Асферический окуляр что это
Асферические интраокулярные линзы
Асферические линзы лишены сферических аберраций. Сферические аберрации возникают в результате преломления света при прохождении его сквозь сферическую поверхность (оптических сред глаза и интраокулярной линзы) под разными углами. Без коррекции лучи света фокусируются не в плоскости сетчатки. В результате изображении становится раздвоенным и нечетким.
При использовании традиционной сферической оптики оптическая сила распределяется неравномерно, а изображение получается несовершенным. Асферическая линза отличается равномерной оптической силой на различных участках, что приводит к более четкому изображению.
Сферические и асферические технологии
Большинство интраокулярных устройств производится по стандартной сферической технологии. При этом у такой линзы имеется различная оптическая сила в центре и на периферии. В результате отмечается снижение качества зрения и контрастности изображения. В случае децентрации отмечается снижение остроты зрения, искажение изображения в периферических областях и увеличение позитивных аберраций.
Уникальность асферических линз
Асферические интраокулярные линзы имеют ряд уникальных особенностей:
Что нужно знать об асферических линзах
Пациентам, которым показана установка интраокулярных линз, важно знать:
Видео об установке асферической интраокулярной линзы
В медицинском центре «Московская Глазная Клиника» пациенты могут пройти обследование на современной диагностической аппаратуре, а по результатам – получить консультацию врача. Клиника открыта семь дней в неделю и работает ежедневно с 9:00 до 21:00. Наши специалисты выявят причину снижения зрения, и проведут лечение выявленных патологий.
В нашей клинике проводят прием лучшие специалисты-офтальмологи, имеющие более двадцати лет стажа и 10 тысяч успешных лечений и операций
Записаться на прием в «Московскую Глазную Клинику» можно по телефонам в Москве 8 (800) 777-38 81 и (499) 322-36-36 (ежедневно с 9:00 до 21:00) или с помощью формы онлайн-записи.
Асферический окуляр что это
Основными характеристиками окуляра являются: диаметр посадки, фокусное расстояние, поле зрения, вынос зрачка, просветлиение и характер чернения торцов линз, наличие резьбы для фильтров, физические размеры и вес, тип оптической системы, а также уровень качества изготовления. Рассмотрим их подробнее:
Вынос зрачка. Выходной зрачок окуляра можно легко увидеть, достаточно вставить окуляр в телескоп и можно увидеть четкое круглое светлое пятно. Наблюдать можно только в том случае, когда выходной зрачок телескопа мы совместим с входным зрачком глаза. По этому очень важна такая характеристика окуляра, как вынос выходного зрачка от передней линзы окуляра. Когда Вы рассматриваете с окуляром, имеющим малый вынос зрачка, Вам придется глазом буквально прижиматься к глазной линзе.
Используя окуляр с большим выносом зрачка, Вы можете расположить свой глаз более комфортно. Если же Вы вынуждены использовать очки во время наблюдений, например при астигматизме, или если Вам удобно пользоваться окуляром с большим выносом выходного зрачка, ищете окуляр с 20мм. выносом. Если Вы наблюдаете без очков (а близорукий человек может наблюдать без очков просто перефокусировав окуляр), 12мм. вынос выходного зрачка будет вполне комфортным. При выносе зрачка в 3-4 мм глаз практически касается линзы телескопа, и наблюдать становится крайне некомфортно, особенно на морозе.
Слишком большой вынос может быть столь же плох, как и слишком маленький. Некоторые длиннофокусные окуляры имеют слишком большой вынос, иногда 40мм. Или даже больше. Когда вынос становится более 25мм, становится очень трудно удерживать глаз по отношению к выходному зрачку. Удобные наглазники могут минимизировать эту проблему, но лучше все таки избегать окуляров с выносом зрачка более 25 мм.
Механическое качество окуляра. Механическое качество окуляров может быть очень разным. Многие японские окуляры и некоторые тайваньские модели имеют превосходное механическое качество. Дешевые окуляры, которые часто упоминают, как «китайские окуляры», изготовлены с заметно более низким качеством. Не смотря на такой имидж, многие окуляры сделанные в Китае имеют вполне достойное качество.
У не очень качественных окуляров, по сравнению с качественными, надписи отпечатаны краской, а не гравированы, на диафрагмах имеются неровности и даже заусеницы, края линз не чернятся, бывает плохое просветляющее покрытие или окуляры оказывается вообще без него, и так далее. Иногда бывает даже такая ситуация, что фиксирующее кольцо может выкрутиться вместе с юбкой и окуляр рассыпается.
Среди механических свойств можно обратить внимание на наличие проточки посадочной юбки. Некоторые окуляры имеют специальную проточку для того, что бы не зависимо от положения окуляра, если он не до конца прижат зажимным винтом, он не выпал.
Дополнительные принадлежности. Практически все окуляры снабжаются резиновым наглазником. Такой наглазник позволяет правильно расположить глаз по отношению к выходному зрачку окуляра, оградить глаз от случайного контакта с глазной линзой, защиться от паразитного света. Наиболее удобны несимметричные наглазники, учитывающие анатомию глаза. Однако они требуют достаточно точной ориентации при установке, по этому наибольшее распространение получили однородные наглазники. Немаловажно, насколько жесткая у наглазника резина. Если она мягкая, то наглазник можно легко завернуть и таким образом убрать его (например, при наблюдении в очках). С другой стороны излишне мягкий наглазник не будет обеспечивать должной фиксации глаза. Жесткие наглазники становятся еще более жесткими и даже ломкими на морозе.
К дополнительным принадлежностям можно отнести защитные крышки. В идеале их должно быть две: на юбку и на окуляр со стороны глазной линзы. К сожалению, часто присутствует только одна крышечка на юбку. Это связано с тем, что пыль и грязь лучше всего видна в районе полевой диафрагмы, которая часто располагается слишком близко к полевой линзе. Некоторые окуляры вместо крышечек снабжаются закрущивающимся тубусом.
Главными оптическими недостатками, могущими присутствовать у окуляров, являются:
2. Хроматизм увеличения. Изображения звезд в окуляре на краю поля зрения окрашиваются в различные цвета или раскладываются в небольшие спектрики. С другой стороны многие любители при покупке иногда пугаются, когда видят окрашенными в пурпурный или голубой ореол изображение полевой диафрагмы. Такое явление характерно для окуляров, содержащих отрицательный оптический элемент непосредственно за диафрагмой, и никакого отношения к качеству окуляра не имеет.
3. Мутность изображения. Иногда линзы окуляра оказываются отполированными настолько плохо, что снижение контраста становится заметным. При рассматривании Луны и планет изображение становится как бы мутноватым.
4. Поглощение света и искажение цвета. Некоторые окуляры, имея плохое просветление линз или состоящие из некачественного стекла способны заметно снижать яркость изображения или искажать цвета. Если в такой окуля посмотреть на светлую, монотонно окрашенную стенку, будет заметно, что яркость стены в окуляре ниже, а цвет у нее немного изменится.
5. Блики. При наблюдении ярких звезд и планет иногда можно наблюдать слабые вторичные изображения, называемые духами. Такое явление наблюдается в случае, когда просветление окуляров плохое или окуляр содержит большое число линз. Встречаются иногда и светлые полосы, которые порождаются плохо зачерненными или вообще незачерненными торцами линз.
6. Дисторсия окуляра. Некоторые окуляры имеют заметную дисторсию, выражающуюся в том, что изображение, будучи резким, имеет определенную деформированность, а прямые линии кажутся изогнутыми. Если днем мы посмотрим через телескоп с таким окуляром на кирпичную стенку, мы можем увидеть два вида искажений. Если все линии кирпича окажутся вогнутыми, а прямые углы станут острыми, то такой вид дисторсии называют подушкообразной. Если же Все линии кирпича станут выпуклыми, а прямые углы станут тупыми, то такой вид дисторсии называют бочкообразной. При использовании таких окуляров будет казаться, что небо как вогнуто или выпукло, а линейные размеры искажены.
7. Кривизна поля зрения. У некоторых широкоугольных окуляров встречается особенность, когда нельзя одновременно сфокусировать звезды в центре поля зрения и ближе к периферии. Такой эффект вызван тем, что фокальная плоскость окуляра по сути плоскостью не является.
Просветление линз окуляра. Для того, что бы увеличить количество света, которое доходит до глаза наблюдателя, увеличить контраст изображения и снизить яркость бликов линзы окуляров, как говорят, «просветляют» или наносят просветлящие покрытия. Эти покрытия представляют собой тонкие пленки с толщиной порядка четверти длины волны. Свет, отражаясь от границ пленки складывается в противофазе и как бы гасит сам себя. В результате этого количество отраженного света от границы воздуха и стекла становится заметно ниже. В хороших дорогих окулярах применяется многослойное просветление всех линз. В таких случаях на самом окуляре присутствует надпись «Full MultiCoated» или «Full MC». В более дешевых окулярах применяют просветление не всех линз (в таком случае отсутствует надпись Full) или просветление однослойное (Coated или C). Самые некачественные и дешевые окуляры идут вообще без просветления. Просветление бывает как химическим, так и нанесенным методом вакуумного напыления.
Оценить качество просветления можно не прибегая к сложной технике. Достаточно посмотреть на отражение линзами окуляра яркой лампы или другого компактного источника света. Поверхности линз будут давать блики, цве
Чувствительность к светосиле телескопа. В телескопах, у которых светосила (отношение диаметра объектива к фокусному расстоянию) довольно велика (1/5 или даже более) конус лучей сходится под довольно большим углом, что накладывает более высокие требования к качеству окуляров. В длиннофокусных телескопах все лучи падают почти перпендикулярно к полевой линзе окуляра и требования к качеству окуляров заметно ниже. Особенно чувствительны к светосиле телескопа широкоугольные окуляры.
Так в телескопе f/10 практически любой, даже недорогой широкоугольный окуляр, обеспечивает резкое изображение практически по всему полю зрения. В телескопе f/5 только дорогие окуляры (Пентакс, Наглер) способны давать такое же хорошее изображение.
Если Вы имеете длиннофокусный телескоп, Вы можете свободно покупать относительно недорогие окуляры, в том числе широкоугольные и сверхширокоугольные. Если же у Вас быстрый (короткофокусный) телескоп, то у вас есть три возможности:
1. Покупать окуляры, которые хорошо работают с такой светосилой. Широкоугольные окуляры стоят обычно от 500$.
2. Покупать окуляры системы Плёссла. Имея не очень большое поле зрения, такие окуляры дают довольно хорошие изображения даже на светосильных инструментах.
3. Покупать недорогие широкоугольные окуляры и смирится с низким качеством изображения на краю.
Резьба для фильтров. Большинство окуляров имеет резьбу для навинчивания фильтров со стороны полевой линзы. Некоторые окуляры имеют также подобную резьбу для фильтров со стороны глазной линзы. В целом эта резьба одинакова практически у всех фильтров для 1.25″ и 2″ окуляров, но есть и исключения. Например, резьба в некоторых окулярах и фильтрах (например у фирмы Meade) является не совсем стандартной. В результате чего ваши фильтры не удастся вкрутить или наоборот, они будут выпадать. По этой причине разумнее или полностью ориентироваться на продукцию такой фирмы или отказаться вообще от использования ее продукции.
Многие оптические свойства окуляра связаны с выбором оптической схемы. Рассмотрим, какие из них сейчас применяются:
Устаревшие типы. В советских школьных телескопах и некоторых детских телескопах, выпускаемых в наше время, встречается окуляр систем Гюйгенса и Рамсдена. Это двухлинзовые окуляры, которые имеют малое поле зрения. Обычно их поле зрения не превышает 30 градусов, вынос зрачка очень мал, а любая пыль на полевой линзе очень хорошо видна. Таких окуляров следует избегать. Среди длиннофокусных окуляров, которыми комплектуются недорогие современные телескопы, можно встретить окуляр системы Кельнера. Такие окуляры состоят из одиночной полевой и склеенной глазной пары. Окуляры Кельнера обычно дешевле любых других окуляров, но также имеют не очень большое поле зрения (порядка 40 градусов) и не очень большой вынос зрачка.
Окуляр системы Плёссла.
Большинство недорогих телескопов комплектуется окулярами этого типа. Такой окуляр состоит из двух линзовых блоков, а каждый блок содержит две линзы. Вынос зрачка в таких окулярах достигает 60-70% от фокусного расстояния окуляра, а поле зрения у них порядка 50 градусов.
На рынке попадаются окуляры этой системы с самым разным качеством, тем не менее, если окуляр этого типа изготовлен хорошо, то по качеству изображения его не превзойдет никакой другой. Более дорогие окуляры могут давать большее поле зрения или больший вынос зрачка, но по количеству доступных деталей более дорогие типы окуляров уже не превзойдут его.
Тем не менее, не стоит покупать самые дешевые окуляры этого типа. В дешевых моделях, как правило, полировка линз несколько хуже и ниже качество механики. Вполне возможно, что в таких окулярах будет обнаружен перекос линз.
Модификации системы Плёссла.
Окуляр системы Плёссла послужил прообразом для построения более сложных систем окуляров, известных как модификации системы Плёссла. Например, в окулярах Celeston Ultima большинство окуляров являются модифицированными Плёсслами, состоящими из пяти линз. Встречаются названия таких модифицированных окуляров, как суперПлёссл. Тем не менее, окуляры производства НПЗ, которые маркируются как суперПлёсслы, являются обычными Плёсслами.
Ортоскопический окуляр Аббе.
Окуляры этой оптической системы были предложены еще в 1882 году, но многими фирмами производятся до сих пор. Этот окуляр состоит из четырех линз, три из которых собрано в одну группу. Такой окуляр хорошо работает на телескопах с большой светосилой и имеет большой вынос зрачка (около 130%), превышающий его фокусное расстояние. Поскольку окуляр имеет ровное, не испорченное дисторсией, поле зрения, его назвали ортоскопическим. Недостатком такого окуляра является в первую очередь малое поле зрения, которое не превышает 40 градусов. В настоящее время ортоскопические окуляры за их свойства называют планетными окулярами, поскольку наблюдать с ними планеты при фокусных расстояниях от 4 до 12.5 мм комфортнее, чем с обычным Плёсслом, хотя по контрастности и резкости эти окуляры при одинаковом качестве исполнения одинаковы.
После массового распространения телескопов на монтировке Добсона окуляры этой системы начали терять свою популярность, поскольку планеты очень быстро покидают поле зрения и наблюдать становится некомфортно. Но если Вы используете короткофокусный телескоп на экваториальной монтировке с часовым механизмом, то окуляры этого типа Вам могут понравиться.
Широкоугольные окуляры Эрфле
Это довольно распространенный тип широкоугольного окуляра и выпускается он в самых разных вариантах. Классический окуляр Эрфле имеет 5 линз, но путем замены некоторых линз на склейки получаются более многолинзовые конструкции. Как правило, в таких окулярах содержится от 5 до 8 линз. В целом такие окуляры очень хорошо работают на длиннофокусных инструментах, но на короткофокусных телескопах они дают очень плохое качество изображения на краю. На телескопах со светосилой f/4-f/5 они дают настолько большие аберрации, что владельцы таких телескопов и окуляров называют изображения. Которые они дают ужасными.
Как это не странно звучит, но Celeston Ultima, Orion Ultrascopic и некоторые другие окуляры выполнены по схеме Эрфле, хотя производители их наывают пятиэлементными Плёсслами или суперплёсслами. Но, благодаря тому, что у них поле зрения уменьшено до 50°, с 60 ° или 70 ° типичных окуляров Эрфле, они пригодны для использования без существенных ухудшения качества изображения вплоть до f/5 или около этого.
Окуляры с отрицательным полевым компонентом
К этой группе окуляров можно отнести окуляры, в которых для уменьшения фокусного расстояния окуляра при сохранении комфортного выноса зрачка используется линза Барлоу вместе с окуляром обычного типа. В некоторых моделях окуляров линза Барлоу может откручиваться и получается как бы два окуляра в одном. Как правило, при изготовлении таких окуляров обычно их рассчитывают таким образом, что бы отрицательный компонент вместе с стандартным окуляром давал наиболее высокое качество изображения. У многих производителей присутствуют линейки подобных окуляров, состоящих из окуляра, содержащего линзы с высокодисперсионным компонентом (так называемое ED стекло, позволяющее снижать величину аберраций) и линзы Барлоу, причем при одном и том же положительном компоненте и линзе Барлоу изменяется только расстояние между ними, благодаря чему появляется целая серия окуляров с одинаковым выносом зрачка. Иногда в качестве окуляра выступают широкоугольные и сверхширокоугольные окуляры.
Асферический окуляр что это
Многие любители астрономии, в том числе и опытные, испытывают определенные трудности при подборе окуляров для своего телескопа. До сих пор у нас поиски окуляров сводятся к попыткам приобрести «симметричные» и, уж если совсем повезет, «ортоскопические» конструкции. Между тем, в отечественной литературе практически нет материалов, содержащих описание более современных систем и конструкций, уже давно ставших обыденными на Западе и понемногу появляющихся в России. Иногда полезную информацию об окулярах можно встретить в Интернете, например, в работах А.Герасименко «Окуляры: Типы оптических систем», «Окуляры: Обзор оптики», но они, к сожалению, не могут претендовать на слишком уж исчерпывающее описание. Поэтому я попытался восполнить возникший в этой области пробел в предлагаемом вашему вниманию материале.
Основные характеристики окуляра,
как элемента оптической системы телескопа
Окуляр является неотъемлемой частью любого телескопического прибора и предназначен для рассматривания с некоторым увеличением изображения наблюдаемого объекта, построенного объективом телескопа. Другими словами, окуляр представляет собой обыкновенную лупу. Для того, чтобы успешно ориентироваться в многообразии типов и конструкций окуляров, встречающихся на практике, рассмотрим подробнее их основные характеристики.
Фокусное расстояние. Этот параметр является главным для окуляра, ведь отношением фокусных расстояний объектива и окуляра определяется видимое увеличение телескопа. Обычно фокус окуляра лежит в пределах 5. 40 мм, редко выходя за эти рамки.
Удаление выходного зрачка телескопа от последней линзы окуляра. Этот параметр критичен при выборе короткофокусных окуляров, дающих большое увеличение.
С выходным зрачком телескопа наблюдатель совмещает зрачок своего глаза, и поэтому очень важно, чтобы это расстояние было достаточно большим. В противном случае есть риск болезненного контакта тканей глаза с оправой или линзой окуляра, а также быстрого ее загрязнения ресницами. На практике считается приемлемым наименьшее удаление зрачка около 6. 7 мм.
Видимое поле зрения. Один из важнейших параметров окуляра, характеризующий угол, в пределах которого глаз видит наблюдаемый объект. При небольших полях зрения складывается впечатление рассматривания «в замочную скважину». Обычно поле зрения находится в пределах 30. 80°.
Реальное поле зрения. Этот параметр определяется отношением диаметра полевой диафрагмы окуляра к его фокусу. В силу наличия у окуляра трудноустранимых аберраций (см. далее), видимое и реальное поле зрения часто не совпадают по величине, иногда отличаясь на десятки процентов.
Передний отрезок. Расстояние от полевой линзы окуляра до его полевой диафрагмы, размещенной в переднем фокусе. При небольшой его величине становятся явно видны загрязнения (пылинки или дефекты) на поверхности полевой линзы, мешающие рассматриванию изображения.
Прочие характеристики окуляров
Количество линз в оптической системе. На заре телескопостроения, когда еще не были известны высокоэффективные методы просветления оптики (т. е. снижения величины отраженного от стеклянной поверхности светового потока с 4. 6% до 0.3. 0.5% при использовании современных многослойных покрытий), оптики предпочитали обходиться в конструкциях своих окуляров одним-двумя компонентами (состоящими иногда из склеенных линз). Это делалось прежде всего для устранения вредных бликов, появляющихся в поле зрения многолинзового окуляра за счет переотражения света на поверхностях линз. Сегодня в арсенале астрономов и любителей можно встретить и 8. 9 линзовые окуляры, в значительной мере свободные от этого недостатка.
Присоединительные размеры посадочной втулки. В зависимости от того, для какого прибора предназначен тот или иной окуляр (телескоп, зрительная труба, микроскоп), отличается и его конструктивное исполнение. Чаще всего окуляры различаются по диаметру гладкой втулки, которой они вставляются в гнездо фокусировочного узла. Подробнее об этом см. ниже.
«Парфокальность» (parfocal). Этот термин, аналогов которому нет в русском языке, означает такое свойство комплекта из нескольких окуляров, когда их передние фокусы (или полевые диафрагмы) расположены на одинаковых расстояниях от опорного торца оправ, что делает ненужной перефокусировку телескопа при смене окуляра. К сожалению, даже в США нет стандарта, регламентирующего эту величину, поэтому при использовании окуляров различных фирм-производителей перефокусировка телескопа может достигать 15. 20 мм!
Обзор аберраций окуляров
Сферическая аберрация. Эта аберрация, приводящая к размыванию изображения на оси системы, практически неощутима в окулярах. Она дает знать о себе только в простейших одно- и двухлинзовых окулярах, в остальных же она практически всегда оказывается в допустимых пределах.
