsané níže), se okulár chová jako lupa a jeho ohnisková rovina je umístěna vně okuláru před čočkou pole . Tato rovina je proto přístupná jako místo pro mřížku nebo mikrometrové příčné dráty. V okuláru Huygenian je ohnisková rovina umístěna mezi očními a polními čočkami, uvnitř okuláru, a není tedy přístupná.

Zorné pole

Simulace pohledů dalekohledem pomocí různých okulárů. Středový obraz používá okulár stejné ohniskové vzdálenosti jako vlevo, ale má širší zjevné zorné pole, které dává větší obraz, který ukazuje větší plochu. Obraz vpravo má stejné zjevné zorné pole jako středový okulár, ale má kratší ohniskovou vzdálenost, takže poskytuje stejné skutečné zorné pole jako levý obraz, ale při větším zvětšení.

Plössl, okulár s velkým zjevným zorným polem

Zorné pole, často zkráceně FOV, popisuje oblast cíle (měřeno jako úhel od místa pozorování), kterou lze vidět při pohledu okulárem. Zorné pole viděné okulárem se liší v závislosti na zvětšení dosaženém při připojení k určitému dalekohledu nebo mikroskopu a také na vlastnostech samotného okuláru. Okuláry se odlišují zarážkou pole , což je nejužší clona, ​​kterou musí světlo vstupující do okuláru projít, aby dosáhlo na čočku pole okuláru.

Kvůli účinkům těchto proměnných termín „zorné pole“ téměř vždy odkazuje na jeden ze dvou významů:

Skutečné zorné pole

Úhlová velikost množství oblohy, které lze vidět okulárem při použití s ​​konkrétním dalekohledem, produkující konkrétní zvětšení. Obvykle se pohybuje mezi 0,1 a 2 stupni.

Zdánlivé zorné pole

Toto je míra úhlové velikosti obrazu pozorovaného okulárem. Jinými slovy jde o to, jak velký obraz se objeví (na rozdíl od zvětšení). To je konstantní pro jakýkoli daný okulár s pevnou ohniskovou vzdáleností a lze jej použít k výpočtu toho, jaké bude skutečné zorné pole, když se okulár použije s daným dalekohledem. Měření se pohybuje od 30 do 110 stupňů .

Je běžné, že uživatelé okuláru chtějí vypočítat skutečné zorné pole, protože udává, jak velká část oblohy bude viditelná při použití okuláru s jejich dalekohledem. Nejpohodlnější způsob výpočtu skutečného zorného pole závisí na tom, zda je zjevné zorné pole známé.

Pokud je zjevné zorné pole známé, skutečné zorné pole lze vypočítat z následujícího přibližného vzorce:

${\ displaystyle FOV_ {C} = {\ frac {FOV_ {P}} {mag}}}$

nebo

${\ displaystyle FOV_ {C} = {\ frac {FOV_ {P}} {({\ frac {f_ {T}} {f_ {E}}})}}}}$

kde:

• ${\ displaystyle FOV_ {C}}$je skutečné zorné pole vypočítané v jednotce úhlového měření, ve které je poskytnuto.${\ displaystyle FOV_ {P}}$
• ${\ displaystyle FOV_ {P}}$ je zjevné zorné pole.
• ${\ displaystyle mag}$ je zvětšení.
• ${\ displaystyle f_ {T}}$ je ohnisková vzdálenost dalekohledu.
• ${\ displaystyle f_ {E}}$je ohnisková vzdálenost okuláru vyjádřená ve stejných měrných jednotkách jako .${\ displaystyle f_ {T}}$

Ohnisková vzdálenost z objektivu dalekohledu je průměr objektivních násobku ohniskové poměr . Představuje vzdálenost, na kterou zrcadlo nebo čočka objektivu způsobí konvergenci světla v jednom bodě.

Vzorec je přesný na 4% nebo lepší až do 40 ° zjevného zorného pole a má 10% chybu pro 60 °.

Pokud je zjevné zorné pole neznámé, skutečné zorné pole lze přibližně nalézt pomocí:

${\ displaystyle FOV_ {C} = {\ frac {57,3d} {f_ {T}}}}$

kde:

• ${\ displaystyle FOV_ {C}}$je skutečné zorné pole vypočítané ve stupních .
• ${\ displaystyle d}$ je průměr zarážky pole okuláru v mm.
• ${\ displaystyle f_ {T}}$ je ohnisková vzdálenost dalekohledu v mm.

Druhý vzorec je ve skutečnosti přesnější, ale velikost zastavení pole většina výrobců obvykle neuvádí. První vzorec nebude přesný, pokud pole není ploché nebo je vyšší než 60 °, což je běžné u většiny ultraširokoúhlých okulárů.

Výše uvedené vzorce jsou aproximace. Norma ISO 14132-1: 2002 určuje, jak se vypočítá přesný zdánlivý úhel pohledu (AAOV) ze skutečného úhlu pohledu (AOV).

${\ displaystyle tan {\ frac {AAOV} {2}} = mag \ times tan {\ frac {AOV} {2}}}$

Pokud je před okulárem použita diagonální nebo Barlowova čočka, může být zorné pole okuláru mírně omezeno. K tomu dochází, když má předchozí čočka užší zarážku pole než okulár, což způsobuje, že překážka vpředu působí jako menší zarážka pole před okulárem. Přesný vztah je dán vztahem

${\ displaystyle {AAOV} = 2 \ times arctan {\ frac {0,5d} {f_ {E}}}}$

Tento vzorec také naznačuje, že pro konstrukci okuláru s daným zjevným zorným polem průměr hlavně určí maximální možnou ohniskovou vzdálenost pro tento okulár, protože žádný doraz pole nemůže být větší než samotná hlaveň. Například Plössl se 45 ° zjevným zorným polem v 1,25 palcovém tubusu by poskytl maximální ohniskovou vzdálenost 35 mm. Cokoli delší vyžaduje větší hlaveň nebo výhled je omezen okrajem, což účinně činí zorné pole menší než 45 °.

Průměr hlavně

Okuláry pro teleskopy a mikroskopy se obvykle zaměňují za účelem zvýšení nebo snížení zvětšení a umožnění uživateli vybrat typ s určitými výkonnostními charakteristikami. Aby to bylo možné, jsou okuláry dodávány ve standardizovaných „průměrech hlavně“.

Okulárové dalekohledy

Příklady (zleva doprava) okuláru 2 palce (51 mm), 1,25 palce (32 mm) a 0,965 palce (24,5 mm).

Pro teleskopy existuje šest standardních průměrů hlavně. Velikosti sudů (obvykle vyjádřené v palcích ) jsou:

• 0,965 palce (24,5 mm) - Toto je nejmenší standardní průměr hlavně a obvykle se nachází v maloobchodních dalekohledech hračkářství a nákupních center . Mnoho z těchto okulárů dodávaných s takovými dalekohledy je plastových a některé dokonce mají plastové čočky. Špičkové teleskopické okuláry s touto velikostí hlavně se již nevyrábějí, ale stále si můžete zakoupit typy Kellner.
• 1,25 palce (31,75 mm) - Toto je nejpopulárnější průměr tubusu teleskopu. Praktická horní hranice ohniskových vzdáleností pro okuláry s 1,25 "hlavněmi je asi 32 mm. U delších ohniskových vzdáleností zasahují do pohledu omezující okraje samotné hlavně. U ohniskových vzdáleností delších než 32 mm je dostupné zorné pole klesá pod 50 °, což většina amatérů považuje za minimální přijatelnou šířku.Tyto velikosti sudů jsou opatřeny závitem, aby mohly být použity filtry o průměru 30 mm .
• 2 palce . (50,8 mm) - Větší velikost hlavně v 2 "okulářích pomáhá zmírnit limit ohniskových vzdáleností. Horní hranice ohniskové vzdálenosti s 2" okuláry je asi 55 mm. Kompromisem je, že tyto okuláry jsou obvykle dražší, nevejdou se do některých dalekohledů a mohou být dostatečně těžké, aby mohly teleskop překlopit. Tyto velikosti barelu se závitem, aby se 48 mm filtrů (nebo zřídka 49 mm).
• 2,7 palce (68,58 mm)-2,7 "okuláry vyrábí několik výrobců. Umožňují o něco větší zorné pole. Mnoho špičkových zaostřovačů nyní tyto okuláry přijímá.
• 3 palce . (76,2 mm) - Ještě větší velikost hlavně u 3 "okulárů umožňuje extrémní ohniskové vzdálenosti a více než 120 ° zorné pole. Nevýhodou je, že tyto okuláry jsou poněkud vzácné, extrémně drahé a váží až 5 liber. "a že jen několik dalekohledů má dostatečně velké zaostřovače, aby je přijaly. Jejich obrovská hmotnost způsobuje problémy s vyvážením u Schmidt-Cassegrains pod 10 palců, refraktory pod 5 palců a reflektory pod 16 palců. Také kvůli jejich velkým polním zarážkám, bez větší sekundární zrcadla většina reflektorů a Schmidt-Cassegrains bude mít u těchto okulárů silnou vinětaci. Mezi výrobce těchto okulárů patří Explore Scientific a Siebert Optics. Dalekohledy, které mohou tyto okuláry přijímat, jsou vyráběny teleskopy a dalekohledy Explore Scientific a Orion.
• 4 palce (102 mm) - Tyto okuláry jsou vzácné a běžně se používají pouze v observatořích. Vyrábí je velmi málo výrobců a poptávka po nich je nízká.

Okulárové mikroskopy

Okulár pro mikroskopy má průměr hlavně měřený v milimetrech, například 23,2 mm a 30 mm.

Oční úleva

Oční úleva.
1 Skutečný obraz 2 - Polní clona 3 - Oční reliéf 4 - Výstupní zornice

Aby oko dobře vidělo obrazy, musí být drženo v určité vzdálenosti za oční čočkou okuláru. Tato vzdálenost se nazývá oční reliéf. Větší oční reliéf znamená, že optimální poloha je dále od okuláru, což usnadňuje prohlížení obrazu. Pokud je však oční reliéf příliš velký, může být nepohodlné držet oko ve správné poloze po delší dobu, a proto mají některé okuláry s dlouhým reliéfem oka oční čočky, které pomáhají pozorovateli udržovat správná pozorovací poloha. Oční zornice by se měla shodovat s výstupní pupilou , obrazem vstupní zornice, což v případě astronomického dalekohledu odpovídá sklu objektu.

Oční reliéf se obvykle pohybuje od asi 2 mm do 20 mm, v závislosti na konstrukci okuláru. Dlouhé okuláry s ohniskovou vzdáleností mají obvykle dostatečný oční reliéf, ale kratší okuláry jsou problematičtější. Až donedávna, a stále zcela běžně, měly okuláry s krátkou ohniskovou vzdáleností krátký oční reliéf. Správné pokyny pro navrhování navrhují minimálně 5–6 mm pro přizpůsobení řas pozorovatele, aby se předešlo nepohodlí. Moderní design s mnoha čočkovými prvky to však může napravit a sledování při vysokém výkonu se stává pohodlnějším. To platí zejména pro nositele brýlí , kteří mohou potřebovat až 20 mm odlehčení očí, aby si přizpůsobili brýle.

Design okuláru

Technologie se vyvíjela v průběhu času a existuje řada designů okuláru pro použití s ​​dalekohledy, mikroskopy, zaměřovači zbraní a dalšími zařízeními. Některé z těchto návrhů jsou podrobněji popsány níže.

Negativní čočka nebo „galilejština“

Negativní čočka

Jednoduchá negativní čočka umístěná před ohniskem objektivu má tu výhodu, že představuje vzpřímený obraz, ale s omezeným zorným polem, který je vhodnější pro malé zvětšení. Existuje podezření, že tento typ čoček byl použit v některých z prvních refrakčních dalekohledů, které se objevily v Nizozemsku kolem roku 1608. Bylo také použito v návrhu dalekohledu Galileo Galilei z roku 1609, který dal tomuto typu uspořádání okuláru název „ Galilean “. Tento typ okuláru se stále používá ve velmi levných dalekohledech, dalekohledech a v operních brýlích .

