Оптические схемы окуляров.

[Ernest]

Одиночная тонкая линза

e_simple.png (3.82 КБ) 50643 просмотра

Этот простейший тип окуляра в табличке стоит первым и его изобретение приписывается Кеплеру.

При 10 мм фокусном расстоянии такой окуляр выдерживает в центре изображения относительное отверстие объектива примерно до 1:10, при большем - нескомпенсированный хроматизм положения (пурпурные ореолы) становится заметным по всему полю зрения, проявление нескомпенсированной сферической аберрации ничтожно. Поле зрения ограничено хроматизмом увеличения, астигматизмом и в некоторой степени комой. Форма линзы существенно влияет только на астигматизм - его минимальная величина достигается при симметричной форме двояковыпуклой линзы с равными радиусами кривизны ее выпуклых сторон. Плоско выпуклая (не говоря уже о менискообразной) форма приводит к росту астигматизма вдвое-трое и более. Кома и хроматизм увеличения мало зависят от формы линзы. Таким образом в лучшем случае двояковыпуклой линзы с фокусным 10 мм поле зрения ограничено примерно 10 градусами (аберрационное пятно на краю поля зрения достигает 4 угл. минут). Использование особого крона или флюорита в качестве материала линзы позволяет в полтора-два раза снизить проявления хроматизма (как на оси так и по полю). Использование тяжелых кронов приводит к росту главной полевой аберрации - хроматизма увеличения.

К плюсам этого окуляра можно отнести большой вынос выходного зрачка (почти равен фокусному расстоянию), минимальное бликование и простейшую конструкцию.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 8^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	9.21	воздух	1.0
10.	2.5	К8	1.5183
-10.	9.21	воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• В колонке толщин первое число - расстояние от полевой диафрагмы до первой пов. линзы, последнее число - расстояние от последней поверхности до выходного зрачка

---

Назад к оглавлению статей

[Ernest]

Сферический

e_sphere.png (5.13 КБ) 50651 просмотр

Это экстремальный тип однолинзового окуляра (радиусы выпуклых сторон равны, а толщина равна удвоенному радиусу кривизны) в табличке именуется Гершелем по тому, кто первый применил его в астрономической практике. Кроме того Волластон усовершенствовал его конструкцию приклеивая плоско-выпуклые линзочки к стеклянному цилиндру (что позволяло "играть" толщиной линзы). Ботаник Стенхоп придавал полевой поверхности меньшую кривизну, чем глазной части.

Так же как и прочие однолинзовые конструкции при 10 мм фокусном расстоянии такой окуляр выдерживает в центре изображения относительное отверстие объектива примерно до 1:10, при большем - нескомпенсированный хроматизм положения (пурпурные ореолы) становится заметным по всему полю зрения, проявление нескомпенсированной сферической аберрации ничтожно.

Поле зрения ограничено хроматизмом увеличения (несколько меньшим, чем у тонкой линзы), астигматизмом. Кома неплохо исправлена, что дает такому окуляру заметное преимущество по сравнению с тонкой линзой. Тем не менее едва ли имеет смысл развивать поле зрения большее, чем 12-15 градусов (когда угловые размеры пятна достигают 5 угл. минут). Аберрационные свойства мало зависят от того из какого крона изготовлен шарик, а вот использование особого крона или флюорита позволяет в полтора-два раза снизить проявления хроматизма (как на оси так и по полю).

К сожалению, против тонкой линзы резко уменьшен вынос выходного зрачка и плоскость полевой диафрагмы оказывается в опасной близости к оптической поверхности (улучшаются условия видимости соринок).

К плюсам этого окуляра можно отнести его моноцентричность, то есть независимость качества результатов от наклонов к оптической оси и до некоторой степени - технологичность конструкции.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 12^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	3.174	воздух	1.0
6.83	13.66	К8	1.5183
-6.83	3.174	воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• В колонке толщин первое число - расстояние от полевой диафрагмы до первой пов. линзы, последнее число - расстояние от последней поверхности до выходного зрачка

[Ernest]

Сферический с плоскостью

e_semi_sphere.png (4.91 КБ) 50652 просмотра

Эта линза выполняется из шарика путем нашлифовывания плоскости со стороны глаза в табличке также относится к типу Гершеля.

В центре поля зрения качество изображения примерно такое же как у прочих однолинзовых окуляров - ограничено хроматизмом положения. При 10 мм фокусном расстоянии окуляр выдерживает относительное отверстие объектива примерно до 1:10.

Поле зрения ограничено значительным хроматизмом увеличения, комой (ее проявления максимальны из-за несимметричности конструкции) и астигматизмом. Поле зрения еще не сильно испорченное аберрациями менее 10 градусов (угловой размер пятна рассеивания на краю 10-градусного поля зрения доходит до 6 угл. минут).

Такая форма сплошного окуляра привносит только минусы: малый вынос выходного зрачка, при худшем качестве изображения, чем у тонкой линзы. Только сравнительно большее удаление от плоскости изображения придает смысл этой конструкции по сравнению с чистым шариком - соринки и дефекты на полевой поверхности меньше мешают наблюдениям.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 10^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	10.	воздух	1.0
5.183	9.	К8	1.5183
∞	4.07	воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• В колонке толщин первое число - расстояние от полевой диафрагмы до первой пов. линзы, последнее число - расстояние от последней поверхности до выходного зрачка

[Ernest]

Сплошной Гюйгенс (Толл)

e_tall.png (4.74 КБ) 50651 просмотр

Этот вариант сплошного окуляра иногда называют "ортоскопиком для бедных". В нем (см. сводную таблицу) как и в прочих однолинзовых окулярах всего 2 поверхности, причем первая расположена перед фокальной плоскостью, то есть полевая диафрагма должны быть выполнена в корпусе самой этой толстой линзы (обычно в виде кольцевой выточки). Для компенсации хроматизма увеличения соотношение радиусов и толщины следующие:
2r₁ = -3r₂
d = (r₁-r₂)/(1-1/n²)
На практики такой окуляр изготавливают из пары выпукло-плоских линзочек, которые приклеиваются к торцам стеклянного столбика с кольцевой выточкой играющей роль полевой диафрагмы.

В центре поля зрения качество изображения примерно как у прочих однолинзовых окуляров - ограничено хроматизмом положения. При 10 мм фокусном расстоянии окуляр выдерживает относительное отверстие объективов до 1:10.

Поле зрения ограничено сильной кривизной, комой и в меньшей степени астигматизмом. Хроматизм увеличения, как у всех двухкомпонентных окуляров исправлен. Поле зрения легко может быть доведено до 40 градусов(!), когда на краю поля зрения кривизна изображения и кома становятся уже неприемлемо большими (кома + астигматизм дают в сумме пятно 3-4 угл. минуты). Применение тяжелого крона в качестве материала улучшает коррекцию астигматизма.

Существенными плюсами окуляра изобретенного Толлем является всего пара поверхностей стекло/воздух и как результат - минимальное бликование, а также удивительно простая конструкция. Минусами по сравнению с более сложными двухкомпонентными схемами: ограниченное поле зрения, недостаточная аберрационная коррекция для "быстрых" (1:5-1:6) объективов телескопов, нулевой вынос выходного зрачка.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 35^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
5.2536	3.72	К8	1.5183
Ø	11.52	К8	1.5183
-3.7155	0.	воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• В колонке толщин первое число - расстояние от первой поверхности до полевой диафрагмы, последнее число - вынос выходного зрачка
• Суммарная толщина тела окуляра вдоль оптической оси 3.72+11.52 = 15.24 мм

[Ernest]

Гюйгенс

e_hujgens.PNG (4.48 КБ) 50643 просмотра

Революционный для своего времени окуляр. Его схеме уже более 300 лет (см. таблицу исторических окуляров), а он до сих пор широко используется, особенно, в микроскопии. Это первый двухлинзовый/двухкомпонентный окуляр имеющий к тому же теоретическое обоснование. В классическом варианте это тандем выпукло плоских тонких линз, обращенных выпуклостью к объективу и выполненных из одной марки кронового стекла. Полевая линза (та, что ближе к объективу) примерно вдвое-трое слабее глазной (расположенной у глаза наблюдателя). Расстояние между линзами равно полусумме их фокусных расстояний. Полевая диафрагма расположена между линзами окуляра - несколько ближе к полевой.

В центре поля зрения качество изображения примерно такое как и у однолинзовых окуляров - ограничено хроматизмом положения с несколько преувеличенной сферической аберрацией. Но 10 мм окуляр выдерживает относительное отверстие объективов 1:12-1:10.

Поле зрения ограничено прежде всего сильной кривизной квадратично нарастающей к краю поля зрения. Хроматизм увеличения исправлен, астигматизм и кома малы. Благодаря этому поле зрения в окуляре легко может быть доведено до 40 градусов, когда на краю поля зрения кривизна изображения достигает уже 5-6 дптр (а остаточные аберрации дают в сумме пятно рассеивания около 4 угл. минут). Остаточные аберрации могут быть меньше, если применить легкие кроны с малой дисперсией.

К сожалению, при всех своих достоинствах (простота, технологичность, неплохое поле зрения) этот окуляр имеет и проблему малого выноса выходного зрачка. К тому же он неважно работает со светосильными объективами.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 40^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
8.29	1.6	К8	1.5183
∞	1.6	Воздух	1.0
Ø	8.46	Воздух	1.0
4.22	1.6	К8	1.5183
∞	2.0	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• ∞ - обозначение плоской поверхности
• Суммарное расстояние между линзами 10.06 мм

[Ernest]

Рамсден

e_ramsden.PNG (4.21 КБ) 50643 просмотра

Исторически второй двухлинзовых окуляр (см. таблицу исторических окуляров) составленный из пары одинаковых плоско-выпуклых кроновых линз. Полевая и глазная линзы обращены друг к другу выпуклостями и разнесены на расстояние примерно равное фокусному расстоянию. В этой схеме полевая диафрагма вынесена перед полевым компонентом, что позволило установить измерительную сетку в передний фокус окуляр, это как и лучшее исправление сферической аберрации выгодно отличало его от окуляра Гюйгенса.

На практике классическая компоновка f₁=f₂=f_ок=d₁₂, при которой полностью исправлен хроматизм увеличения оказывается неудачной по причине как нулевого (и даже отрицательного) выноса вых. зрачка так и близости плоскости полевой диафрагмы к полевому компоненту (хорошие условие видимости грязи на оптической поверхности). Поэтому, как правило, для развития значимых полей зрения используется компромиссная схема с расстоянием между линзами уменьшенным до 0.6-0.8f'_ок, с фокусными расстояниями линз увеличенными до 1.3-1.5f'_ок. Также возможно дальнейшее улучшение аберрационной коррекции окуляра Рамсдена при отказе от симметричной схемы двух плоско-выпуклых линз: при этом оптимальной оказывается двояковыпуклая полевая линза в сочетании с положительным глазным мениском вогнутостью к глазу.

