Oculare tescop

[obi]

O coloană „Gleanings for ATM” din Sky & Telescope din februarie 1944 a început observând că „ocularele sunt disponibile comercial, dar nu într-o profuzie particulară de tipuri sau distanțe focale și nu sunt întotdeauna ușor procurate”. Cum se schimbă timpul! Astronomul amator este probabil să fie eșalonat de varietatea de mărci de oculare, modele și puncte de preț disponibile astăzi. În timp ce pot exista trei tipuri de telescoape de bază , există zeci de modele generice, proiecte proprii și variații de fabricare a ochelarilor. Odată ce am dobândit o înțelegere de bază a opticii telescopului și a designului ocularului, eram gata să fac o inspecție mult mai atentă a ochilor din colecția mea și să evaluez inteligent ocularele pe care le-am împrumutat de la alții. Există multe modalități de evaluare a ocularilor și multe criterii, dar m-am limitat la evaluările pe care le puteam face fără un test optic sau instrumente de testare specifice. Unele dintre teste pot fi obiective (de exemplu, măsurarea dimensiunii), dar altele (contrastul, culoarea) ar fi mai mult sau mai puțin subiective. Virtutile ocularului Dacă simpla reproducere a imaginii este acceptată ca un standard de performanță de bază, atunci virtuțile oculare sunt modalitățile prin care un ocular poate excelenta calitativ în sarcina respectivă. Cele patru virtuți cheie sunt claritatea, luminozitatea, contrastul; anumiți factori de confort sau comoditate sunt de asemenea importanți. Claritatea este pur și simplu un alt cuvânt pentru reproducerea veridică a imaginilor: toate elementele imaginii apar în focalizare perfectă, fără distorsiuni sau aberații vizibile. Deoarece toate erorile oculare cresc odată cu înălțimea câmpului (distanța față de axa optică centrală), claritatea este de obicei evaluată ca orice degradare a imaginii unei stele pe măsură ce este deplasată de la centrul câmpului la margine. Luminozitatea este randamentul general sau eficiența de transmisie a ocularului. În mod ideal, 100% din luminanța imaginii va fi transmisă ochiului; ocularul nu va absorbi sau nu va devia lumina. În practică, luminozitatea este redusă prin numărul de elemente și grupuri (aer / sticlă sau granițe de sticlă / sticlă) dintr-un ocular și de lentile neacoperite. Toate acestea provoacă reflecții și imagini fantomă, care deviază lumina. Contrastul este diferența de lumină dintre zonele cele mai ușoare și cele mai întunecate ale unei imagini și este produsă în principal de oculare cu transmisie ridicată care nu împrăștie lumina. Împrastierea luminii este cauzată de interferențe distructive în acoperirile lentilelor, marginile lentilelor sau monturile oculare care nu sunt înnegrite. Factorii de confort și comoditate într-un ocular bun vor varia în funcție de individ, dar, de obicei, includ (1) relaxare confortabilă a ochilor, (2) protecții pentru ochi sau suporturi pentru ochi, în special în oculare cu distanță focală mai lungă, (3) dimensiuni și greutate, (4) ) aparent câmp de vedere. Defecțiuni ale ocularului Defectele oculare apar atunci când ocularul nu reușește sarcina minimă de a reproduce cu exactitate imaginea obiectivă. Scatter . În mod ideal, și separat de erorile de focalizare și proiecție, toată lumina care intră în ocular trebuie transmisă pe planul focal ca imagine coerentă. Când acest lucru nu se întâmplă, în imagine apar o varietate de artefacte „lumină rătăcită”. Acestea sunt reflectări ale suprafețelor interioare care sunt combătute prin vopsirea suprafețelor negre plate, instalarea defecărilor etc. Fantoma este apariția unor imagini secundare fie ale opririi câmpului, fie ale obiectelor luminoase din imagine. Numărul maxim de imagini fantomă potențiale este egal cu formula combinată în pereche [N * (N – 1)] / 2, unde N este numărul de limite de aer / sticlă și sticlă / sticlă pe calea optică care diferă în indicele de refracție cu mai mult de 0,25. Acestea sunt, în mod normal, controlate de acoperiri antireflexie , care sunt straturi foarte subțiri de materiale cu indici de refracție care diferă unul de celălalt și de aer sau sticlă cu mai puțin de 0,25 și, prin urmare, oferă etape intermediare în refracție. Aberația sferică a elevului de ieșire . Dacă razele de ieșire ale luminii care părăsesc ocularul nu converg într-un singur plan focal, nu există o locație unică, bine definită, pentru poziția elevului observatorului. Acest lucru se produce de obicei, deoarece razele periferice sunt concentrate într-un punct mai aproape de ocular decât razele centrale, ceea ce este o formă de aberație sferică: astfel, acest defect este denumit aberație sferică a pupilei de ieșire sau SAEP. Când se întâmplă acest lucru, acesta produce o „oprire” sau o zonă goală în câmpul vizual al opusului direcției de vedere, care are o formă lenticulară care este denumită „fasolea renală”. În general, observatorii nu vor opune un SAEP de 10% sau mai puțin din diametrul pupilei de ieșire. A. Calitatea producției X. ambalareX. Capacele de capăt / capacul se potrivesc X. Focus focal pe câmp - clar definit? X. Culoarea cu franjuri de câmp - supracorectată = verde sau albastru verzui, subcorectată = roșiatică, nu va funcționa bine cu un obiectiv rapid. X. Iluminarea câmpului - luminos uniform de la centru la margine: dacă nu, și / sau locații diferite sunt necesare pentru a vedea oprirea câmpului și pentru a produce o iluminare uniformă, atunci există aberație sferică a elevului de ieșire. X. Distorsiunea - este vizibil întregul câmp oprit fără a mișca ochiul? dacă nu, există o denaturare unghiulară sau rectilinie. X. Scatter - Limita întunecată a câmpului se oprește neagră sau lăptoasă? lăptos indică împrăștiere. X. Calitate mecanică și de asamblare X. Binoviewer se potrivesc X. Trageți tubul potrivit X. Sub tăiat X. Greutate X. Răzuibile / dig raportul - Desi optica poate filaser testat, o măsură a lățimii zgâriere (în millionths sau 10-6milimetri) și diametrul magaziei (în sutimi sau 10-2milimetri); adesea la optimi de consum de 60/40, dar la 10/5 în optica militară și industrială. Înlocuiește strălucirea, evaluările de împrăștiere. Edmund Optics vindeinstrumentepreciseieftine, aproximativeșicostisitoarepentru evaluarea zgârieturii / sapării în optică finită. X. Acoperiri - Roland Christen evaluează acoperirile oculare, așezându-le în umbra laterală din timpul zilei șivizualizându-le subiluminarealuminii cerului,cu capacele negre ale lentilelor din capătul câmpului. Fotografia (de mai jos) arată rezultatele folosind această metodă. De asemenea, sugerează să