Konvexní čočka

Konvexní čočka

Jednoduchá konvexní čočka umístěná za ohniskem čočky objektivu představuje divákovi zvětšený převrácený obraz. Tato konfigurace mohla být použita v prvních refrakčních dalekohledech z Nizozemska a byla navržena jako způsob, jak mít daleko širší zorné pole a vyšší zvětšení v dalekohledech v knize Dioptrice od Johannesa Keplera z roku 1611 . Protože je čočka umístěna za ohniskovou rovinou objektivu, umožňovala také použití mikrometru v ohniskové rovině (používá se k určení úhlové velikosti a/nebo vzdálenosti mezi pozorovanými objekty).

Huygens

Okulárový diagram Huygens

Okuláry Huygens se skládají ze dvou plano-konvexních čoček s rovinnými stranami směrem k oku oddělenými vzduchovou mezerou. Čočkám se říká oční čočka a polní čočka. Ohnisková rovina se nachází mezi oběma čočkami. Byl vynalezen Christiaanem Huygensem na konci šedesátých let minulého století a byl to první složený (vícečočkový) okulár. Huygens zjistil, že k výrobě okuláru s nulovou příčnou chromatickou aberací lze použít dvě čočky se vzduchovým odstupem. Pokud jsou čočky vyrobeny ze skla stejného Abbeho čísla, které mají být použity s uvolněným okem a dalekohledem s nekonečně vzdáleným objektivem, pak je separace dána vztahem:

${\ displaystyle d = {\ frac {1} {2}} (f_ {A}+f_ {B})}$

kde a jsou ohniskové vzdálenosti komponentních čoček. ${\ displaystyle f_ {A}}$${\ displaystyle f_ {B}}$

Tyto okuláry dobře fungují s dalekohledy s velmi dlouhými ohniskovými vzdálenostmi (v době Huygens byly použity s jednoprvkovými bez achromatickými refrakčními dalekohledy s dlouhou ohniskovou vzdáleností, včetně leteckých teleskopů s velmi dlouhou ohniskovou vzdáleností ). Tento optický design je nyní považován za zastaralý, protože u dnešních teleskopů s kratší ohniskovou vzdáleností okulár trpí krátkým reliéfem očí, vysokým zkreslením obrazu, chromatickou aberací a velmi úzkým zjevným zorným polem. Jelikož jsou tyto okuláry levné, lze je často najít na levných dalekohledech a mikroskopech.

Protože okuláry Huygens neobsahují cement, který by držel čočkové prvky, uživatelé teleskopů někdy používají tyto okuláry v roli „sluneční projekce“, tj. Promítání obrazu Slunce na obrazovku po delší dobu. Cementované okuláry jsou tradičně považovány za potenciálně náchylné k tepelnému poškození intenzivními koncentracemi světla.

Ramsden

Ramsdenův diagram okuláru

Okulár Ramsden se skládá ze dvou plano-konvexních čoček stejného skla a podobných ohniskových vzdáleností, umístěných méně než jednu ohniskovou vzdálenost od sebe, což je design vytvořený výrobcem astronomických a vědeckých přístrojů Jessem Ramsdenem v roce 1782. Oddělení čoček se mezi různými provedeními liší , ale obvykle je někde mezi 7/10 a 7/8 ohniskové vzdálenosti oční čočky, přičemž volba je kompromisem mezi zbytkovou příčnou chromatickou aberací (při nízkých hodnotách) a při vysokých hodnotách hrozící riziko zorného pole dotýkat se ohniskové roviny při použití pozorovatelem, který pracuje s blízkým virtuálním obrazem, jako je krátkozraký pozorovatel, nebo mladým člověkem, jehož ubytování je schopno se s blízkým virtuálním obrazem vyrovnat (to je vážný problém při použití s ​​mikrometrem může dojít k poškození nástroje).

Nedoporučuje se ani oddělení přesně 1 ohniskové vzdálenosti, protože prach na polní čočce je rušivě zaostřen. Dva zakřivené povrchy směřují dovnitř. Ohnisková rovina je tedy umístěna vně okuláru a je tedy přístupná jako místo, kde lze umístit mřížku nebo mikrometrický nitkový kříž. Protože by ke korekci příčné chromatické aberace bylo zapotřebí oddělení přesně jedné ohniskové vzdálenosti, není možné Ramsdenovu konstrukci zcela opravit pro příčnou chromatickou aberaci. Design je o něco lepší než Huygens, ale stále neodpovídá dnešním standardům.

Zůstává velmi vhodný pro použití s ​​nástroji pracujícími s téměř monochromatickými světelnými zdroji, např. Polarimetry.

Kellner nebo „Achromat“

Kellnerův okulárový diagram

V Kellnerově okuláru je místo jednoduché plano-konvexní oční čočky v Ramsdenově designu použit achromatický dublet pro korekci zbytkové příčné chromatické aberace. Carl Kellner navrhl tento první moderní achromatický okulár v roce 1849, nazývaný také „ achromatizovaný Ramsden “. Okuláry Kellner jsou navrženy se 3 čočkami. Jsou levné a mají poměrně dobrý obraz od nízkého až po střední výkon a jsou mnohem lepší než Huygenian nebo Ramsden. Oční reliéf je lepší než Huygenian a horší než Ramsdenovy okuláry. Největším problémem Kellnerových okulárů byly vnitřní odrazy. Dnešní antireflexní vrstvy činí tyto použitelné a ekonomické možnosti pro dalekohledy s malou až střední aperturou s ohniskovým poměrem f/6 nebo delším. Typické zdánlivé zorné pole je 40–50 °.

Plössl nebo „symetrický“

Schéma okuláru Plössl

Plössl je okulár, který se obvykle skládá ze dvou sad dubletů , navržených Georgem Simonem Plösslem v roce 1860. Protože tyto dva dublety mohou být identické, tento design se někdy nazývá symetrický okulár . Sloučenina Plössl čočka poskytuje velký 50 ° nebo více zdánlivé zorné pole , společně s relativně velkým FOV . Díky tomu je tento okulár ideální pro různé pozorovací účely včetně hlubokého nebe a sledování planet . Hlavní nevýhodou optické konstrukce Plössl je krátký oční reliéf ve srovnání s ortoskopickým, protože oční reliéf Plössl je omezen na přibližně 70–80% ohniskové vzdálenosti. Krátký oční reliéf je kritičtější u krátkých ohniskových vzdáleností pod asi 10 mm, kdy může být sledování nepříjemné, zejména pro lidi s brýlemi.

Okulár Plössl byl obskurní konstrukcí až do 80. let 20. století, kdy výrobci astronomických zařízení začali prodávat jeho přepracované verze. Dnes je to velmi populární design na amatérském astronomickém trhu, kde název Plössl pokrývá řadu okulárů s minimálně čtyřmi optickými prvky.

Tento okulár je jedním z nejdražších na výrobu kvůli kvalitě skla a potřebě dobře sladěných konvexních a konkávních čoček, které zabraňují vnitřním odrazům. Díky tomu se kvalita různých okulárů Plössl liší. Mezi levnými Plössly s nejjednoduššími antireflexními povlaky a dobře vyrobenými jsou značné rozdíly .

Ortoskopický nebo „Abbe“

Ortoskopický diagram okuláru

4prvkový ortoskopický okulár se skládá z plano-konvexní singletové oční čočky a cementované konvexně konvexní tripletové čočky achromatické čočky. To poskytuje okuláru téměř dokonalou kvalitu obrazu a dobrý reliéf očí , ale úzké zjevné zorné pole - asi 40 ° –45 °. Byl vynalezen Ernstem Abbem v roce 1880. Říká se mu „ ortoskopický “ nebo „ ortografický “ kvůli nízkému stupni zkreslení a někdy se mu také říká „ortho“ nebo „Abbe“.