В центре поля зрения компромиссной схемы качество изображения ограничено хроматизмом положения с незначительной сферической аберрацией, так 10 мм окуляр выдерживает относительное отверстие объективов 1:10-1:8.

Поле зрения ограничено 40-45 градусами остаточным хроматизмом увеличения, сильной кривизной, в меньшей степени астигматизмом и небольшой комой. Хроматизм увеличения тем сильнее проявляется, чем дальше оказывается схема от классической компановки. Дисторсия отлично исправлена, астигматизм может быть исправлен за счет в том числе и хроматизма увеличения. Использование в качестве материала линз легких кронов позволяет улучшить компенсацию аберраций, но за счет уменьшения поля зрения. Тяжелые кроны делают доступное поле зрения больше, но при неважном качестве изображения. Использование ED стекол или даже флюорита позволяет поднять поле зрения до 55 градусов при умеренных аберрациях.

К плюсам окуляра, кроме простоты и технологичности, относится вынесенная вперед полевая диафрагма с возможностью установки измерительной сетки (шкалы), лучшая чем у Гюйгенса коррекция аберраций на оси (в центре поля зрения), принципиальная возможность "разгона" поля зрения до значений больших 40 градусов (хотя и за счет худшего качества изображения). Минусы - ничтожный вынос выходного зрачка и практические трудности в коррекции хроматизма увеличения. Кроме того общая коррекция аберраций недостаточна для сколь-нибудь значительного относительного отверстия объектива. Сейчас эта схема практически не используется ввиду конкуренции с чуть более сложным Кельнером.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 40^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	1.85	Воздух	1.0
∞	1.5	К8	1.5183
-6.98	9.08	Воздух	1.0
6.56	1.5	К8	1.5183
∞	1.85	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• ∞ - обозначение плоской поверхности

[Ernest]

Кельнер

e_kelner.PNG (4.25 КБ) 50640 просмотров

Это двухкомпонентный окуляр с одиночной положительной кроновой полевой линзой и глазной линзой склеенной из крона и флинта. Схема может рассматриваться как ахроматизированный Рамсден с заменой его одиночной глазной линзы на склейку (см. таблицу исторических окуляров). Полевая диафрагма расположена перед полевым компонентом (вне конструкции окуляра), вынос выходного зрачка также невелик - 0.3f'_ок. Эта схема чрезвычайно пластична в расчете, в зависимости от расчета и выбранных стекол может быть похожим с одной стороны и на классический Рамсден, а с другой и на симметричный окуляр. Первая кроновая линза обычно двояковыпуклая, реже выпукло-плоская и совсем редко положительный мениск выпуклостью к объективу. Глазная склейка обращена отрицательной (флинтовой) линзой к глазу. Применение "тяжелых" (лантановых) стекол делает возможным расчет на основе этой схемы довольно широкоугольных окуляров с неплохим качеством изображения.

Склейка в качестве глазной линзы позволяет существенно уменьшить сферическую аберрацию и хроматизм положения (аберрации определяющие качество на оси), что делает окуляр более пригодным для работы с довольно светосильными объективами (от 1:5-1:6), чем, к примеру, Рамсден или Гюйгенс.

Состав полевых аберраций в Кельнере примерно тот же, что и у Рамсдена - неустранимая в принципе кривизна поля зрения, более или менее значительный хроматизм увеличения (зависит от особенности расчета) и дисторсия. А вот астигматизм и кома обычно исправлены или невелики (зависит от расчета). Поле зрения окуляра с использованием обычных стекол доходит до 45 и более градусов (при довольно скверном качестве изображения у края поля зрения), поле зрения с использованием "тяжелых" стекол может быть доведено до 55-60 градусов (при еще удовлетворительном качестве изображения).

Это довольно простой и дешевый в производстве окуляр широко используемый во множестве бюджетных приборов, когда малый вынос выходного зрачка не критичен при эксплуатации инструмента (средне и длиннофокусные окуляры).

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 45^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	0.72	Воздух	1.0
11.588	1.8	К8	1.5183
∞	8.76	Воздух	1.0
4.529	2.0	БК6	1.5421
-4.446	1.0	Ф4	1.6285
83.18	3.46	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма, первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• ∞ - обозначение плоской поверхности
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Плёсл (симметричный окуляр)

e_pl.PNG (4.55 КБ) 50639 просмотров

Этот, пожалуй, самый замечательный из двухкомпонентных окуляров состоит из пары склеек расположенных вплотную и обращенных кроновыми (положительными) линзами друг к другу. Схема (см. таблицу исторических окуляров) может рассматриваться как развитие окуляра Рамсдена - только его линзы приближены друг к другу вплотную и ахроматизированы. Итог этого "простого" усовершенствования ошеломляющий! Вынос выходного зрачка - чуть менее фокусного расстояния окуляра (0.7-0.8f'_ок), фокусные расстояния склеек примерно вдвое больше фокусного расстояния окуляра, удивительны и аберрационные свойства окуляра.

Плёсл разработал несколько вариантов двухкомпонентного четырехлинзового окуляра, один из которых - симметричный (вторая и первая склейки одинаковы только расположены относительно друг друга симметрично) получил наибольшее распространение и несколько неправомерно называется Плёслом. Надо иметь ввиду, что Плёслом более справедливо было бы называть несимметричный вариант схемы окуляра (первый и второй компонент различны). Но ввиду незначительного различия аберрационных свойств этих окуляров (как в симметричного, так и асимметричного) большого греха в названии их всех Плёслами нет.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация невелика, кома и хроматизм положения скомпенсированы, что позволяет употреблять этот окуляр в самых светосильных схемах телескопов (1:4-1:5).