verificați culoarea acoperirilor și a ochelarilor prin vizualizarea unei suprafețe albe prin oculare, așa cum se arată în fotografia următoare (mai jos). B. Observarea confortului X. Relieful ochilor - Relieful ochilor este de obicei mai scurt la ocularele cu putere mai mare. Unii astronomi remediează o ușurare scurtă a ochilor în oculare de mare putere, folosind oculare de putere mai mică cu o lentilă barlow.X. Ieșește aberația sferică a elevului (adaptat la întuneric) X. Alinierea critică X. Ochi de pază X. Condensare X. Poziția focală . Poziția în care ocularul atinge focalizarea se dovedește a fi un atribut important. Oculareleparfocaleau aceeași poziție focală sau aproape; acest lucru minimizează reorientarea la schimbarea ochilor. În SCT-urile comerciale, se reduce la focalizare prin mișcarea oglinzii, care poate fi blocată și apoi reglată doar cu focarul crayford. Pozițiile focale extreme pot necesita o extensie a tubului de focalizare sau pot face focalizarea imposibilă. Diagrama (dreapta) arată poziția de focalizare a peste 60 de ochelari comerciale cu nume de marcă, cu distanțe focale de 3,2 mm până la 55 mm. Cele mai multe dintre acestea se concentrează într-un interval relativ mic de 2 cm; majoritatea excepțiilor sunt de partea extrafocală. Brandurile oculare sunt prezentate după culoare: multe sunt serii parfocale, cu excepția numai a celor mai lungi distanțe focale, care necesită, de obicei, mai multă distanță focală. C. Calitatea imaginii X. Câmpul vizual aparentX. Câmpul vizual adevărat X. Adevărul / variația adevărată a câmpului în linie X. Culoare - Două teste excelente sunt (a) luna, (b) WZ Cas X. Contrast - (a) lună, (b) jupiter, (c) cer adânc (nivel de iluminare și dimensiunea pupilei) - zona extinsă mai slab vizibilă pe lună. X. Transmisie - stele slabe vizibile X. Difuzia - (a) câmpul central, (b) bara, (c) marginea câmpului X. Glare, Scatter - (a) Sirius în afara câmpului, (b) Sirius de câmp central X. Ghosting - cât de strălucitor? colorat? urmăriți, reflectați imaginea sau rămâneți în centru? în focar sau difuz? X. Imagine barlow X. Aberație sferică X. Astigmatism - mai rău cu câmp mai larg și obiectiv mai rapid X. Coma - mai rău cu un câmp mai larg și obiectiv mai rapid X. Curbura câmpului - (focalizare de la centru la margine, cantitatea de rotire a focuserului) ... X. Distorsiune unghiulară de mărire - necesită un model rectiliniu X. Distorsiune rectilinie - necesită un model rectiliniu X. Culoare laterală - în aproape toate ocularele. creșteți aproape de marginea câmpului? roșu spre centru - subcorectat, albastru spre centru - corectat excesiv. X. Culoare laterală Considerații de proiectare Ocularul ideal este definit succint ca fiind crocant, larg, plat, luminos, întunecat, confortabil, durabil și accesibil. Acest lucru înseamnă că ocularul trebuie să producă o imagine cu aberații minime sau deloc în limita raporturilor focale obiective pe care este proiectată să le mărească; afișează un câmp larg, fără curbură sau denaturare perceptibilă, transmite aproape toată lumina din imagine fără fantome, strălucire sau împrăștiere, asigură suficientă reliefare a ochilor pentru o vizionare confortabilă (de preferat cu un repaus ocular reglabil), rezistă anilor de utilizare normală, expunerea mediului și accident ocazional, fără a afecta niciuna dintre calitățile anterioare și a fi oferit nou la un preț accesibil. Primele cinci constituie performanța optică a ocularului, primele șapte constituie calitatea de fabricație a ocularului, iar ultimele constituie disponibilitatea pe piață a ocularului. Disponibilitatea pieței este afectată de costurile de afaceri și de marketing, cererea pieței și oferta fabricată și este irelevantă pentru problemele de proiectare. Performanța optică depinde parțial de designul optic, dar și, în mod important, de toleranțele de fabricație și de calitatea materiilor prime (sticla optică) utilizate la fabricare și de specificația focală a ocularului. Performanța optică a unui ocular este un produs al designului optic și a abilității și grijii cu care proiectarea a fost realizată într-un obiect fizic necesar pentru a mări la o anumită distanță focală. Dezvoltarea ocularului modern a fost o istorie a progreselor pe trei fronturi: teoria optică necesară pentru a optimiza atributele clare, largi și plane ale imaginii; a materialelor și a acoperirilor optice necesare pentru a optimiza optica cu un luminos și prezentare întunecat; și tehnologia de fabricație necesară creării obiectului la costuri rezonabile. Destul de des probleme de fabricație sau costurile materialelor necesită un compromis în proiectarea optică. Datorită unei varietăți de restricții proprii și a greșelilor de marketing, detaliile opticii oculare sunt dificil de pătruns cu siguranță. În aproape toate cazurile nu am reușit să găsesc date despre rețetele pentru cel mai timpuriu exemplu de design ocular și aproape toate desenele au fost modificate în mod semnificativ, deoarece au fost inventate prin utilizarea de ochelari optici mai noi și mici modificări ale proporțiilor optice. Am încercat să selectez scheme de proiectare care folosesc o distanță focală de 25 mm. Rezumatul următor se bazează în principal pe capitolul „Oculari”, Manualul sistemelor optice, volumul 4: Studiul instrumentelor optice editat de Herbert Gross, Fritz Blechinger și Bertram Achtner; capitolul „Oculare pentru telescoape” din Optica telescopică a lui Harrie Rutten & Martin van Venrooij ; capitolul „Oculari”, Manualul sistemelor optice, volumul 4: Studiul instrumentelor optice editat de Herbert Gross, Fritz Blechinger și Bertram Achtner; și „Evoluția designului ocularului” de Christopher Lord, împreună cu multe alte surse primare și secundare. Adoptând formatul ocularului Lordului, fiecare ilustrație dă denumirea ocularului și anul de proiectare sau brevet, cu câmpul vizual aparent al designului, relieful ochilor ca proporție a distanței focale ( ƒ e ) și cel mai rapid raport focal obiectiv. Lentilă de câmp și lentile pentru ochi Diagrama (de mai jos) ilustrează cele două strategii de bază ale proiectării ocularului. Ocularele construite pe secolul 19 sau designul standard, ocularul poate fi împărțit în două componente care îndeplinesc două funcții distincte . Lentila de câmp este slab pozitivă și concentrează razele de lumină periferice (abaxiale) (linii albastre), astfel încât acestea să treacă prin lentila ochilor. Lentila oculară este puternic pozitivă și definește câmpul aparent al ocularului. Acest tip de proiectare nu este utilizat pentru câmpuri aparente mai mari de aproximativ 50 °. În schimb, multe proiecte largi de câmp pot fi împărțite în trei unități funcționale. Obiectivul de câmp este un grup Smyth negativ (efectiv, un obiectiv încorporat în Barlow), care este adus în fața planului focal al telescopului, uneori urmat de o lentilă negativă după oprirea câmpului. Aceasta diverge razele periferice într-un unghi de câmp și mai mare, unde mai întâi sunt convergente aproximativ de elementele centrale ale ocularului și apoi aduse în pupila de ieșire de către lentila ochiului într-un unghi mai abrupt, formând astfel un câmp aparent mai larg (de obicei 70 ° sau mai mult). Rețineți că ocularele astronomice sunt uneori denumite oculare inversoare. De fapt, ca specie de lupă, ocularele produc imagini care sunt atât erecte, cât și normale atunci când sunt folosite de ei înșiși: imaginea „inversată” (efectiv rotită) este creată de obiectiv, nu de ocular. Această utilizare aparent a luat naștere în secolul al XVII-lea cu Schryleus, ca termen de contrast cu „ridicarea ocularului” (cunoscută și ca ocular terestru sau erector de imagini). Categorii de câmp aparent Ocularele pot fi clasificate în funcție de lățimea câmpului lor vizual aparent sau de câmpul ocular ca o fereastră virtuală. Acest lucru este separat de adevăratul câmp de vedere, care este câmpul ocular ca zonă a cerului. Câmpul aparent este, în general, împărțit în trei categorii: (1) ocularele tradiționale sau standard au un câmp de vedere aparent de la cel puțin 25 ° până la aproximativ 1 radian (57 °); (2) ocularele cu unghi larg au un câmp de vedere aparent de la 60 ° până la 80 °; și (3) ocularele cu unghi larg sau cu unghi extrem de larg au un câmp aparent peste 80 ° (cel mai mare câmp obținut este în jur de 120 °). Următorul tabel listează lățimile aparente ale câmpului care pot fi simulate prin vizionarea unui disc compact standard (12 cm în diametru) la distanțele date. tip diametru aparent raport diametru la distanță distanta de vizualizare standard 30 ° 1: 1,87 22,4 cm 40 ° 1: 1,37 16,4 cm 50 ° 1: 1,07 12,8 cm unghi larg 60 ° 1: 0,87 10,4 cm 70 ° 1: 0,71 8,5 cm super unghi larg 80 ° 1: 0,60 7,2 cm 90 ° 1: 0,50 6,0 cm 100 ° 1: 0,42 5,0 cm Oprirea de câmp este marginea fizică a unei diafragme sau piulițe de blocare specifice care vignetează imaginea pentru ocular. În mod ideal, acesta va exclude toate zonele imaginii mult sub o iluminare de 100%, deși acest lucru este mult mai ușor pentru oculare cu distanță focală scurtă care utilizează doar centimetrul central al planului imaginii decât pentru ocularii cu câmp larg și lungă focală care pot utiliza o imagine suprafață de doi sau mai mulți centimetri lățime D FS = 0,964 · (AFOV · ƒ e ) / 5,7,3 unde AFOV este în grade și factorul 0.964 este o corecție pentru distorsiunea medie pe 60 de oculare de proiectare și fabricație diferite. (Deoarece modelele ocularului variază mult, iar distorsiunea crește cu înălțimea câmpului, corecția este aproximativă.) Aceeași formulă poate fi utilizată prin înlocuirea câmpului vizual de vedere ocular pentru AFOV și a distanței focale obiective cu distanța focală a ocularului; dacă TFOV este măsurat direct (de exemplu, prin cronometrare în stea), mai degrabă decât calculat din AFOV, factorul de corecție poate fi omis: D FS = (TFOV · ƒ o ) / 3438 unde TFOV se află în arcminute. Obiectivul telescopului proiectează o zonă de imagine complet iluminată sau parțial iluminată, al cărui diametru liniar depinde de construcția telescopului, dar în cadrul unui design constant (refractor, SCT etc.) variază doar cu mărirea proiecției a distanței focale obiective. Distanțele focale obiective mai mari de aproximativ 4200 mm nu vor putea utiliza cele mai mari distanțe focale ale ocularelor (40 mm și peste), deoarece imaginea telescopului va fi mai mică decât ocularul va fi vignetată de diametrul intern al desenului; cele mai scurte distanțe focale ale ocularelor (sau distanța focală echivalentă în combinație cu o lentilă cu bare) utilizează doar milimetrul central sau două din imaginea obiectivă. Teorie vs. experiență Avem norocul să trăim într-o epocă în care calculatoarele pot face o mare parte din gândire pentru noi, în special toate calculele de rută și de rutină care trebuiau făcute manual, laborios, în câteva zile înainte. Pe mai multe domenii de cercetare, aceasta a eliberat „teoria” sau modul în care lucrurile ar trebui să fie în funcție de calcul, atât de mult încât simularea computerului este acum unul dintre principalele instrumente „de observație” din astronomie. Putem rula diferite simulări ale modului în care trebuie să se comporte lucrurile și să comparăm rezultatele cu evenimentele pe măsură ce le observăm, ca o formă de experiment astronomic. În teoria opticii oculare descrie în mod similar care sunt performanțele optice și aberațiile pentru orice design. Dificultatea este că aceste descrieri predictive nu se conformează foarte des experienței de observație personală. În special, curbura de câmp, denaturarea, aberația cromatică, sferocromatismul și aberațiile sferice ale pupilei de ieșire pot trece complet neobservate sau ignorate, de către unii observatori din oculari, unde teoria prezice că aberațiile ar trebui să fie semnificative din punct de vedere vizual. Există o diferență fundamentală între o atitudine de observație care examinează imaginea ca test optic al unui design optic și atitudinea care explorează imaginea ca mărturie vizuală despre univers. Teoria optică nu poate prezice unde vă veți plasa interpretarea vizuală între acele extreme, deci nu poate prezice dacă sau cât de multe atribute optice vor părea să intre în percepția voastră. Poate mai important, ochii tăi sunt limitați sau aberați în moduri care sunt atât unice pentru tine, cât și importante în experiența ta vizuală, inclusiv în experiența ta cu imaginile telescopului. Acestea nu pot fi prezise de teoria optică; ei fac parte din cine sunteți și nu există nici o simulare computerizată care să le anticipeze. O modalitate de a saluta aceste complicații este prin două fapte de bază: aproape toate ocularele comerciale disponibile astăzi sunt fabricate cu metode și materiale care le fac optic printre cele mai de dorit instrumente vizuale realizate vreodată; și orice design ocular cu defecte evidente, cum ar fi Huygens, Ramsden sau Kellner, a renunțat complet la piață. Ocularii diferă între ei în moduri subtile: dacă aceste diferențe contează sau nu se datorează în primul rând ochilor tăi idiosincratici și nu predicțiilor teoriei optice.

Proiecte pre 19 sec Cele mai vechi telescoape au fost construcții empirice produse fără o teorie a opticii sau o abordare analitică a proiectării telescopului. Lentilele erau măcinate și reunite în diferite combinații pentru a găsi cele care funcționau. Galileo a scris: „Ochelari de protecție, care sunt cei mai delicata și capabili să arate toate observațiile [descrise în Siderius nuncius din 1610]sunt foarte rare, iar dintre cele șaizeci pe care le-am făcut, cu costuri și eforturi mari, nu am reușit să găsesc decât un număr foarte mic. groase; telescoapele au fost realizate cu distanțe focale de 100 de metri sau mai mult și oprite în mod obișnuit în deschidere, pentru a minimiza efectele negative ale aberațiilor cromatice și ale opticii slab figurate. provocările teoriei optice, aberațiile optice și fabricarea lentilelor.

Kepler - Obiectivul biconvex este uneori menționat ca cea mai veche formă de lupă. De fapt, ocularul din telescoapele astronomice construite de Gailileo Galilei din 1609 până în 1621 a fost o lentilă plană concavă , în urma proiectelor fabricate de olandezi și parizieni. Ocul biconvex este descris pentru prima dată în Dioptrice(1611), o discuție despre optica telescopului de Johannes Kepler (1571-1630), care a fost publicată pentru a afirma și, de asemenea, a clarifica baza fizică a observațiilor lui Galileo. Deși a argumentat doar cu o teorie aproximativă a refracției, Kepler a arătat că un telescop realizat cu obiectiv biconvex și ocular produce o imagine mărită atunci când punctele focale ale ambelor lentile coincid. Acest lucru are potențialul pentru un câmp de vedere aparent și actual mai mare decât a fost posibil cu telescopul Galileo, iar prin extinderea razei de curbură pentru o parte a lentilei este posibil să se reducă oarecum aberația cromatică și sferică - dar spre deosebire de designul olandez produce o imagine inversată. Câmpul vizual de peste 15 ° a fost distorsionat grav de aberațiile axei în afara; relieful ochilor este aproximativ lungimea focală a lentilelor oculare.

Huygens - Genialul matematician olandez Christiaan Huygens (1629-1695, pronunțat Hoyghenz ) a fost autorul Traité de la Lumière(1690), care a rezumat teoriile optice pe care a început să le dezvolte în anii 1650 și a fost primul tratat optic care a aplicat legea refrației lentilelor suprafeței sferice și proiectarea telescoapelor. În 1662, Huygens a dezvoltat ocularul care îi poartă numele: este format din două lentile coroane plane convexe cu ambele suprafețe curbate orientate spre obiectiv, montate cu o distanțare între lentile egală cu jumătate din suma distanțelor focale separate, ceea ce reduce la minimum aberațiile cromatice, și cu cele două distanțe focale în raportul 3: 1 (câmp: ochi), ceea ce reduce la minimum aberațiile sferice; cu toate acestea, două proiecte timpurii obișnuite au utilizat raporturile 3: 2 (pentru mărirea puterii mari) și 4: 1 (pentru putere mică). Huygens este un ocular negativ, ceea ce înseamnă că nu poate fi folosit ca o lupa simplă (pentru a examina un timbru sau o insectă, de exemplu). Plasează planul obiectiv al imaginii în interiorul ocularului (între cele două lentile) unde este transmis către ochi cu aberația cromatică necorectată a lentilei oculare; în consecință, utilizarea unui reticul sau crosshairs devine imposibilă, deoarece acestea vor fi estompate și franjite cu culoarea. Ocularul huygenian are aberații sferice semnificative, curbură de câmp și unele distorsiuni și comă negative (perna pernoasă); are, de asemenea, ușor astigmatism negativ, care poate fi utilizat pentru a contracara astigmatismul negativ al unui raport focal ridicat (> Ocularul huygenian are aberații sferice semnificative, curbură de câmp și unele distorsiuni și comă negative (perna pernoasă); are, de asemenea, ușor astigmatism negativ, care poate fi utilizat pentru a contracara astigmatismul negativ al unui raport focal ridicat (> Ocularul huygenian are aberații sferice semnificative, curbură de câmp și unele distorsiuni și comă negative (perna pernoasă); are, de asemenea, ușor astigmatism negativ, care poate fi utilizat pentru a contracara astigmatismul negativ al unui raport focal ridicat (>ƒ / 12) obiectiv. Funcționează cel mai bine cu telescoape refractare. Proiectarea a avut inițial un câmp de vedere aparent de 25 ° și 30 ° și o reliefare a ochilor foarte scurtă - mai puțin de 8mm la ƒ e = 28mm. Astronomul englez George Airy a minimalizat aberația sferică și curbura câmpului folosind o lentilă de câmp meniscus pozitiv și o lentilă biconvexă; Opticianul german Moritz Mittenzwey a lărgit câmpul până la 50 ° folosind o lentilă de câmp meniscus pozitiv și un obiectiv plan convex. În ciuda originii sale antice, ocularul huygenian este încă uneori utilizat în refractoarele profesionale cu raport focal ridicat, ceea ce reduce la minimum defectele sale optice.

Dollond - John Dollond (1706-1761) a fost un producător englez de instrumente fine de navigație și „filozofice” (științifice). După ani de experimentare, el a dezvoltat un dublet achromatic pe care l-a descris la Royal Society în 1758 și a brevetat pentru fabricare un an mai târziu atât ca obiective achromat, cât și pentru ocular. Este format dintr-o lentilă biconvexă (pozitivă) din sticlă cu coroană de indice inferioară cimentată într-o lentilă plană concavă (negativă) realizată cu sticlă cu sticla mai mare. Cele două lentile au fost concepute astfel încât dispersiile lor relative să fie contrabalansate pentru a elimina aberațiile cromatice, în timp ce indexurile lor de refracție s-au combinat pentru a focaliza imaginea. Folosit ca ocular, dubletul are un câmp de vedere de 20 ° și o reliefare a ochilor de aproximativ 26mm la ƒ e = 28mm.

Ramsden- Jesse Ramsden (1735-1800) a fost ginerele lui Dollond, a învățat de la el fabricarea de instrumente optice și de precizie și și-a fondat propria companie de producție de instrumente. Designul său ocular este format din două lentile coroane plane convexe, cu distanțe focale egale, separate prin aproximativ 2 / 3d suma distanțelor lor focale și cu suprafețele plane orientate spre exterior (distanță una de cealaltă). Ramsden este un ocular pozitiv care poate fi folosit ca o lupa simpla, ceea ce inseamna ca planul focal se afla in fata lentilei de camp. În această formă, designul Ramsden are un câmp de vedere aparent de 25 ° și o corecție mai bună decât Huygens pentru aberații sferice și axei, cu unele aberații cromatice laterale reziduale. Dar, de asemenea, are o ușurare zero a ochilor și toate defectele obiectivului de câmp (zgârieturi de suprafață și murdărie, bule închise) apar în focar.ƒ e = 28mm), dar introduce o curbură de câmp semnificativă, fantomă și aberație cromatică laterală (corectarea culorii poate fi îmbunătățită prin alegerea ochelarilor); cu toate acestea, planul focal extern permite utilizarea acestui ocular cu un reticul în telescoape cu raport focal lung.

Proiecte din secolul al XIX-lea În această etapă, problemele aberației cromatice și sferice au fost bine apreciate și din ce în ce mai reduse la minimum în instrumentele optice, iar tehnologia de fabricare a mașinilor de precizie a fost capabilă să producă instrumente științifice de o excelență inegalabilă. Microscopia și fotografia daguerrotype au extins gama de cerințe și aplicații optice, iar acestea au pus adesea bazele pentru designul ocularului telescopului. Designerii optici de oculare din secolul al XIX-lea s-au preocupat de creșterea câmpului vizual și de reliefare a ochilor, de scurtare a distanței focale și de reducerea în continuare a erorilor optice care au persistat în proiectele din secolul al XVIII-lea. Aceste eforturi au fost avansate la mijlocul anilor 1800 ' s prin tehnici de proiectare optică matematică și analiza aberației dezvoltate de Joseph Petzval (1807-1891) și Philipp Ludwig von Seidel (1821-1896). Poate cel mai important, după 1830, o varietate și o calitate mai mare de ochelari optici au fost disponibile pentru experimentare și combinație de la fabrici precum Guinand (Franța) și Chance Bros. (Anglia); inovația s-a accelerat din nou după 1886. Acestea au dat proiectanților optici un control mai mare asupra refracției și a dispersiei și a noilor căi de inovare. Antreprenorii germani au fondat unele dintre primele mari companii de producție optică (Zeiss, Leitz, Steinheil) și profitul, care îndeplinește cerințele utilizatorilor finali și reduce la minimum proiectele de lentile în formă de costuri de fabricație. după 1830, o varietate și o calitate mai mare de ochelari optici au fost disponibile pentru experimentare și combinație de la fabrici precum Guinand (Franța) și Chance Bros. (Anglia); inovația s-a accelerat din nou după 1886. Acestea au dat proiectanților optici un control mai mare asupra refracției și a dispersiei și a noilor căi de inovare. Antreprenorii germani au fondat unele dintre primele mari companii de producție optică (Zeiss, Leitz, Steinheil) și profitul, care îndeplinește cerințele utilizatorilor finali și reduce la minimum proiectele de lentile în formă de costuri de fabricație. după 1830, o varietate și o calitate mai mare de ochelari optici au fost disponibile pentru experimentare și combinație de la fabrici precum Guinand (Franța) și Chance Bros. (Anglia); inovația s-a accelerat din nou după 1886. Acestea au dat proiectanților optici un control mai mare asupra refracției și a dispersiei și a noilor căi de inovare. Antreprenorii germani au fondat unele dintre primele mari companii de producție optică (Zeiss, Leitz, Steinheil) și profitul, care îndeplinește cerințele utilizatorilor finali și reduce la minimum proiectele de lentile în formă de costuri de fabricație.

Lentilă Barlow / Smyth- Ideea de a utiliza un dublet negativ pentru a extinde distanța focală virtuală a unui obiectiv sau a aplatiza un câmp curbat a fost introdusă de mai multe ori în secolul al XIX-lea. Peter Barlow (1776-1862), matematician și inginer englez, a dezvoltat achromatul negativ cu George Dollond, care l-a prezentat Royal Society în 1834. Charles Piazzi Smyth, astronom astronom pentru Scoția, a conceput ideea de a utiliza un achromat negativ pentru minimizați curbura câmpului într-un alt obiectiv corectat pe aberație. După cel de-al Doilea Război Mondial, lentila barlow a devenit un instrument standard pentru înmulțirea de la 1,5 la 3 ori mai mare a ochilor (pentru obiective cu raporturi focale mai lungi decât f / 6); lentila Smyth a fost adaptată pentru a corecta curbura câmpului unghiular în proiectarea lentilelor din secolul XX - ocularul binocular militar de 110 ° dezvoltat de Tronnier în 1943,

Kellner - Carl Kellner (1829-1855) a fost un matematician și mașinist german. Kellner este practic un Ramsden modificat prin înlocuirea lentilei oculare convexe plane cu un dublet achromatic, care elimină efectiv aberațiile cromatice. Este probabil cel mai vechi design ocular folosit încă în binoclu și comercializat astronomilor amatori; diversele aplanaticedin aceasta au fost dezvoltate oculare, care corectează atât aberația sferică, cât și coma. Are aberații cromatice longitudinale foarte puține și astigmatism foarte scăzut, curbura câmpului și denaturarea; aberația sa sferică poate fi redusă la minimum de ochelarii optici moderni, iar tendința sa către fantomă excesivă poate fi controlată cu acoperiri de lentile. Oferă un câmp central foarte ascuțit, luminos, cu puteri mici până la medii, dar foarte ușor reliefare a ochilor la puteri înalte (distanțe focale scurte). Uneori, o lentilă biconvexă este înlocuită cu lentila de câmp convex plan. Designul Kellner are în mod obișnuit un câmp vizual 40-45 °, dar cu relief ocular de 13 mm (la ƒ e = 28mm).

[obi]

Plössl - Georg Simon Plössl (1794-1868, pronunțat Plursul ) a fost un producător austriac de instrumente științifice. Designul său este derivat din Dialsight sau simetricocular, care constă din două dublete achromatice identice, orientate astfel încât elementele coroanei biconvexe să se confrunte unul cu celălalt și distanțate la aproximativ 20% din distanțele lor focale. (Înrudirea acestui concept cu o lupa triplă apare dacă ne imaginăm unirea celor două coroane centrale ca lentilă biconvexă a unei coroane.) Cu toate acestea, simetricul este predispus la fantomă, o problemă abordată de Plšssl prin aducerea dubletelor aproape în contact, sporind refracția elementului flint al lentilei de câmp și reducerea diametrului dubletului de câmp; aceste modificări au fost dezvoltate și brevetat de König în 1939. În aceste versiuni, elementele de flint negativ sunt ușor concave pe suprafețele exterioare. Prin alegerea alternativă a ochelarilor, aceștia pot fi obișnuiți planuri și toate suprafețele curbate de rază egală, dar cu o pierdere vizibilă a performanței. Designul prezentat are o distorsiune modestă de aproximativ 8%; culoarea laterală, aberația sferică și coma sunt corectate complet, iar fantomele sunt aproape în totalitate absente. Cea mai mare aberație reziduală este curbura de câmp, care poate fi corectată oarecum prin creșterea astigmatismului ocular. Ocularele Plšssl oferă în mod obișnuit un câmp vizual superior ortoscopic: variantele pot atinge un câmp vizual de 50 ° și o reliefare a ochilor de aproximativ 20 mm (laƒ e = 28mm).