Až do příchodu vícevrstvých nátěrů a popularity Plössla byla ortoskopie nejpopulárnějším designem pro teleskopické okuláry. I dnes jsou tyto okuláry považovány za dobré okuláry pro planetární a lunární pozorování. Vzhledem k jejich nízkému stupni zkreslení a odpovídajícímu efektu zeměkoule jsou méně vhodné pro aplikace, které vyžadují nadměrné posouvání nástroje.

Monocentrický

Monocentrický diagram okuláru

Monocentric je achromatická trojitá čočka se dvěma kusy korunkového skla stmelenými na obou stranách prvku z pazourkového skla. Prvky jsou silné, silně zakřivené a jejich povrchy mají společný střed, který jim dává název „ monocentrický “. To bylo vynalezeno Hugo Adolf Steinheil kolem roku 1883. Tento návrh, stejně jako pevná okulár návrhů Roberta Tolles , Charles S. Hastings a E. Wilfred Taylor , je bez duchů odrazů a poskytuje světlé kontrastní obraz, žádoucí vlastnost, pokud to byl vynalezen (před antireflexními povlaky ). Má úzké zorné pole kolem 25 ° a je oblíbený mezi pozorovateli planet.

Erfle

Schéma okuláru Erfle

Erfle je pětičlenný okulár složený ze dvou achromatických čoček s dalšími čočkami mezi nimi. Byly vynalezeny během první světové války pro vojenské účely, popsané v americkém patentu Heinrichem Erflem číslo 1 478 704 ze srpna 1921 a jsou logickým rozšířením širších polí čtyřprvkových okulárů, jako je Plössls .

Okuláry Erfle jsou navrženy tak, aby měly široké zorné pole (asi 60 stupňů), ale při vysokých výkonech jsou nepoužitelné, protože trpí astigmatismem a obrazy duchů. S povlaky čoček při nízkých výkonech ( ohniskové vzdálenosti 20 mm a více) jsou však přijatelné a při 40 mm mohou být vynikající. Erfles jsou velmi oblíbené, protože mají velké oční čočky, dobrý odlehčení očí a jejich používání je velmi pohodlné.

König

Okulárový diagram König

Okulár König má konkávně konvexní pozitivní dublet a plano-konvexní singlet . Silně vypouklé povrchy dubletové a singletové tváře se (téměř) navzájem dotýkají. Dublet má konkávní povrch směrem ke zdroji světla a singlet má téměř plochý (mírně konvexní) povrch obrácený k oku. Byl navržen v roce 1915 německým optikem Albertem Königem (1871−1946) jako zjednodušené Abbe. Konstrukce umožňuje vysoké zvětšení s pozoruhodně vysokým reliéfem očí - nejvyšší reliéf očí úměrný ohniskové vzdálenosti jakéhokoli designu před Naglerem , v roce 1979. Zorné pole asi 55 ° dělá jeho výkon podobný Plösslovi, s výhodou vyžadující o jeden objektiv méně.

Moderní verze Königs mohou používat vylepšené sklo nebo přidat více čoček, seskupených do různých kombinací dubletů a singletů. Nejtypičtější adaptací je přidání pozitivní, konkávně konvexní jednoduché čočky před dublet , s konkávním obličejem směrem ke zdroji světla a konvexním povrchem směřujícím k dubletu. Moderní vylepšení mají obvykle zorné pole 60 ° –70 °.

RKE

Schéma okuláru RKE

Okulár RKE má čočku achromatického pole a dvojitou konvexní oční čočku, obrácenou adaptaci Kellnerova okuláru. Byl navržen Dr.  Davidem Rankem pro společnost Edmund Scientific Corporation , která jej prodávala na konci šedesátých a na začátku sedmdesátých let minulého století. Tento design poskytuje o něco širší zorné pole než klasický design Kellner a dělá jeho design podobný široce rozmístěné verzi König .

