Справочник
Справочник оптических терминов 
Для Вас
  Главная
  Карта сайта
  Справочник
  Изготовители
  Написать письмо
Термины


Бинокли
Монокуляры
Зрительные трубы
Оптические прицелы
Ночные приборы
Ночные прицелы
Фотоаппараты
Объективы
Телескопы



Окуляр

Окуляр (от лат. oculus - глаз), обращенная к глазу наблюдателя часть оптической системы - зрительной трубы, телескопа, бинокля, микроскопа и т. д.; служит для визуального рассматривания действительного изображения оптического (его называют промежуточным), которое формирует объектив или др. предшествующая окуляру (по ходу лучей света) часть системы, например, сочетание объектива и оборачивающей системы. Большинство окуляров - положительны, т. е. собирают (сужают) проходящие через них пучки лучей света. По своему действию такие окуляры сходны с лупами: их располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось непосредственно за передней фокальной плоскостью окуляра (практически в этой плоскости); в этих условиях окуляр дает мнимое изображение (дополнительно увеличивая его по сравнению с промежуточным), преобразуемое оптической системой глаза наблюдателя в действительное, которое проектируется на сетчатку глаза. Отличие положительного окуляра от лупы, связанное с его использованием в сложной системе, включающей объектив, состоит в значительно меньшей апертуре пучка попадающих в него лучей.

Перемещение положительного окуляра относительно промежуточного изображения (так, чтобы оно находилось перед фокальной плоскостью окуляра) превращает окуляр в проекционную систему, дающую действительное изображение объекта. Такое изображение нельзя наблюдать непосредственно визуально, но можно зафиксировать на экране или фоточувствительном слое. Существуют специальные так называемые фотоокуляры и проекционные окуляры, рассчитанные для работы в этом режиме (см., например, ст. Микропроекция, Микроскоп, раздел Основные узлы микроскопов); в строгом смысле их нельзя считать окулярами.

Оптические свойства окуляра характеризуются: фокусным расстоянием f' и определяемым f угловым увеличением оптическим Г' - отношением тангенса угла, под которым видно мнимое изображение в окуляре, к тангенсу угла, под которым глаз без окуляра видел бы на экране или фотослое промежуточное изображение, удаленное на т. н. расстояние наилучшего видения (для нормального глаза 250 мм); углом поля зрения 2 ω' в пространстве изображений (углом между крайними лучами, выходящими из окуляра); у положительного окуляра расстоянием d от последней линзы окуляра до его выходного зрачка - даваемого окуляром изображения объектива (см. Диафрагма в оптике). Для наиболее удобного расположения глаза наблюдателя d должно составлять 12-15 мм, а при наличии очков - до 25 мм. Сильные окуляры (с малым f) обладают спец. конструкцией, позволяющей выполнить это условие.

Г' окуляра равно 250/f', если f выражено в мм; оно обычно заключено в пределах 5-20 X , хотя в отд. случаях либо достигает 40-60X , либо составляет всего 1,5-ЗХ. От оптических свойств окуляра зависят и общие характеристики включающей его оптической системы. Так, полное увеличение системы: для зрительных труб и телескопов γ = F'/f' (F' - фокусное расстояние предшествующей окуляру части системы); для микроскопов γ = βГ' (β - линейное увеличение объектива). Поле зрения в пространстве объектов - угловое 2ω для зрительных труб и телескопов и линейное 2l для микроскопов - выражается по формулам tgω = tgω'/γ и 2l = f' tg ω'/β.

Первый окуляр, примененный в 1609 Г. Галилеем (см. Зрительная труба), был простой отрицательной (рассеивающей) линзой. (С тех пор такие окуляры носят название окуляров Галилея.) В них промежуточное изображение находится за окуляром (рис. 1), угол зрения и увеличение малы, действительное промежуточное изображение невозможно совместить с измерит, шкалой или сфотографировать, поэтому окуляры Галилея используются редко, главным образом в театральных биноклях. В середине 17 века X. Гюйгенс, а в кон. 18 в. английский ученый Дж. Рамсден сконструировали положительный окуляр, применяемые до сих пор. Каждый из них составлен из двух плосковыпуклых линз (рис.2). При всей их простоте для углов поля зрения в пределах 35-45° в них неплохо исправлены основные аберрации (см. Аберрации оптических систем) и достаточно расстояние до выходного зрачка. Их фокусные расстояния не меньше 15-20 мм. Окуляр Рамсдена отличается от окуляра Гюйгенса тем, что его передний фокус действителен, вследствие чего с передней фокальной плоскостью (с промежуточным изображением) можно совместить шкалу или крест нитей для измерит, целей либо (при необходимости сфотографировать промежуточное изображение) фотопластинку, или пленку. Удовлетворит, качество изображения в окулярах Гюйгенса и Рамсдена обеспечивается исправлением хроматической разности увеличения (см. Хроматическая аберрация), астигматизма и комы, достигаемым эмпирическим подбором соотношения фокусных расстояний линз и величины воздушного промежутка между ними.


Рис. 1. Ход лучей света в зрительной трубе с окуляром Галилея. Действительное (промежуточное) изображение Е, формируемое объективом L1, располагается в непосредственной близости за фокусом F отрицательного окуляра L2. Пучок лучей, падающий на L1 под углом ω, при наблюдении в окуляр попадает в глаз наблюдателя под углом ω', большим ω, чем и объясняется увеличивающее действие окуляра. f1 - фокусное расстояние объектива, f2 - фокусное расстояние окуляра.


Рис. 2. Двухлинзовые положительные окуляры: а - окуляр Гюйгенса; б -окуляр Рамсдена.


Рис. 3. Схема одного из современных многолинзовых широкоугольных окуляров.

С конца 19 века требования к полю зрения зрительных труб (особенно в военной оптике - например, для полевых биноклей и перископов) сильно повысились, и были разработаны широкоугольные окуляры с полем зрения 65-70°. В дальнейшем усложнение конструкций, увеличение числа линз и применение линз с несферическими (например, параболоидальными) поверхностями позволило создать окуляр с углами поля зрения до 100° и более (рис. 3). Параллельно с широкоугольными стали применяться сходные с ними по конструкции окуляры большой оптической силы, у которых отношение расстояния до выходного зрачка к фокусному расстоянию превышает 1. В сочетании с сильными апохроматическими объективами, особенно в микроскопах, используют т. н. компенсационные окуляры, рассчитанные так, что они исправляют свойственную таким объективам хроматическую разность увеличений. Часто применяются автоколлимационные окуляры (рис. 4), вблизи фокальной плоскости F которых располагают малую призмочку П. Она направляет свет от слабого источника * на перекрестие нитей, затем в объектив и далее на поставленное впереди плоское зеркало. От зеркала свет отражается и, проходя вновь через объектив, собирается в фокусе окуляра, где наблюдаются одновременно крест нитей и его изображение. Такие окуляры позволяют с большой точностью определить направление нормали к зеркалу, что бывает необходимо, например, в телескопических системах.


Рис. 4. Автоколлимационный окуляр.





Главная   |   Карта сайта   |   Справочник   |   Изготовители   |   Написать письмо


Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru