Выбор окуляров

Главная цель любого окуляра – собрать свет так, чтобы получилось четкое изображение. Трудность этого зависит от относительного фокуса телескопа – чем меньший относительный фокус телескопа, тем качественнее должен быть окуляр, поскольку свет будет попадать в него под большим углом. С телескопом, имеющим f/10, любой правильно изготовленный окуляр даст четкую картинку, а при f/4 четкость по всему полю зрения могут дать только лучшие образцы современных оптических схем.

Оптическая схема окуляра также определяет вынос его выходного зрачка (расстояние от линзы окуляра до глаза наблюдателя при четком изображении). Если наблюдатель носит очки, ему потребуется не менее 15-20 мм выноса зрачка, чтобы увидеть все поле зрения окуляра. В традиционных схемах, вынос выходного зрачка пропорционален фокусному расстоянию окуляра – меньше фокус, меньше вынос зрачка. Однако некоторые новые окуляры дают отличный вынос зрачка при коротких фокусных расстояниях.

Кроме этого, оптическая схема окуляра определяет видимое поле зрения. Это угловой диаметр изображаемого поля зрения, выражаемый в градусах дуги. Большая часть обычных окуляров имеют видимое поле зрения в пределах 40-50°. Истинное же поле зрения, то есть угловой диаметр области неба, которую видно в данный окуляр, можно найти, разделив видимое поле зрения на увеличение телескопа с этим окуляром. Например, предположим, нам дан телескоп с 200 мм апертурой, 2000 мм фокусным расстоянием и окуляр с фокусным расстоянием 20 мм и видимым полем 50°. Увеличение составит 2000 мм / 20 мм = 100х, а истинное поле зрения 50° / 100х = 0,5° или примерно один угловой диаметр полной Луны. Ранние конструкции (Рамсдена, Гюйгенса) и окуляры для микроскопов имеют видимое поле всего около 30°. Новые - 60° и даже больше. Если перейти с 30°-го окуляра на 60°-й при том же увеличении, можно увидеть вдвое большее поле. Некоторые наблюдатели не жалеют денег на сверхширокоугольные конструкции, дающие виды словно "из иллюминатора космического корабля".

Схемы окуляров

Окуляр Гюйгенса. Изобретен Христианом Гюйгенсом в XVII в. Эта двухэлементная схема считается устаревшей, но иногда встречается в окулярах (с обозначением "H"), поставляемых с дешевыми телескопами. Вынос зрачка и поле зрения малы. Модификация Рамсдена, появившаяся в XVIII в. работает гораздо лучше, но также устарела по современным меркам (хотя еще используется в некоторых микроскопах).

Окуляр Кельнера. Трехэлементный кельнер (и его близкие модификации – ахроматический рамсден "AR" и модифицированный ахромат "MA") считается самым недорогим окуляром для серьезных наблюдений. Он дает четкие яркие изображения на малых и средних увеличениях и лучше всего работает с малыми и средними телескопами. Имеет поле зрения около 40° и приемлемый вынос зрачка, хотя весьма малый при больших увеличениях.

Ортоскопический окуляр. В свое время четырехэлементный "ортоскоп" считался лучшим универсальным окуляром, но теперь он явно проигрывает по ширине поля зрения новым схемам. Ортоскопы имеют превосходную четкость, цветопередачу, контраст и больший вынос зрачка, нежели кельнеры. Ониособеннохорошидляпланетныхилунныхнаблюдений.

Окуляр Плёссла. Четырехэлементные плёсслы являются самой популярной на сегодня схемой, дающей отличное качество изображения, хороший вынос зрачка и видимое поле зрения около 50°. Высококачественные плёсслы имеют высокий контраст и хорошую четкость изображения по всему полю зрения. Хорошо подходят для любых наблюдений.

Окуляр Эрфле. Пяти- или шести элементные окуляры Эрфле оптимизированы для широкого видимого поля 60-70°. При малом увеличении дают впечатляющие виды звездных полей. При больших увеличениях начинает страдать четкость изображения по краю.