При использовании обычных стекол поле зрения симметричного окуляра достигает 40-45^о и ограничено довольно умеренным, хотя и нескомпенсированным астигматизмом и кривизной поля зрения (заметно меньшими, чем, скажем, у Кельнера), хроматизм увеличения неплохо скомпенсирован (правда, только для одной кольцевой зоны поля) при заметной положительной дисторсии (более 5-10%). Если применить в склейках тяжелые стекла (например пару ТК16/ТФ4), то удается поднять поле зрения до 52-55^о с сохранением и даже улучшением качества изображения.

Симметричный окуляр имеет всего две пары поверхностей стекло/воздух, дешев в производстве, технологичен, имеет большой вынос выходного зрачка и годится для работы со светосильными объективами. Жаль только, что его поле зрения не удается развить до действительно больших значений.

Существует немало вариаций схемы Плёсла (пара склеек обращенных кроновыми элементами друг к другу). Так, если отступить от полной симметрии его компонентов, удается несколько улучшить коррекцию полевых аберраций и снизить бликование из-за отражения на роговице у наблюдателя. Например, Цейс некоторое время выпускал "пропорциональный" окуляр (похож на симметричный Плёсл, в котором глазной компонент имел линейные размеры своих параметров примерно в полтора раза меньшими, чем полевой). Отличный планетный окуляр Брендон - это также может считаться развитием Плёсла с утолщенным глазным компонентом и перераспределенными стеклами, при этом удается полностью исправить дисторсию при общем улучшении баланса полевых аберраций, хотя и за счет некоторого уменьшения выноса выходного зрачка.

В 60-е и 70-е года прошлого века лейбл Плёсла неожиданно оказался раскрученным в среде любителей астрономии. Окуляр Плёсла было неприлично не иметь в наборе окуляров. И даже более сложный тип окуляра - симметричный вариант 5-линзового окуляра Эрфле был выброшен на рынок под названием "Супер Плёсл", что, впрочем, не особенно добавило чести обоим типам окуляра. Сииметричность связывает параметры окуляра Эрфле II рода и не дает такой схеме развивать ни качественного поле зрения до 60-65 градусов, ни потенциально большого выноса зрачка, при этом утрачивается простота присущая симметричному Плёслу, его минимальное бликование и светорассеивание. Не даром, последние десятилетия от производства таких симметричных 5-линзовых уродцев практически отказались, а под лейблом "Супер Плёсла" выпускают обычные Плёслы с форсированным до 52 - 60 градусов полем зрения за счет использования "тяжелых" стекол.
5-линзовый Супер Плессл

SuperPlossl.png (6.15 КБ) 47154 просмотра

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 42^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	8.085	Воздух	1.0
-49.2	0.8	Ф1	1.6169
9.638	2.2	К8	1.5183
-7.586	0.1	Воздух	1.
7.586	2.2	К8	1.5183
-9.638	0.8	Ф1	1.6169
49.2	8.085	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма, первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• ∞ - обозначение плоской поверхности
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Ортоскопический окуляр Аббе

e_abbe.PNG (4.71 КБ) 50639 просмотров

Самый совершенный из двухкомпонентных окуляров - ортоскопический - состоит из тройной симметричной склейки крон-флинт-крон и установленной вплотную к ней одиночной положительной глазной линзы (обычно выпукло-плоской). Схема была изобретена Аббе в конце XIX века (см. таблицу исторических окуляров) и если судить по названию имела целью получить окуляр с исправленной дисторсией (ortho - правильный, ровный). Оказалось, что в дополнение к этому качество изображения и вынос выходного зрачка оказались не хуже, чем у симметричного (Плёсла). Кроме того особенность схемы такова, что минимизированы паразитные блики попадающие в поле зрения.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация невелика, кома и хроматизм положения исправлены, что позволяет употреблять этот окуляр в самых светосильных схемах телескопов с тем же успехом, что и Плёсл (1:4-1:5).

При использовании обычных стекол поле зрения ортоскопического окуляра Аббе достигает 40^о и ограничено довольно умеренной кривизной и небольшим астигматизмом со следами хроматизма увеличения у края полевой диафрагмы астигматизмом и кривизной, дисторсия может быть близка к нулю (хотя последнее зависит от расчета - во многих случаях расчетчик может проигнорировать эту аберрацию в пользу уменьшения других). Конструкция склейки в ортоскопическом окуляре хороша тем, что флинт спрятан внутрь клеенного блока из пары более устойчивых к внешним воздействиям кроновых линз. Использование тяжелого и сверхтяжелого флинта позволяет поднять поле зрения окуляра до 50-55 градусов.

За исключением дисторсии (которая может быть в нем уменьшена), ортоскопический окуляр по качеству изображения близок к симметричному (Плёсслу), он столь-же компактен, немногим более дорог в производстве, имеет большое расстояние от полевой диафрагмы до ближайшей оптической поверхности, имеет удобный вынос выходного зрачка (0.7-0.8f'_ок), хорош при работе со светосильными объективами.

