Сравнение окуляров

Схемы объективов телескопов, окуляров и проч. аксессуаров. Их преимущества, особенности и недостатки.

Сравнение окуляров

Сообщение Ernest » 01 ноя 2009, 15:31

Качество окуляра


Присоединительные характеристики окуляра


Самыми главными (так называемыми присоединительными) характеристиками окуляра являются:
  • фокусное расстояние или f'ок, обычно измеряемое в мм - которое определяет увеличение телескопа Г по формуле Г = f'об/f'ок (где f'об - фокусное расстояние объектива)
  • величина углового поля зрения 2w', обычно измеряемая в градусах - то насколько широкий вид открывается для глаза заглядывающего в окуляр, косвенно с учетом увеличения телескопа (см. выше) эта величина определяет то поле зрения (на небе) 2w, которое видно в телескоп: 2w = 2w'/Г
  • вынос выходного зрачка S'f, обычно измеряемый в мм - такое расстояние от глазной линзы окуляра до зрачка глаза наблюдателя, при котором становится видным без срезания все поле зрения окуляра, чем это расстояние больше, тем более комфортны наблюдения (ресницы не касаются глазной линзы, не пачкают ее, линза на морозе не запотевает, при S'f>20 мм возможно использование наблюдателем очков)
  • размер посадки, обычно измеряемый в дюймах: 1.25" и/или 2" (хотя встречаются и другие) - то по какому диаметру этот окуляр вставляется в окулярную трубку телескопа
Но это все не столько качественные, сколько количественные характеристики окуляров.

Характеристики качества окуляра


Важными факторами влияющими на качество изображения (то, что в быту называется контрастностью и резкостью), которое строит окуляр, являются:
  • уровень светорассеивания, высокий уровень которого приводит к появлению широких ореолов вокруг звезд, увеличивает яркость фона и снижает контраст изображения тем больше, чем хуже просветляющие покрытия, больше число линз и больше их размеры, хуже однородность использованных стекол, качество полировки поверхностей, хуже чернение нерабочих кромок и механических деталей;
  • бликование - следствие не очень тщательного расчета и применения не эффективных просветляющих покрытий, когда назойливые концентрированные блики и световые "мухи" вьются вокруг ярких объектов попадающих в поле зрения;
  • конструкция и удобство наглазника и вообще глазного конца окуляра, призванного максимально полно отсекать стороннюю засветку и надежно фиксировать положение глаза относительно глазной линзы окуляра;
  • надежная и качественная механика, в том числе мягкое переключение зумирующего кольца, наличие предохраняющей выточки для фиксации окуляра в фокусере;
  • степень виньетирования поля зрения, из-за которого в том числе часто происходит фрагментарное "выключение" части поля зрения, трудно подобрать положение зрачка наблюдателя при котором видно все поле зрения;
  • габариты и вес

Остаточные аберрации окуляра


В настоящей статье мы сфокусируемся на таком факторе как остаточные аберрации окуляров. Качество аберрационной коррекции непосредственно влияет на качество изображения (контраст деталей картинки), которое увидит глаз наблюдателя. В окуляре главные "игроки" на понижение качества изображения такие аберрации как астигматизм, кривизна поля зрения, хроматизм увеличения, реже - кома и сферическая аберрация, обычно не столь важная в любительских наблюдениях дисторсия:
  • Из-за обычного во всех окулярах полевого астигматизма звезды к краю поля зрения превращаются в черточки (ориентация которых меняется при фокусировке) или крестики (например, в сочетании с хроматизмом положения), тем более выраженные, чем ближе к краю полевой диафрагмы (аберрация нулевая в центре поля зрения и нарастает пропорционально квадрату отступления от него); Если изображение звезд вытягивается в линию направленную от центра поля зрения, то мы говорим о меридиональном астигматизме, если перпендикулярно этому направлению (вдоль края поля зрения), то о сагиттальном.
  • Кривизна поля зрения так-же обычная для окуляров полевая аберрация и она приводит к тому, что при сфокусированном изображении в центре поля зрения, изображение на краю выглядит более расфокусированным (звезды в виде пятен форма которых определяется наличием других аберраций, в чистом виде это должны быть кружки). При попытке сфокусировать край "уходит" фокусировка центра поля зрения. Эта аберрация также квадратично нарастает к краю изображения и может в сочетании с астигматизмом давать овальные аберрационные пятна.
  • Хроматизм увеличения приводит к тому, что изображения звезды по мере отступления от центра поля зрения вытягиваются в хроматический спектр, обычно красным к краю поля зрения, синим к центру. Следует отличать хроматизм увеличения от окрашивания края полевой диафрагмы, которое возможно и при хорошо исправленном хроматизме увеличения при наличии предфокального отрицательного компонента, как например во многих окулярах Наглера. Величина спектра, в который размазывается точка на изображении, пропорциональна полевому углу (расстоянию от центра поля зрения), но есть и высшие порядки хроматизма увеличения - хроматизм дисторсии.
  • Дисторсия в большей или меньшей степени искажает вид объекта не влияя существенно на детализацию и контраст - подходя к краю поля зрения объект (например диск планеты) сжимается или наоборот растягивается (это проявление угловой дисторсии). Ну или имеет место неравномерность увеличения по полю зрения - прямые линии (квадраты окон, линии стен) изгибаются на изображении. Это самая безобидная из аберраций окуляров, но она существенно влияет на отличие расчетного и реального поля углового зрения. Дисторсия в большей или меньшей степени характерна почти для всех окуляров. Окуляры исправленные в отношении дисторсии называются ортоскопическими (хотя не все что называется ортоскопическим имеет исправленную дисторсию :) ).
  • Кома и сферическая аберрация менее характерны для окуляров, но зато именно они ответственны за ухудшение качества изображения в центральных - наиболее информативно насыщенных - областях поля зрения. Сферическая приводит к появлению радиально симметричных ореолов вокруг звезд (часто лучистых из-за неспокойствия атмосферы и неоднородностей стекла/сред глаза наблюдателя), а кома - боковых. Довольно характерно в окулярах сочетание комы и астигматизма по полю зрения. Так же для зон (между краем и центром) характерна зависимость величины и знака комы от длины волны - хроматическая кома.
  • Хроматизм положения в центре поля зрения обычно неплохо исправлен ввиду малой величины фокусного расстояния окуляров. Он приводит к появлению небольших симметричных хроматических ореолов вокруг звезд. Но по полю зрения он может принимать довольно существенные величины и в проявляться в виде по разному окрашенных проявлений других аберраций. Наиболее характерен хроматический астигматизм - который проявляется в виде крестообразного пятна с по разному окрашенными перекладинками.
  • Сферическая аберрация в выходном зрачке (разное положение выходного зрачка для разных зон поля зрения) влияет не столько на качество изображения, сколько на условия его видимости. Она может приводить к тому, что часть поля зрения как-бы вырезается (становится темнее или даже делается невидимой) из-за непопадания части пучков световых лучей в зрачок наблюдателя

Ну и самое неприятное, что все эти аберрации работают одновременно, да еще и в сочетании с аберрациями объектива. Так что порой бывает трудно выделить ту, которая в большей степени ответственна за превращение звезды в странной формы светящуюся фигуру типа "пельмень" или "куриную лапку". Однако, несомненно, что чем эти аберрационные пятна больше, тем хуже разрешение - передача контраста деталей изображения. Обычно в середине поля зрения изображение много лучше, чем на краю, где особенно быстро (квадратично) нарастают самые характерные аберрации окуляра остаточные астигматизм + кривизна.

Фактор относительного отверстия объектива


Стоит отметить, что в целом аберрации окуляра проявляются тем меньше, чем менее светосильным объективом они работают. То есть в телескопе с объективом 1:14 бюджетный окуляр с весьма посредственной коррекцией аберраций может выдавать прекрасные изображения (при условии отсутствия косяков со стороны покрытий и качества обработки оптических поверхностей)! В то время как в телескопе с относительным отверстием 1:4 остаточные аберрации и самого дорогого окуляра будут уже бросаться в глаза (по меньшей мере у края поля зрения). Это особенно верно в отношении таких аберраций как сферическая и кома (их проявления зависят от куба и квадрата отн. отверстия объектива), в несколько меньшей степени астигматизма, кривизны, хроматизма положения (зависимость линейная) и только влияние дисторсии и хроматизма увеличения окуляра совсем не зависят от отн. отверстия объектива.

Остаточные аберрации объектива


Еще один немаловажный момент состоит в балансе остаточных аберраций объектива и окуляра. Как правило, аберрации окуляра (особенно длиннофокусного и ближе к краю поля зрения) превышают аберрации объектива и тем больше внимания стоит уделять качеству коррекции аберраций окуляров. Но во многих случаях это "правило" не работает. Светосильные (1:4-1:5) Ньютоны развивают такую кому, что она примерно с половины поля зрения может превышать остаточные аберрации дорогих хорошо откоррегированных широкоугольных окуляров. Хроматизм положения рефраторов-ахроматов на порядок превосходит аберрации даже и самых бюджетных окуляров (во всяком случае в центре поля зрения). Астигматизм короткофокусных рефракторов (в том числе и особенно апохроматических) так-же весьма существенен и обычно превосходит полевые аберрации окуляров. Ну и наконец, почти все достаточно короткофокусные окуляры как правило имеют аберрации много меньшие, чем влияние дифракции и аберраций объектива.

Сравнение качества аберрационной коррекции окуляров


Мною были произведены глазомерные оценки размеров аберрационных пятен некоторых окуляров, предоставленных знакомыми любителями астрономии и некоторыми магазинами. см. сводная таблица характеристик качества окуляров


Назад к оглавлению статей
Аватара пользователя
Ernest
Основатель
 
Сообщения: 10130
Зарегистрирован: 12 окт 2009, 10:55
Откуда: Санкт-Петербург, Бухарестская, д.33, к.1

Вернуться в Оптические схемы

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1