monocentrice- Hugo Adolph Steinheil (1832-1893) a fost fiul lui Carl August, inventatorul primei camere în miniatură, iar din 1855 șeful companiei de optică a familiei. Designul său monocentric este o elaborare de oculare sferice, realizate prin picurarea mărgele de sticlă topită în apă fierbinte, care au fost utilizate de microscopistul Anthony van Leeuwenhoek și de astronomul William Herschel. Acestea au dus la o varietate de lentile cu un singur element sferic sau asemănător cu rod, concepute în secolele XVIII și începutul secolului al XIX-lea de Wollaston, Brewster, Coddington, Stanhope, Tolles și alții; toate erau limitate de o ușurare foarte scurtă a ochilor și de obicei, de asemenea, de aberații sferice și / sau cromatice. Steinheil a perfecționat conceptul prin montarea a două capace concentrice de flint peste un miez de coroană; toate suprafețele sunt sferice în jurul unui centru comun. Steinheil“ versiunea s este aproape complet achromatică cu aberații sferice foarte ușoare și un câmp plat, foarte întunecat, lipsit de fantome; are un câmp de vedere îngust de 25 ° până la 30 °, cel mai bun la f / 6 și mai mare, și o reliefare a ochilor substanțială de aproximativ 24 mm (laƒ e = 28mm). Sidgwick descrie monocentricele drept „fără îndoială cele mai aproape perfecte oculare care au fost încă proiectate”.

Ortoscopic - Ernst Abbe (1840-1905, pronunțat Abbayiar în Anglia, uneori, greșit „Abbé”, a fost un strălucit matematician și fizician german. El a introdus designul ortoscopic în 1860. Este format dintr-o lentilă de câmp triplet cu o singură lentilă convexă biconvexă sau plană. Prezintă o aberație sferică longitudinală de aproximativ 0,5 dioptrii, fără comă, astigmatism sagital de aproximativ 1,2 dioptrii și foarte puțin astigmatism tangențial. A fost primul ocular cu o corecție și o denaturare aproape complet (mai puțin de 4% la o înălțime a câmpului de 8), de unde și numele (greacă pentru „vedere dreaptă”). Oferă claritate excelentă, corecție a culorii și contrast și îmbunătățește designul Kellner cu o ușurare neobișnuit de bună a ochilor. Acest design are un câmp de vedere aparent de 45 ° și relief de ochi de aproximativ 22 mm (la ƒ e = 28mm).

Proiecte din secolul XX Ocularii secolului XX au fost puternic influențați de cerințele militare, unde costurile de fabricație nu sunt luate în considerare și un domeniu foarte larg fără distorsiuni, este esențial. Potopul de oculare excedentare apărute după fiecare război major a stimulat interesele comerciale să le imite și să inoveze, iar mai mulți contractori de apărare (Brandon, Scidmore, König) au brevetat modele unice. În sfârșitul secolului, programele de proiectare asistată de computer și de urmărire a razelor au pus soluții mult mai complexe la îndemână, dar ca urmare ocularele de câmp ultra-largi au devenit aproape absurd de mari și de grele. Cele mai recente inovații sugerează că minimizarea masei de sticlă, a numărului de lentile și a numărului de limite de aer / sticlă sau de sticlă / sticlă necesare pentru a produce un câmp larg au devenit prioritare,

Hastings Triplet - Brevetat pentru Zeiss în 1911, aceasta este o modificare de Paul Rudolph (1858-1935) și Charles Hastings (1848-1932) a triplului simetric și monocentric conceput de Steinheil în 1860. Este astăzi una dintre cele mai comune forme de lupa sau lupă de buzunar, dar, în ciuda acestei ocupații umile, este aproape de difracție limitată și este designul de bază al TMB Monocentric.

Erfle - Heinrich Erfle (1884-1923, pronunțat Airfluh ) a fost un fizician german care a lucrat pentru Steinheil & Söhne și Carl Zeiss. Designul său marchează tranziția către secolul XX și primul ocular cu adevărat „câmp larg”, care nu a fost creat întâmplător pentru aplicații militare (și a fost disponibil pe scară largă ca excedent de război în anii ’50). Patentate în 1923, cele trei oculare erfle constau din 5 elemente într-un aranjament 1-2-2 sau 2-1-2 care oferă o reliefare lungă a ochilor, dar o aliniere relativ apropiată a obiectivului de câmp cu oprire de câmp. Distorsiunea (pentru câmpuri unghiulare similare) este comparabilă cu cea ortoscopică. Acest design are un câmp de vedere aparent de 60 ° și relief al ochilor de aproximativ 20 mm (la ƒ e = 28mm).

Kaspereit - Modificarea designului Erfle de către Otto Karl Kaspereit adaugă un al șaselea obiectiv pentru a crea un design 2-2-2 de trei dublete corectate. În prezent, este oferit de Edmund Optics drept „ocular RKE Wide Field”, un design modificat de David Rank. El extinde aparentul „câmp larg” de vedere la 68 ° și asigură o reliefare a ochilor de aproximativ 10 mm (la ƒ e = 28mm).

König - Albert König (pronunțat Kurnigk ) brevetat în 1940.

Brandon - Chester Brandon a proiectat optica militară în timpul celui de-al doilea război mondial și ulterior și-a înființat propria companie de producție optică. Ocularul Brandon seamănă cu un Plössl modificat, dar este realizat ca două lentile biconvexe de coroană densă de bariu, acoperite de flinturi cu dispersie medie și înaltă. Brandonii sunt apreciați pe larg de astronomii binari, planetari și lunari pentru claritatea lor centrală, contrastul ridicat, corectarea culorilor și lipsa de astigmatism și fantomă. Așa cum este fabricat în prezent de VernonScope, lentilele sunt acoperite complet, dar nu multicoate. Designul are un câmp de vedere aparent de 45 ° (nu cel de 50 ° anunțat) și un relief ocular de aproximativ 11 mm (la ƒ e = 28mm).