Кома. В силу того, что поле зрения окуляра велико, а значение комы системы пропорционально квадрату ее поля зрения, степень исправления комы оказывает существенное влияние на качество изображения в телескопе. Наличие комы приводит к появлению в средней и краевой частях поля зрения размытых пятен с концентрацией света у одного из краев изображения звезды. Чаще всего кома окуляра бывает исправлена, хотя встречаются экземпляры, где она велика.
Кривизна поля. С точки зрения получения точечных изображений звезд кривизна поля одна из самых «безобидных» аберраций. Действительно, она приводит к тому, что разные участки поля зрения оказываются «в фокусе» (представляются нам резкими) при разной фокусировке. Мы просто не можем их одновременно наблюдать. Кривизна очень неприятна для широкоугольных окуляров и практически не ощущается при «нормальных» полях в 35. 45°.
Дисторсия. Еще одна «безобидная» аберрация, сводящаяся к нарушению подобия наблюдаемого объекта и его изображения. Различают так называемую «подушкообразную» и «бочкообразную» дисторсии. При наблюдении квадратного объекта в телескоп, практически всегда наблюдается первая, т.е. углы квадрата оказываются отдалены от центра поля зрения, а его прямые стороны искривляются так, что он начинает напоминать подушку. В принципе, дисторсия почти не мешает при визуальных астрономических наблюдениях, тем более, что она значительна лишь в широкоугольных или сверхширокоугольных системах и не стоило бы уделять ей здесь столько внимания, если бы не одно «но», подробнее о котором в следующем пункте.
Аберрация выходного зрачка. Об этой аберрации знают немногие, хотя она в значительной степени связана с дисторсией окуляра. К сожалению, мало кто из отечественных авторов уделял ей хоть какое-то внимание. Да, в общем-то, это было и излишне, пока все пользовались окулярами с полями в 40. 50° и практически неощутимой дисторсией в 5. 10%. Идеальный безаберрационный окуляр работает так, что все пучки, выходящие из его глазной линзы, пересекают выходной зрачок телескопа в одном месте, образуя идеальный круг. На самом деле все не так просто. Если в окуляре присутствует дисторсия, то крайние наклонные пучки лучей вынуждены пересекать оптическую ось немного ближе к окуляру, нежели пучки от середины поля зрения.
Таким образом, поместив глаз в точку пересечения крайних пучков, мы увидим края поля зрения и его центр, но не увидим середины, т.к. эти пучки пересекают оптическую ось системы дальше и могут частично или полностью «срезаться» зрачком глаза. (Другими словами, выходной зрачок телескопа для середины поля зрения лежит дальше, чем для края.) Разумеется, это происходит если размеры выходного зрачка примерно равны зрачку глаза наблюдателя. Поэтому является недопустимой большая дисторсия в длиннофокусном широкоугольном окуляре, дающем увеличение, близкое к равнозрачковому, в противном случае мы не сможем одновременно наблюдать все поле и потеряется смысл в применении такого окуляра.
Однолинзовые конструкции окуляров
Это самые первые окуляры, использованные еще в зрительных трубах 16. 17 веков. Первой изобретенной зрительной трубой считается «голландская» (теперь такая система носит название трубы Галилея), в которой применялся окуляр в виде отрицательной двояковогнутой линзы. Такой окуляр обладал целым «букетом» неисправленных аберраций, однако он позволял получить прямое (неперевернутое) изображение, столь необходимое для «земных» зрительных труб. Крайне неудобное расположение выходного зрачка (перед окулярной линзой, а не позади нее) не позволяло получить достаточного поля зрения телескопа, так что с тех пор в астрономической практике этот тип окуляра не используется. Сегодня его можно встретить разве что в театральных биноклях. Другая конструкция телескопа подразумевала использование в качестве окуляра одиночной положительной линзы. В астрономическую практику она была введена Кеплером, поэтому такие трубы сейчас носят его имя. По качеству даваемого изображения этот окуляр не сильно отличался от предыдущего, однако позволял получить немного большее поле зрения.
 |
Одиночная отрицательная линза
Одиночная положительная линза
Двухлинзовые окуляры
Стремление получить еще большее поле зрения при достаточно высоком качестве изображения побудило оптиков к усовершенствованию окуляров зрительных труб путем усложнения их оптической схемы. Так появились двухлинзовые конструкции.
Окуляр Гюйгенса. Был впервые предложен немецким оптиком Х.Гюйгенсом в 1703 году. Состоит из двух плоско-выпуклых линз, обращенных выпуклостью к объективу. Несмотря на отсутствие склеенных линз, позволяет добиться хорошей коррекции хроматизма увеличения. Поле зрения до 35. 40°, хотя иногда можно встретить упоминание об использовании окуляра Гюйгенса с 50° полем, правда в длиннофокусном варианте. В системе плохо исправлены кривизна поля и астигматизм, к тому же, удаление выходного зрачка довольно мало (около 0.3F), что не позволяет применять короткофокусные конструкции. Передний фокус окуляра расположен внутри, в междулинзовом промежутке, что затрудняет размещение там измерительных приборов (например, микрометра для измерения двойных звезд).
Окуляр Миттенцвея. По оптической схеме аналогичен окуляру Гюйгенса, но отличается менискообразной полевой линзой. Применяется в качестве осободлиннофокусного окуляра, когда необходимо поле до 55. 60°. Аберрации исправлены также, как и в окуляре Гюйгенса.
Окуляр Фраунгофера. Предложен немецким оптиком Д.Фраунгофером и включает в себя 2 одинаковые плоско-выпуклые линзы, расположенные вплотную друг к другу. Этим он отличается от похожего на него окуляра Рамсдена. В окуляре отлично исправлен астигматизм, зато значительна кривизна поля. Она и ограничивает полезное поле зрения 30. 35 градусами. В силу отсутствия склеенных поверхностей хроматизм увеличения не исправлен. По этой схеме построены некоторые из выпускаемых сегодня пластмассовых луп.
«Сплошные окуляры». Отсутствие на протяжении длительного времени эффективных способов борьбы с паразитными бликами от непросветленных поверхностей линз заставило оптиков искать иные решения, позволяющие бороться с ними. Одним из таких способов можно считать предложенный оптиком Толлесом «сплошной» окуляр. По своему принципу действия он схож с окуляром Гюйгенса, но выполнен из одного куска стекла. Функцию полевой диафрагмы выполняет кольцевая проточка по ободу окуляра. В аберрационном отношении этот окуляр практически не отличается от гюйгенсовского. 
Другой разновидностью «сплошного» окуляра можно считать предложенный американским физиком Ч. Гастингсом аналог окуляра Кельнера (см. справа). Он состоит из двояковыпуклой толстой линзы и приклеенного к ней отрицательного мениска. Аберрационная коррекция не отличается от обыкновенного окуляра Кельнера. Сейчас имеет лишь исторический интерес. 
Очень похож на него и моноцентрический окуляр, рассчитаный в ГОИ Д.Д.Максутовым в 1936 году для применения в лабораторных приборах. Также может рассматриваться как «сплошной» аналог окуляра Кельнера. Имеет довольно хорошую коррекцию аберраций в пределах поля 25. 30°. Как и во всех окулярах с общим центром кривизны всех поверхностей, поле ограничено кривизной поля и астигматизмом. Конструкция удобна в изготовлении и эксплуатации, так как не требует точной центрировки относительно оси телескопа.
Несмотря на свою довольно простую конструкцию и не очень совершенное качество изображения, подобные окуляры могут представлять интерес и для современного любителя. Они наиболее удобны для наблюдений планет, когда требуется рассмотреть мелкие и малоконтрастные детали на их поверхностях. Дело в том, что любое просветляющее покрытие имеет мелкозернистую структуру и всегда слегка рассеивает проходящий через него свет, за счет чего вокруг ярких объектов образуется заметный ореол, на фоне которого и теряются детали изображения. Чем больше просветленных поверхностей в системе, тем в большей степени снижается контраст изображения наблюдаемого объекта. Довольно большим рассеянием обладают современные многослойные просветляющие покрытия. Обычная тщательно отполированная поверхность линзы вносит наименьшее рассеяние, поэтому идеальным окуляром для наблюдений планет (когда не требуется большого поля) остается простая непросветленная линза, свободная от бликов и практически не рассеивающая свет.
Трехлинзовые конструкции
Окуляр Гастингса II. «Однолинзовый» окуляр, представляющий собой тройную склееную симметричную систему. Более известен как апланатическая тройная лупа. В окуляре хорошо исправлены сферическая аберрация, хроматизм и кома. Поле зрения в 30. 35° ограничивается принципиально неустранимыми в этой системе астигматизмом и кривизной поля. Стеклянные лупы, выполненные по этой схеме, часто встречаются в продаже. Раньше широко использовался в качестве короткофокусного окуляра.
Моноцентрический окуляр Штейнгеля. Является развитием предыдущей схемы. В отличие от нее имеет более легкую в изготовлении самоцентрирующуюся конструкцию. Все оптические поверхности имеют один общий центр кривизны. Коррекция аберраций очень хорошая, но поле кривое и не превышает 30. 35 °.
Окуляр Кельнера. Очень широко распространенный астрономический окуляр. Включает в себя одиночную полевую линзу и склеенный глазной компонент. Благодаря применению склеенной поверхности, удалось в значительной мере ослабить хроматизм окуляра Рамсдена, развитием которого и является эта конструкция. Хорошо исправлены все аберрации. Поле зрения не превышает 50° и ограничено остаточным астигматизмом. Очень удачная конструкция для ахроматических рефракторов и других объективов небольшого относительного отверстия. В последнее время, благодаря применению новых марок стекол, появились разновидности с улучшенной коррекцией аберраций и уменьшенными габаритами. Выпускается большинством фирм и по сей день.
Окуляр с удаленным зрачком. За рубежом этот тип имеет название окуляра Кёнига (Konig) или Кельнера II. Представляет собой склееную полевую линзу и однолинзовый глазной компонент. Вынос зрачка может превышать фокусное расстояние окуляра, что очень удобно для короткофокусных конструкций. Поле зрения 40. 45°. В окуляре хорошо исправлены все аберрации, за исключением дисторсии и астигматизма. Они и ограничивают полезное поле зрения. Сегодня, с применением новых «тяжелых» стекол его поле доведено до 70°.
Окуляры из четырех линз
Ортоскопический окуляр. Разработан выдающимся немецким оптиком Э. Аббе в 1880 году и теперь носит его имя. Состоит из трехлинзового склеенного компонента и простой линзы. Имеет очень хорошее качество изображения в пределах поля 40. 42° при достаточно большом удалении выходного зрачка (0.6. 0.7F), что делает его незаменимым для короткофокусных конструкций. Очень популярный на Западе тип окуляра.