Хотя название ортоскопического закрепилось за окуляром Аббе, есть еще несколько схем окуляров с таким же названием, но они обычно сопровождаются именем автора: ортоскопический окуляр Плёсла, Цейса, Кёнига и т.п.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 40^o

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	6.564	Воздух	1.0
14.859	2.4	К8	1.5183
-7.87	1.0	БФ24	1.6386
7.87	2.4	К8	1.5183
-14.859	0.1	Воздух	1.
7.727	2.0	К8	1.5183
∞	7.872	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма, первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• ∞ - обозначение плоской поверхности
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Кёниг (с вынесенным зрачком)

e_Kenig.PNG (4.55 КБ) 50639 просмотров

Ввиду присутствия на рынке уже зарекомендовавших себя симметричного окуляра (Плёсла) и ортоскопического (Аббе) расчет Кёнигом в начале прошлого века этого двухкомпонентного окуляра преследовал несколько очевидных целей: упростить/удешевить конструкцию (по сравнению с окуляром Аббе) и при небольшом ухудшении качества изображения получить больший вынос выходного зрачка. Получился окуляр подобный ортоскопику Аббе, только вместо сложной в производстве тройной склейки полевой компонент выглядит как мениск-склейка вогнутостью и отрицательной (флинтовой) линзой к объективу (см. таблицу исторических окуляров). Конструкция позволяла вытащить выходной зрачок на расстояние более фокусного. Именно такая разновидность окуляра Кёнига была названа Д.Д.Максутовым "окуляром с вынесенным зрачком". К сожалению, чем больше вынос, тем хуже в окуляре Кёнига коррекция полевых аберраций. Если не гнаться за экстремальным выносом выходного зрачка, то при использовании тяжелого флинта в склейке удается "разогнать" поле зрения до 55-60 градусов, правда при посредственном качестве изображения по полю. Такой вариант Кёнига в середине прошлого века появился на рынке под названием R.K.E. (Reversed Kellner Eyepiece), поскольку выглядел как Кельнер в обратном ходе лучей.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация и хроматизм положения невелики - немногим больше чем у симметричного и ортоскопика. Кома в этом окуляре с трудом поддается контролю и ограничивает качество изображения на зоне. Тем не менее, окуляр может быть использован с относительно светосильными объективами 1:5-1:6 - качество изображения в центре будет еще приемлемым.

Коррекция полевых аберраций в окуляре Кёнига - не самая лучшая среди двухкомпонентных окуляров. Имеется хорошая коррекция астигматизма на зоне (до 70% поля зрения), но к краю поля зрения его проявления стремительно растут. Хроматизм увеличения может быть исправлен у края поля зрения, но на зоне его проявления заметны. Кривизна поля зрения велика. И только дисторсия исправлена почти идеально - сказывается родство схемы с ортоскопиком Аббе.

Окуляр Кёнига по качеству изображения по полю зрения уступает и симметричному (Плёслу), и ортоскопическому Аббе. Но вынос выходного зрачка у него чуть больше, что делает схему предпочтительной для короткофокусных окуляров. Кроме того эта схема позволяет развивать поля зрения заметно большие, чем два его конкурента. Стоимость его производства сравнима с ценой Плёсла и заметно меньше ортоскопического.

Сейчас на рынке присутствует большое число сложных окуляров с выносом выходного зрачка, но только в Кёниге этот вынос удалось обеспечить в столь простой конструкции.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 45^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	5.98	Воздух	1.0
-19.588	1.0	БФ24	1.6386
6.081	3.6	К8	1.5183
-9.12	0.1	Воздух	1.
7.311	2.5	К8	1.5183
-81.66	9.93	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Эрфле II рода

e_Erfle-II.PNG (5.56 КБ) 50718 просмотров

Этот первый по настоящему совершенный трехкомпонентный окуляр был посчитан Эрфле вскоре после первой мировой войны и имел ввиду прежде всего нужды военных в широкоугольном окуляре для светосильной наблюдательной оптики с качественным изображением (см. таблицу исторических окуляров). Схема довольно вариативна, классический вариант включает полевую склейку-мениск вогнутостью (и флинтовым компонентом) к объективу, затем вплотную к ней простую двояковыпуклую линзу из крона и, наконец, опять же почти вплотную глазную линзу-склейку флинтовым компонентом к глазу. Обычно глазная линза близка по форме к выпукло-плоской. Полевая диафрагма расположена перед окуляром примерно в половине или трети фокусного расстояния. Вынос выходного зрачка - несколько меньше фокусного расстояния. Линзы окуляра могут быть изготовлены из рядового крона (три положительных линзы) и флинта (две отрицательные) и тогда поле зрения можно довести до 60-65 градусов при умеренном качестве изображения. Использование тяжелого флинта и баритовых, тяжелых или лантановых кронов позволяет довести поле зрения до 70-72 градусов при довольно неплохой коррекции аберраций. Окуляр широко использовался в биноклях.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация и хроматизм положения могут быть хорошо исправлены - не хуже, чем у качественных окуляров Плёсла и ортоскопиков. Кома в средней части поля зрения также невелика. Окуляр при удачном расчете и качественной реализации может быть использован со светосильными объективами 1:5-1:6 - качество изображения в центре будет первоклассным.

Коррекция полевых аберраций в окуляре Эрфле II рода возможна двух типов. Первый обычно характерен вогнутой поверхностью глазной линзы - астигматизм и хроматизм увеличения в нем хорошо исправлены. А вот кривизна может быть велика и существенно ограничивает качество изображения у края поля зрения, дисторсия в угловой мере достигает 10%. На "зоне" (3/4 расстояния от центра поля зрения к краю) заметна немного окрашенная кома. Второй - более распространенный тип этого окуляра характерен выпуклой или плоской поверхность глазной линзы. В этом типе поле зрения более плоское (под установку измерительной сетки), но за счет "развала" астигматизма у края поля зрения. По полю коррекция аберраций (кома + астигматизм) заметно хуже, чем у первого типа - своего рода плата за меньшую кривизну изображения. Дисторсия может быть хорошо исправлена.

Окуляр Эрфле II рода может быть посчитан и произведен с качеством изображения не хуже, чем у менее широкоугольного Плёсла. Другое дело, что большинство производителей выпускают его с рядовыми стеклами и "придавленной" кривизной изображения (за счет раздутого астигматизма и преувеличенной комы), что и создает этой схеме незавидную репутацию у любителей астрономии. Тем не менее окуляр с такой схемой вполне может быть рекомендован в качестве бюджетного средне и длиннофокусного широкоугольника для работы совместно с не слишком светосильным объективом.

Во времена, когда лейбл Плёсла оказался неожиданно раскручен и пользовался повышенной (хотя и не очень-то и заслуженной) популярностью у любителей астрономии симметричный вариант окуляра Эрфле [()()()] (схема псевдо-Масуйама) выпускался по маркетинговым соображениям под названием "Супер Плёсла", что, впрочем, не особенно добавляло чести обоим типам окуляра. Сииметричность связывает параметры окуляра Эрфле II рода и не дает такой схеме развивать поле зрения до 60-65 градусов, но при этом утрачивается простота присущая нормальному Плёслу, его минимальное бликование и светорассеивание. Не даром, последние десятилетия от производства таких симметричных 5-линзовых уродцев практически отказались, а под лейблом "Супер Плёсла" выпускают обычные Плёслы с форсированным до 52 - 60 градусов полем зрения.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 65^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	5.3	Воздух	1.0
-12.134	0.8	ТФ1	1.6522
12.134	5.4	ТК13	1.6063
-12.134	0.2	Воздух	1.
20.32	2.6	ТК8	1.6168
-17.219	0.2	Воздух	1.0
8.79	2.6	К8	1.5183
-12.134	0.8	Ф1	1.6168
12.134	8.1	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Эрфле I рода

e_Erfle-I.PNG (4.19 КБ) 50715 просмотров

Этот окуляр может рассматриваться как попытка придать большую "широкоугольность" окуляру Кельнера. То есть глазной компонент Кельнера разбивается на тандем из пары линз склеек. Таким образом Эрфле перешел от мира двухкомпонентных окуляров XIX века к трехкомпонентым более широкоугольным окулярам, запрос на которые исходил из военных кругов (см. таблицу исторических окуляров). В консервативном (и более технологичном) варианте этого окуляра две склейки этого окуляра идентичны, но при этом передний отрезок (расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы) довольно мал, вынос выходного зрачка невелик и составляет менее половины фокусного расстояния окуляра.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация и хроматизм положения обычно отлично исправлены. Кома в средней части поля зрения может быть невелика. Светосила объектива с которым может эффективно работать этот окуляр ограничивается только проявлениями полевых аберраций.

При расчете окуляра Эрфле I рода возможны два подхода к коррекции полевых аберраций. Возможно или неплохое исправление астигматизма при значительной кривизне поля зрения или существенные проявления астигматизма при меньшей кривизне поля зрения. К сожалению, одновременная коррекция обеих этих аберраций в этом окуляре (как и в его двухкомпонентном аналоге - Кёльнере) невозможна. Доступное и исправленное одним из двух перечисленных способов поле зрения достигает 60 градусов, а при использовании тяжелых стекол и до 65. Но относительные отверстия объективов с которыми Эрфле I может эффективно работать не превышают 1:10 - 1:8, с более светосильными объективами качество изображения по полю становится уже неприемлемым (на краю поля зрения кривизна и/или астигматизм, на зоне - кома и хроматизм увеличения). Дисторсия в этом окуляре невелика.

Окуляр Эрфле I рода редко используется в настоящее время ввиду появления лучших и в производстве, и по характеристикам многолинзовых широкоугольных окуляров.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 60^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	2.0	Воздух	1.0
∞	2.0	K8	1.5183
-13.305	6.	Воздух	1.0
21.88	2.0	ТК16	1.6152
-6.546	0.8	Ф4	1.6185
-31.05	0.1	Воздух	1.0
21.88	2.0	ТК16	1.6152
-6.546	0.8	Ф4	1.6185
-31.05	5.0	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• ∞ - символ плоской поверхности
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Окуляр с вынесенным зрачком

e_LE.PNG (5.29 КБ) 50701 просмотр

Этот трехкомпонентный окуляр восходит к схеме Кёнига 1925 года: мениск-склейка + тандем из двух положительных линз (см. таблицу исторических окуляров). Толстый мениск вогнутостью к объективу позволяет развить удаление выходного зрачка, а пара линз делает более гибкой компенсацию полевых аберраций. Замена второго компонента на склейку (подобно окулярам Эрфле) дает расчетчику возможность улучшить коррекцию аберраций в центре поля зрения. Этот окуляр логически замыкает цепочку трехкомпонентных пятилинзовых окуляров начиная с Эрфле I рода (линза+склейка+склейка), Эрфле II рода (склейка+линза+склейка) и, наконец, трехкомпонентный окуляр с вынесенным зрачком (склейка+склейка+линза). С учетом того, что главные проблемы широкоугольных окуляров - коррекция полевых аберраций, этот окуляр со склейками приближенными к полевой диафрагме потенциально оказывается в выигрыше. Поле зрения окуляра достигает 65-70 градусов с большим выносом выходного зрачка. Кроме того, глазная линза этого окуляра в отличие от окуляров Эрфле выполняется из более устойчивого к внешним воздействиям кронового стекла.

