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 (См. Изображение оптическое) (его называют промежуточным), которое формирует Объектив или др. Предшествующая О. (по ходу лучей света) часть системы, например сочетание объектива и оборачивающей системы (См. Оборачивающая система). Большинство О. — положительны, т. Е. Собирают (сужают) проходящие через них пучки лучей света. По своему действию такие О. Сходны с Лупами, их располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось непосредственно за передней фокальной плоскостью О. (практически в этой плоскости).

В этих условиях О. Даёт мнимое изображение (дополнительно увеличивая его по сравнению с промежуточным), преобразуемое оптической системой глаза наблюдателя в действительное, которое проектируется на сетчатку глаза. Отличие положительного О. От лупы, связанное с его использованием в сложной системе, включающей объектив, состоит в значительно меньшей апертуре (См. Апертура) пучка попадающих в него лучей. Перемещение положительного О. Относительно промежуточного изображения (так, чтобы оно находилось перед фокальной плоскостью О.) превращает О. В проекционную систему, дающую действительное изображение объекта. Такое изображение нельзя наблюдать непосредственно визуально, но можно зафиксировать на экране или фоточувствительном слое.

Существуют специальные т. Н. Фотоокуляры и проекционные О., рассчитанные для работы в этом режиме (см., например, ст. Микропроекция, Микроскоп, раздел Основные узлы микроскопов). В строгом смысле их нельзя считать О. Оптические свойства О. Характеризуются. Фокусным расстоянием f' и определяемым f' угловым увеличением оптическим (См. Увеличение оптическое) Г' — отношением тангенса угла, под которым видно мнимое изображение в О., к тангенсу угла, под которым глаз без О. Видел бы на экране или фотослое промежуточное изображение, удалённое на т. Н. Расстояние наилучшего видения (для нормального глаза 250 мм). Углом поля зрения (См. Поле зрения) 2 ω' в пространстве изображений (углом между крайними лучами, выходящими из О.).

У положительных О. Расстоянием d от последней линзы О. До его выходного зрачка — даваемого О. 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 О. (с малым f) обладают специальной конструкцией, позволяющей выполнить это условие. Г' О. Равно 250/f ’, если f ‘ выражено в мм. Оно обычно заключено в пределах 5—20×, хотя в отд. Случаях либо достигает 40—60×, либо составляет всего 1,5—3×. От оптических свойств О. Зависят и общие характеристики включающей его оптической системы. Так, полное увеличение системы. Для зрительных труб и телескопов γ = F’'/f‘ (F' — фокусное расстояние предшествующей О. 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 tgω'/β. Первый о., примененный в 1609 Г. Галилеем (см. Зрительная труба), был простой отрицательной (рассеивающей) линзой. (С тех пор такие О. Носят название окуляров Галилея.) В них промежуточное изображение находится за О. (рис. 1), угол зрения и увеличение малы, действительное промежуточное изображение невозможно совместить с измерительной шкалой или сфотографировать, поэтому окуляры Галилея используются редко, главным образом в театральных биноклях. В середине 17 в. Х. Гюйгенс, а в конце 18 в. Английский учёный Дж. Рамсден сконструировали положительные о., применяемые до сих пор.

Каждый из них составлен из двух плоско-выпуклых 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 измерительных целей либо (при необходимости сфотографировать промежуточное изображение) фотопластинку или плёнку. Удовлетворительное качество изображения в окулярах Гюйгенса и Рамсдена обеспечивается исправлением хроматической разности увеличения (см.

Хроматическая аберрация), Астигматизма и комы (См. Кома), достигаемым эмпирическим подбором соотношения фокусных расстояний линз и величины воздушного промежутка между ними. С конца 19 в. Требования к полю зрения зрительных труб (особенно в военной оптике — например, для полевых биноклей и Перископов) сильно повысились, и были разработаны широкоугольные О. С полем зрения 65—70°. В дальнейшем усложнение конструкций, увеличение числа линз и применение линз с несферическими (например, параболоидальными) поверхностями позволило создать О. С углами поля зрения до 100° и более (рис. 3). Параллельно с широкоугольными стали применяться сходные с ними по конструкции О. Большой оптической силы (См. Оптическая сила), 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 О., рассчитанные так, что они исправляют свойственную таким объективам хроматическую разность увеличений. Часто применяются автоколлимационные О. (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 О., где наблюдаются одновременно крест нитей и его изображение. Такие О. Позволяют с большой точностью определить направление нормали к зеркалу, что бывает необходимо, например, в телескопических системах.

Лит. Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 2, М. — Л. 1952. Слюсарев Г. Г., Методы расчёта оптических систем, 2 изд., Л., 1969. Оптика в военном деле. Сб. Статей, под ред. С. И. Вавилова и М. В. Савостьяновой, 3 изд., т. 2 М. — Л., 1948. Г. Г. Слюсарев. 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, падающих на L1 по углом ω, при наблюдении в окуляр попадает в глаз наблюдателя под углом ω', бо́льшим 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. Рис. 4. Автоколлимационный окуляр..