Podle společnosti Edmund Scientific Corporation je RKE zkratkou pro „Rank Kellner Eyepiece“ “. V dodatku k jejich přihlášce ochranné známky 16. ledna 1979 byl uveden jako „Rank-Kaspereit-Erfle“, tři návrhy, ze kterých byl okulár odvozen. V březnu 1978 Edmund Astronomy News (Vol 16 No 2) zněl titulek „ New Eyepiece Design Developed by Edmund “ a řekl: „Nové 28mm a 15mm Rank-Kaspereit-Erfle (RKE) okuláry jsou americkým redesignem slavného okuláru typu II Kellner . "

Nagler

Diagram okuláru Nagler typu 2

Okuláry typu Nagler

Okulár Nagler vynalezený Albertem Naglerem a patentovaný v roce 1979 je design optimalizovaný pro astronomické dalekohledy, aby poskytoval ultra široké zorné pole (82 °), které má dobrou korekci na astigmatismus a další aberace. Ethos, představený v roce 2007, je vylepšený ultraširokoúhlý design pole vyvinutý především Paulem Dellechiaiem pod vedením Alberta Naglera v Tele Vue Optics a hlásí 100–110 ° AFOV. Toho je dosaženo použitím exotického skla s vysokým indexem a až osmi optických prvků ve čtyřech nebo pěti skupinách; existuje několik podobných provedení s názvem Nagler , Nagler typ 2 , Nagler typ 4 , Nagler typ 5 a Nagler typ 6 . Novější design Delos je upravený design Ethos s FOV „pouze“ 72 stupňů, ale s dlouhým 20 mm reliéfem očí.

Vzhledem k počtu prvků v Nagleru se zdají být složité, ale myšlenka designu je poměrně jednoduchá: každý Nagler má čočku s negativním dubletovým polem, která zvyšuje zvětšení, za kterou následuje několik pozitivních skupin. Pozitivní skupiny, považované za oddělené od první negativní skupiny, mají dlouhou ohniskovou vzdálenost a tvoří pozitivní čočku. To umožňuje konstrukci využívat výhody mnoha dobrých vlastností čoček s nízkým výkonem. Ve skutečnosti je Nagler vynikající verzí Barlowovy čočky v kombinaci s okulárem s dlouhou ohniskovou vzdáleností . Tento návrh byl široce kopírován v jiných širokém poli nebo dlouhých očních reliéfními okuláry.

Hlavní nevýhodou Naglerů je jejich hmotnost; kvůli jejich velkému objemu a velké velikosti jsou často žalostně označovány jako „ ruční granáty “. Verze s dlouhou ohniskovou vzdáleností přesahují 0,5 kg (1,1 lb), což je dostačující k vyvážení malých až středně velkých dalekohledů. Další nevýhodou jsou vysoké pořizovací náklady, přičemž velké ceny Naglerů jsou srovnatelné s náklady na malý dalekohled. Tyto okuláry jsou proto mnohými amatérskými astronomy považovány za luxus.

Viz také

• Barlowova čočka
• Seznam částí dalekohledu a konstrukce
• Optický mikroskop
• Monokl
• Optický dalekohled
• Kapesní komparátor

Reference

• AE Conrady, Applied Optics a optický design, Volume I . Oxford 1929.
• R. Kingslake, Základy designu objektivu . Academic Press 1978.
• H. Rutten a M. van Venrooij, teleskopická optika . Willmann-Bell 1988, 1989. ISBN  0-943396-18-2 .
• PS Harrington, Star Ware: Průvodce amatérských astronomů k výběru, nákupu a používání dalekohledů a příslušenství: Čtvrté vydání . John Wiley & Sons, Inc.

externí odkazy

• Média související s okuláry na Wikimedia Commons
• EVOLUCE OKAJE
• A. Nagler - americký patent US4286844
• A. Nagler - americký patent US4747675
• A. Nagler - americký patent US4525035
• A. Nagler - Finder rozsah pro použití s ​​astronomickými dalekohledy
• Evoluce astronomického okuláru, hloubková diskuse o různém designu a teoretickém pozadí
• Stránka okuláru Johna Savarda, seznam okulárů s některými detaily jejich konstrukce.
• United States Patent Office: Ultra wide ocular NAGLER.