Zeiss Astroplanokular - Nu mai este fabricat, Zeiss APO este considerat a fi Acest design are un câmp vizual de 45 ° până la 30 ° aparent și relief de ochi de aproximativ 11 mm (la ƒ e = 28mm).

RKE - Comercializată în 1979 drept acronimul pentru Rank Kaspereit Erfle, „încorporând modele optice atribuibile persoanelor care poartă acele trei nume” , ocularul RKE a fost proiectat pentru Edmund Scientific Company de către fizicianul David Rank (1907-1981). Se îmbunătățește designul Kellner, oferind un câmp mai larg, mai ascuțit, o corectare excelentă a aberațiilor și o ușurare mai lungă a ochilor. Designul actual are un câmp de vedere aparent de 45 ° și relief de ochi de aproximativ 26 mm (la ƒ e = 28mm). În prezent, este proprietate pentru Edmund Optics.

Köhler Panoptic - Acest design a fost dezvoltat de Horst Köhler pentru Zeiss în 1955. Este derivat din designul Erfle 2-1-2 prin împărțirea lentilei pozitive centrale în două lentile asimetrice întoarse cu suprafețele lor mai puternice atingând. Variante ale acestui design au fost, de asemenea, produse de Wright Scidmore și Hans Bertele, și ulterior fabricate atât de TeleVue, cât și de Takahashi, sub numele de Panoptic. are un câmp de vedere aparent de 25 ° și 30 ° și relief de ochi de aproximativ 11 mm (la ƒ e = 28mm).

Takahashi LE - Modelele LE („relief lung pentru ochi”) sunt proprietate Takahashi, Acest design are un câmp vizual de 50 ° aparent și relief de ochi de aproximativ 11 mm (la ƒ e = 28mm).

Nagler - Al Nagler a fost un designer optic pentru Farrand și Keystone Camera, care a fondat Tele Vue în 1977. În anii 1980, el a patentat și popularizat o varietate de modele de ochelari de câmp larg, special adecvate pentru raporturi focale rapide, telescoape Dobsonian ghidate manual, dezvoltate de John Dobson în anii '60. La fel ca multe proiecte largi de câmp ale epocii, Naglers sunt cunoscuți pentru greutatea lor egregi și costul ridicat (chiar și pe distanțe focale scurte), precum și pentru corectarea excelentă a distorsiunii unghiulare a mării, a comei și a aberației sferice. Primii Naglers au suferit de o aberație sferică severă a pupilei de ieșire (așa-numita oprire „boabă de rinichi”), care a fost remediată în mare parte, dar nu în întregime, în proiectele ulterioare. = 13mm).

Pentax XW - Designul de aici reprezintă distanțele focale de 10 și 14mm. În comparație cu alte câteva proiecte de câmp larg, brevetat în ultimele decenii de Nagler, Koizumi, Kanai și alții, inovația este meniscul negativ plasat imediat după planul focal efectiv; acest element este mutat înaintea dubletului smyth în distanțele focale mai scurte și înlocuiește sau este înlocuit cu lentila smyth în cele mai lungi distanțe focale. Toate ocularele din serie au o corecție completă pentru comă, aberații cromatice și sferice, un câmp vizual de 70 ° aparent și un relief ocular constant de 20 mm. Cele mai lungi focale au o curbură câmp ușor pozitivă, în timp ce cele mai scurte distanțe focale au o curbură câmp negativă.

Ethos - Acest design.

Lectură ulterioară Optică astronomică, partea 1: Optică de bază - o imagine de ansamblu a opticii de bază. Optică astronomică, partea a 2-a: Telescop și ocular combinat - parametrii de proiectare a telescoapelor și ochilor astronomici, separat și combinați ca sistem. Optică astronomică, partea a 3-a: Imaginea astronomică - analiză a imaginii produse de un telescop și a ochiului care o primește. Optica astronomică, partea 4: Aberrații optice - o revizuire în profunzime a aberațiilor optice în optica astronomică. Optică Astronomică, Partea 6: Evaluarea ocularelor - metode de testare a ocularilor și rezultate din colecția mea. „Oculari” - Capitolul 37 din Herbert Gross, Fritz Blechinger și Bertram Achtner (eds.), Manual de sisteme optice, Volumul 4: Studiul instrumentelor optice. (Berlin: Wiley-VCH, 2008). Optipedia - Referință online pe teme optice de către SPIE, o societate internațională care avansează o abordare interdisciplinară a științei și aplicării luminii. Proiectare optică pentru sisteme vizuale de Bruce H. Walker. Lentile și valurile: Christiaan Huygens și știința matematică a opticii - istorie fină a teoriei optice timpurii de Fokko Jan Dijksterhuis. Oculare inversă și evoluția sa - un scurt, dar util rezumat al proiectării oculare până la jumătatea secolului XX, de E. Wilfred Taylor. Evoluția ocularului - narațiunea detaliată a lui Chris Lord cu privire la etapele dezvoltării oculare astronomice, nu fără erori factuale (de exemplu, „Max von Seidel” pentru Philipp Ludwig von Seidel). Manualul astronomilor amatori de JB Sidgwick. Peter Dollond Răspunde Jesse Ramsden - Un raport al revendicărilor prioritare conflictuale la dubletul achromatic. Oculare - Prezentarea generală a designului ochelarilor, John Savard, cu o atenție deosebită pentru selectarea ochelarilor.