Сверхширокоугольные окуляры. Группа различных улучшенных схем, включающих 6 – 8 элементов и дающих поле зрения до 85° - настолько большое, что приходится вращать глазом, чтобы рассмотреть всю панораму (что, к слову, нравится не всем). Дополнительные линзовые элементы несколько увеличивают потери света в окуляре, но в остальном качество изображения этих окуляров очень высокое. Как, впрочем, и их цена.

Таким образом, выбор схемы окуляра заключается в том, чтобы решить, что планируется наблюдать, насколько важно безупречное качество картинки и большое поле зрения, и сколько можно за это все заплатить.

Существует несколько стандартов диаметра посадочных втулок окуляров -  0,965" (24,5 мм), 1,25" (31,75 мм) и 2" (50,8 мм). Самый маленький часто встречается на дешевых телескопах "из супермаркетов" или на телескопах почтенного возраста. Большинство любительских телескопов имеют втулки под диаметр 1,25”, а 2” характерны для высококачественных и больших телескопов, где можно получить широкое поле зрения.

Для целей выравнивания оптических осей телескопа и искателя, настройки полярной оси методом дрейфа, гидирования при астрофотографии, а также измерения малых углов, применяются окуляры с сеткой нитей или штрихов, обычно подсвеченных красным светодиодом регулируемой яркости.

Любой телескоп имеет предел увеличения, после которого картинка становится слишком размытой и темной. Это надо иметь в виду, выбирая окуляр. Увеличение рассчитывается делением фокусного расстояния объектива телескопа на фокусное расстояние окуляра. Соответственно, фокусное расстояние окуляра равно фокусному расстоянию объектива деленному на увеличение. Например, телескоп с 2000 мм фокусного расстояния с 20 мм окуляром даст 100х увеличение.

Максимальное полезное увеличение телескопа напрямую зависит от его апертуры. Больший телескоп собирает больше света и захватывает более широкий волновой фронт, давая более четкое изображение. Увеличение так же определяет диаметр выходного зрачка. Этот диаметр в мм можно получить делением апертуры телескопа в мм на увеличение. Или делением фокусного расстояния окуляра на относительно фокусное расстояние телескопа. Выходной зрачок должен быть меньше диаметра зрачка глаза наблюдателя, иначе часть света не попадет в глаз и просто потеряется. У молодежи диаметр адаптированного к ночному зрению зрачка составляет около 7 мм, с возрастом этот показатель снижается и для среднего возраста типичное значение 5 мм. С другой стороны, при выходных зрачках менее 1 мм начинается область "бесполезного увеличения", при котором изображение быстро ухудшается. Вот примерная таблица выбора увеличений:

Сколько же нужно окуляров? Немного. Можно долго наблюдать с одним длиннофокусным окуляром и одним короткофокусным, хотя рано или поздно захочется приобрести еще несколько для разных увеличений. К примеру, для телескопа с f/10 хорошим начальным набором будут окуляры на 25 мм и 9 мм, а потом его можно расширить чем-то вроде 15 мм и 6 мм. Имея несколько окуляров, можно рассчитывать на оптимальный подбор увеличения под конкретный объект. Начав с минимального увеличения при поисках объекта, можно поднимать его до тех пор, пока картинка не достигнет оптимума качества, начав деградировать при слишком большом увеличении. Можно также использовать двухкратную линзу Барлоу, которая вдвое поднимает увеличение любого окуляра. То есть вместо 3 мм окуляра можно взять 6 мм и 2х линзу Барлоу и получить то же самое увеличение. Имея такую линзу, можно уменьшить набор используемых окуляров, нужно лишь подобрать их фокусные расстояния так, чтобы они не относились друг к другу на множитель линзы Барлоу. Например, нет особой пользы от 2х линзы Барлоу в наборе окуляров 25 мм, 12 мм и 6 мм. Но если окуляры 25 мм, 15 мм и 10 мм, то линза Барлоу "добавит" к этому набору еще и 12,5 мм, 7,5 мм и 5 мм. Практически три дополнительных окуляра!

Имея набор окуляров и меняя их при наблюдениях объекта, было бы желательно (но не обязательно) не производить перефокусировку. Серии окуляров некоторых производителей являются парфокальными, т.е. обладающими одинаковыми положениями фокальных точек относительно посадочной втулки. Поэтому при их смене практически не требуется перефокусировка телескопа.