В центре поля зрения этого окуляра сферическая аберрация и хроматизм положения исправлены, кома в центральной области поля зрения мала благодаря чему он может работать со светосильными объективами, вплоть до 1:4.

Коррекция полевых аберраций в трехкомпонентном окуляре с вынесенным зрачком подобна коррекции в окулярах Эрфле II. Производителю также приходится балансировать между лучшей коррекцией кривизны или астигматизма. Для любительских астрономических окуляров имеет смысл жертвовать кривизной в пользу исправления астигматизма, для окуляров измерительных (в том числе и военных) наблюдательных приборов важнее исправление кривизны. В любом случае у самого края 65-градусного поля зрения полевые аберрации (кривизна поля зрения и/или астигматизм) достигают значительной величины. На зоне при работе со светосильными объективами - заметная кома и хроматизм увеличения. Дисторсия в окуляре положительная 8-10%. В этом окуляре заметная сферическая аберрация в зрачках, что приводит к появлению эффекта "фасолевого" виньетирования.

В ряду трехкомпонентных 5-линзовых окуляров схема Эрфле I рода предпочтителен для исполнения длиннофокусных окуляров, Эрфле II рода для среднефокусных, а схема трехкомпонентного окуляра с вынесенным зрачком для более короткофокусных, так как в ней вынос выходного зрачка составляет примерно величину фокусного расстояния. Кроме того, этот окуляр выдерживает работу с чуть более светосильными объективами, чем Эрфле II рода и тем более Эрфле I рода.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 65^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	3.02	Воздух	1.0
-11.169	1.0	ТФ1	1.6522
11.482	4.85	ТК16	1.6152
-10.093	0.1	Воздух	1.0
70.47	4.1	ТК16	1.6152
-7.586	1.0	ТФ1	1.6522
-57.54	0.1	Воздух	1.0
12.474	3.0	К8	1.5183
-23.99	10.04	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Окуляр Бертеле

e_Bertele.png (5.79 КБ) 50672 просмотра

Этот трехкомпонентный окуляр был изобретен Бертеле примерно в тоже время что и окуляры Эрфле - во времена сразу после первой мировой войны, когда особенно был велик интерес военных к широкоугольным наблюдательным приборам (см. таблицу исторических окуляров). Формально схема проще, чем у любого из Эрфле: линза+линза+склейка. Но на практике глазная склейка в виде крутого мениска вогнутостью к глазу наблюдателя представляет собой изрядную технологическую трудность ввиду малых радиусов кривизны его поверхностей. Особенностью окуляра является большое удаление полевой линзы от плоскости полевой диафрагмы и в общем-то небольшой вынос выходного зрачка (чуть больше половины фокусного расстояния). Одиночные линзы предпочтительно изготавливать из легких кронов или ED стекол, склейка требует применения тяжелого крона и флинта.

В середине поля зрения качество изображения превосходно благодаря отлично исправленным коме и сферической аберрации и незначительному хроматизму положения, благодаря чему он может работать со светосильными (вплоть до 1:5) объективами.

Качество изображения по полю зрения сравнительно неплохое. Астигматизм имеет так называемую двойную коррекцию (равен нулю на двух зонах поля зрения), кривизна умеренная, хроматизм увеличения исправлен и представлен только проявлениями остаточного вторичного хроматизма, дисторсия положительная, умеренной величины. Поле зрения может достигать 70 градусов и ограничивается кривизной и/или астигматизмом. В этом окуляре заметно проявление сферической аберрации в выходном зрачке (проявляется в виде "фасолевого" виньетирования поля зрения).

Сейчас эта схема ввиду нетехнологичности ее глазной линзы используется нечасто, несмотря на очень удачную коррекцию аберраций.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 70^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	11.53	Воздух	1.0
80.91	2.4	ЛК6	1.4781
-10.864	0.1	Воздух	1.0
15.136	2.0	ЛК6	1.4781
-38.73	0.1	Воздух	1.0
5.97	2.5	ТК16	1.6152
-6.31	0.8	ТФ1	1.6522
4.365	5.0	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Окуляр Кёнига

e_KenigI.PNG (5.07 КБ) 50660 просмотров

Это один из самых первых трехкомпонентных окуляров рассчитанный Кёнигом для Цейса во время первой мировой войны (см. таблицу исторических окуляров). Конструкция включает двояковыпуклую кроновую полевую линзу, положительную склейку кроном к глазу и не очень крутой кроновый мениск вогнутостью к глазу наблюдателя. Склейка состоит из пары тяжелого флинта и баритового крона, глазная линза требует использования тяжелого крона. Вынос выходного зрачка примерно как у Плёсла (0.7f'), расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы также достаточно большое.

В середине поля зрения качество изображения безукоризненное - кома, сферической аберрации и хроматизм положения исправлены, благодаря чему окуляр может работать со светосильными (вплоть до 1:4) объективами.

Качество изображения по полю зрения хорошее. Поле зрения плоское, едва заметен вторичный хроматизм увеличения, астигматизм умеренно портит поле зрения начиная с 70% от центра к краю полевой диафрагме. Дисторсия умеренная (5-7%), сферическая в зрачках не очень велика. Поле зрения составляет 55 градусов, но ценой некоторого ухудшения коррекции астигматизма его можно вытянуть и более 60 градусов.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 55^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	8.6	Воздух	1.0
30.2	2.4	К8	1.5183
-10.666	0.1	Воздух	1.0
51.52	0.8	ТФ1	1.6522
4.699	2.1	БК8	1.5486
-50.12	0.1	Воздух	1.0
5.649	1.5	ТК16	1.6152
7.447	7.0	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Шестилинзовый Эрфле

e_Erfle-III.PNG (5.5 КБ) 50519 просмотров

Это усовершенствованная в 1923 году схема окуляра Эрфле II рода с заменой средней линзы на склейку. При использовании тяжелых кронов и флинтов в этом окуляре удается существенно улучшить качество коррекции изображения по полю и увеличить вынос выходного зрачка по сравнению с пятилинзовым Эрфле II. Возможен расчет окуляров с вариантами ориентации второго и третьего компонента (кроновой, положительной линзой к объективу или глазу) с незначительными вариациями в качестве изображения.

В середине поля зрения качество изображения безукоризненное даже и при использовании с объективами 1:4.

Качество изображения по полю зрения очень неплохое. Поле зрения плоское при умеренном астигматизме, незначительных проявлениях вторичного хроматизма и комы. Дисторсия умеренная (до 5%) как и сферическая в зрачках. Поле зрения 65-70 градусов.

Пример конструктивных параметров для f'=10 мм, 2w' = 65^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	2.98	Воздух	1.0
-9.462	1.0	ТБФ8	1.8641
27.54	4.0	ТК16	1.6152
-8.79	0.1	Воздух	1.0
-62.52	0.8	ТФ4	1.7462
14.859	3.65	ТК16	1.6152
-16.904	0.1	Воздух	1.0
11.066	0.8	ТФ4	1.7462
8.166	4.2	ТК16	1.6152
-48.75	11.16	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Широкоугольный окуляр НПЗ

TAL_WA.PNG (5.72 КБ) 43174 просмотра

Это схема чуть модифицированного Эрфле II рода. Использованы так называемые тяжелые стекла и ориентация поверхности склейки отличается от оригинального дизайна, предприняты усилия для лучшей приспособленности схемы для серийного производства. Что, впрочем, не сильно улучшило аберрационные свойства схемы. При работе с объективами 1:4 полевые аберрации на краю поля достигают в угловой мере 30 угловым минут. Окуляр лучше использовать в "медленных" телескопах (1:8 и менее светосильных).

Конструктивные параметры f'=10 мм, 2w' = 60^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	6.5	Воздух	1.0
-16.59	1.0	ТФ4	1.7462
8.204	8.0	СТК12	1.6950
-16.59	0.1	Воздух	1.0
16.59	4.	К8	1.5183
-45.192	0.15	Воздух	1.0
16.59	1.5	ТФ4	1.7462
8.204	9.45	СТК12	1.6950
∞	6.5	Воздух	1.0

Замечания:

• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

Сверхширокоугольный окуляр НПЗ - ОКШ

TAL_UWA.PNG (5.76 КБ) 43157 просмотров

Это вариант модификации 5-линзовой схемы М.М. Русинова с добавлением хроматической склейки в третью линзу. Разработчики преследовали цель уменьшить астигматизм и перейти на использование более дешевых стекол при сохранении углового поля зрения не меньше 80 градусов. Астигматизм в схеме уменьшен почти вдвое, но появилась довольно сильная кривизна поля, что не дает возможности использовать этот окуляр в светосильных телескопах. Вынос выходного зрачка весьма умеренный.
Обратите внимание, что и в этой схеме сохранена возможность использования ее в военных приборах (благодаря наличию действительной фокальной плоскости в которую может быть введена измерительная или прицельная сетка).


Конструктивные параметры f'=15.0 мм, 2w' = 80^о

Радиус	Толщины	Среда	Показатель
Ø	2.7	Воздух	1.0
∞	2.5	ТФ4	1.7462
23.167	2.7	Воздух	1.0
∞	5.4	СТК19	1.7476
-23.167	0.1	Воздух	1.0
23.167	7.3	СТК19	1.7476
-41.981	2.0	ТФ4	1.7462
∞	0.1	Воздух	1.0
31.191	2.5	ТФ4	1.7462
10.07	9.6	ТК14	1.6155
-31.191	7.35	Воздух	1.0

Замечания:

• Этот дизайн используется при производстве TAL UWA 15 мм (20 мм и 25 мм - его масштабные копии)
• Ø - полевая диафрагма
• первая толщина - расстояние от полевой диафрагмы до полевой линзы
• последняя толщина - вынос выходного зрачка

[Ernest]

SWAN William Optics

SWAN_WO.PNG (5.6 КБ) 43139 просмотров

Это схема окуляра обращенного Кёльнера с двухлинзовым корректором поля зрения (пара из отрицательной и положительной линз) сразу после полевой диафрагмы. Схема использована в окуляра SWAN (фокусные расстояния от 9 до 33 мм). Поле зрения по сравнению с Эрфле немного больше (до 72 градусов). Уровень коррекции полевых аберраций немногим лучше, чем у Эрфле.

По этой схеме выпускают множество окуляров, в том числе Explore Scientific 70 (только третий компонент по ходу света имеет ориентацию обратную изображенной выше).

tmp.png (4.28 КБ) 25617 просмотров