Окуляр Цейсса. Является развитием окуляра с удаленным зрачком. За счет добавления простой линзы в нем удалось получить более совершенную коррекцию астигматизма и дисторсии.
Современные многолинзовые конструкции
Окуляры, состоящие из двух компонентов, не могли обеспечить поле зрения более 45. 50° из-за резко возрастающих на его краю аберраций. 
Для его увеличения немецкий оптик Г. Эрфле (фирма Zeiss) в начале ХХ века добавил к обыкновенному четырехлинзовому окуляру еще один линзовый компонент. Конструкции Эрфле стали настолько известными, что теперь все 5. 6 линзовые окуляры называют его именем. На самом же деле Эрфле предложил лишь 2 разновидности широкоугольных окуляров. Первая является развитием симметричного окуляра, между линзами которого размещена дополнительная двояковыпуклая линза. Это позволило достичь 60. 65° поля при удовлетворительном качестве изображения на его краю. В этой конструкции удалось сохранить достаточно большой вынос зрачка, свойственный симметричному окуляру и достигающий 0.7. 0.8F, что позволяет использовать ее для достаточно короткофокусных вариантов. Второй тип окуляра Эрфле представляет собой усовершенствованный окуляр Кельнера.
Увеличения полезного поля зрения удалось добиться путем расщепления склеенной глазной линзы на две одинаковые склейки. Этот окуляр имеет немного лучшее качество изображения, чем предыдущий, но отличается меньшим удалением выходного зрачка (0.3. 0.4F). В любой из этих конструкций простая линза может заменяться на склеенную, образуя шестилинзовую схему, которую тоже иногда называют окуляром Эрфле. При этом удается дополнительно снизить хроматизм увеличения, коррекция же полевых аберраций (астигматизма и дисторсии) остается на прежнем уровне. Несмотря на усложненную конструкцию, качество изображения, даваемое окулярами этого типа, оставляет желать лучшего, особенно на краю поля. Так, немногие представляют, что размеры «точечного» изображения звезды на краю поля из-за остаточного астигматизма могут достигать 0.5° (т.е полной Луны для невооруженного глаза)! Большие остаточные аберрации приводят к тому, что часто окуляры Эрфле используются с полями всего лишь 50. 55°.
Выпускаемые сегодня серийно 5. 6 линзовые окуляры имеют несколько торговых марок, под которыми они предлагаются целым рядом фирм. Так, первый вариант окуляра Эрфле иногда называют «Eudiascopic», а такой же окуляр, но с сохранением симметрии линз, выпускается под названием «Super Plossl». Их поля зрения не превышают 50. 55°, однако в этих пределах аберрации исправлены очень хорошо. Например, в окуляре типа «Super Plossl» за счет введения дополнительной линзы удалось значительно снизить дисторсию и на 40% уменьшить хроматизм увеличения, по сравнению с симметричным окуляром этого же фокуса. Отдельно стоит остановиться на многолинзовых конструкциях короткофокусных окуляров. Как известно, большинство оптических схем не позволяет получить удаление выходного зрачка окуляра намного более чем на величину его фокусного расстояния.
Однако, еще в 1900 году Кербером был рассчитан окуляр, свободный от этого недостатка. Он состоял из отрицательной линзы Барлоу и окуляра Кельнера, размещенных в одной оправе. Оказалось, что помимо обеспечения достаточного выноса зрачка, обеспечиваемого длиннофокусным окуляром Кельнера, в системе удается получить более качественную коррекцию полевых аберраций, особенно кривизны поля. На протяжении последующих десятилетий было предложено большое количество подобных конструкций с использованием других известных типов окуляров. Сегодня несколькими фирмами выпускаются подобные конструкции на основе окуляра типа «Super Plossl» и двухлинзовой склеенной линзы Барлоу.
При фокусных расстояниях 3.5. 7 мм удается получить удаление выходного зрачка примерно 8. 10 мм, что вполне достаточно для удобства наблюдений. Поле зрения таких окуляров составляет 50. 52°. Широко разрекламированные окуляры А.Наглера с полем 82° (подробнее о них см. следующий раздел) тоже построены на основе использования линзы Барлоу. Достаточный для наблюдения такого поля вынос зрачка обеспечивается применением отрицательного компонента перед окуляром. Правда, при этом возникают очень большая дисторсия и аберрация в выходном зрачке, поэтому окуляры Наглера не выпускаются с фокусами длиннее 20 мм, да и те не предназначены для «равнозрачкового» увеличения. Сегодня известны окуляры Кербера с фокусным расстоянием 2.5. 5 мм (!), входящие в серию окуляров «Vixen Lanthanum». При таком значении фокуса удаление выходного зрачка всех окуляров этой серии сделано равным 20 мм, что в четыре и более раза превышает фокусное расстояние! Применение линзы Барлоу в качестве элемента оптической схемы окуляра позволяет изменять в широких пределах степень коррекции астигматизма и комы. Последнее обстоятельство использовано в окулярах типа «Pretoria», специально рассчитанных таким образом, чтобы до известной степени скомпенсировать кому главного зеркала светосильного ньютоновского рефлектора и получить большее поле зрения.
Окуляры традиционных конструкций,
выпускаемые за рубежом
В Tаблице 1 приведены сведения об окулярах, выпускаемых в настоящее время зарубежными фирмами (в основном, американскими). В связи с их огромным количеством, в ней приведены только краткие сведения, а также диапазоны изменения параметров и цен.
Немаловажно и то обстоятельство, что большинство фирм, предлагающих окуляры, не являются изготовителями оптики, а лишь торгуют продукцией, изготовленной в основном в Японии. По некоторым оценкам, сегодня до 80% всей оптической продукции поставляется на этот рынок из стран Азии.
Широкоугольные окуляры
Традиционно астрономы относятся с некоторой осторожностью к применению широкоугольных окуляров в силу того, что это чаще всего многолинзовые системы, страдающие появлением бликов в поле зрения, возникающих при переотражении света от поверхностей линз, а также большим поглощением в стекле. Как уже отмечалась выше, первыми широкоугольными окулярами стали конструкции Эрфле. После него усилия оптиков были направлены на создание все более и более широкоугольных систем. Так, в начале 60-х годов в Германии в экспериментальных целях был создан окуляр для перископа подводной лодки с полем зрения около 120°! Этот «монстр» имел полевую линзу диаметром 180 мм и был в полном смысле этого слова неподъемным. Да и качество изображения на краю было, мягко говоря, неважным. Практическими исследованиями было установлено, что не имеет смысла развивать поле зрения окуляра свыше 80. 90°, так как глаз уже не может одновременно охватить его и при таких размерах оно начинает казаться ему неограниченным. Сегодня многие фирмы уже подошли к этому «рубежу», представив на рынке окуляры с полями 82. 90°. Это американские TeleVue и Meade, а также немецкие Zeiss (Jena) и Leitz. В Таблице 2 представлены некоторые сведения о выпускаемых ими сегодня широкоугольных окулярах.
Панкратические окуляры
Панкратическими называют системы с изменяемым значением фокусного расстояния. Окуляры с переменным фокусным расстоянием известны давно. В большинстве своем это многолинзовые конструкции, применение которых в астрономии сдерживается по причинам, о которых уже упоминалось выше. Из наиболее часто применяемых простейших конструкций можно выделить две основных. Первая подразумевает использование окуляра обычной системы совместно с перемещаемой по определенному закону линзой Барлоу. Как известно, эквивалентное фокусное расстояние системы с такой линзой зависит от ее расстояния до фокуса объектива. Нечто похожее применено в конструкции телескопа «Алькор». Используя линзу Барлоу и набор промежуточных втулок, дискретно перемещающих ее относительно фокуса зеркала, можно получать всего лишь с одним окуляром различные увеличения телескопа. 
Вторая система применяется в зрительных трубах. Здесь под «панкратическим окуляром» понимается совокупность непосредственно окуляра зрительной трубы и двухлинзовой оборачивающей системы, перемещением линз которой по заранее рассчитанному закону и производится изменение увеличения. При всей заманчивости использования такого окуляра вместо набора из нескольких, всегда следует помнить, что все панкратические системы (а особенно простейшие!) имеют хорошую коррекцию аберраций только для одного, первоначально заданного значения фокусного расстояния. Чем больше отличается текущее значение фокуса окуляра от этой величины, тем хуже становится качество изображения. Именно поэтому пределы изменения увеличения таких систем не превышают 2.5. 3 крат. Но даже несмотря на такие небольшие пределы, качество изображения по краям поля зрения оказывается недостаточно хорошим. Поэтому не стоит лишний раз искушать судьбу и специально разыскивать один панкратический окуляр с посредственным качеством изображения вместо трех более дорогих, но зато дающих безупречное изображение в телескопе. Если автору не удалось убедить вас в этом, разыщите на досуге одну из наших панкратических труб «Зеница» или «Турист-П» и обратите внимание на качество изображения по краям поля при крайних значениях увеличения.
Стандарты на присоединительные размеры окуляров
В настоящее время общепринятыми стали присоединительные размеры окуляров по стандарту США, так как американцы являются своего рода «законодателями мод» в астрономической технике для любительской астрономии. Основным размером присоединительной втулки окуляра считается 1.25″ (1.25 дюйма = 31.8 мм). Для широкоугольных или длиннофокусных конструкций окуляров применяется увеличенный двухдюймовый (2″ = 50.8 мм) стандарт. Сейчас большинство фирм, производящих окуляры и адаптеры, используют именно эти размеры. Вместе с этим, в Японии и США применяется и еще один стандарт на окуляры небольших зрительных труб, присоединительная втулка которых имеет диаметр 0.965″ (24.5 мм). Иногда можно встретить упоминание и о еще большем (правда не стандартизованном) присоединительном размере окуляра. Он составляет 68.5 мм (2.69″) и используется для самых длиннофокусных широкоугольных окуляров. Часто для телескопических наблюдений любители используют окуляры, предназначенные для микроскопии. В Японии для окуляров микроскопов принят отдельный стандарт, устанавливающий диаметр посадочной втулки равным 0.917″ (или 23.3 мм). Как ни странно, наш российский стандарт на такие окуляры практически не отличается от японского. У нас ГОСТ3361-75 устанавливает наружный диаметр окуляра равным 23.2 f9 мм, а внутренний диаметр тубуса микроскопа 23.2 Н8. Для «широкоугольных» окуляров стереомикроскопов установлен и увеличенный диаметр втулки, равный 30.0 f7 мм.
Толковый словарь некоторых терминов английского языка,
встречающихся в иностранной литературе по окулярам