Тестирование окуляра.

[Ernest]

Вот у вас в руках окуляр, как убедиться что с ним все в порядке, как сравнить с другими?

     Механика окуляра
Сначала имеет смысл разобраться с типовыми размерами окуляра (см. рис. 3)

• D - диаметр корпуса окуляра (с юбкой и наглазником, если он есть)
• D_y - световой (незакрытый механикой) диаметр глазной линзы (косвенно определяет величину поля зрения и вынос выходного зрачка - чем больше, тем лучше)

• D_f - диаметр полевой диафрагмы или световой диаметр полевой линзы, если диафрагма внутри (определяет линейный размер поля зрения окуляра)
• D_b - посадочный диаметр юбки окуляра с точностью до десятых долей мм (определят то, насколько точно окуляр будет сидеть в фокусере телескопа)
• L - продольный габарит окуляра
• S_f' - вынос выходного зрачка - положение изображения удаленной лампочки - заднего фокуса - от глазной линзы (определяет комфорт наблюдателя при наблюдении, чем больше, тем лучше)
• B - длина посадочной юбки окуляра
• Z - расстояние от полевой диафрагмы (передней фокальной плоскости окуляра) до посадочного торца окуляра - параметр парфокальности (определяет то, насколько совместим окажется этот окуляр с другими - будет или нет требовать перефокусировки при смене увеличения), эта величина может быть отрицательной, если фокальная плоскость ближе к глазу, чем опорный торец окуляра.
• К этому можно было бы добавить высоту и диаметр наглазника, дополнить оптический вынос выходного зрачка механическим (не от линзы, а от металла оправы)

Важной характеристикой является вес окуляра.

Качество сборки, внешний вид

При потряхивании окуляра он не должен издавать звуки подобные детской погремушке. Стуки из-за игры линз в зазорах если и должны быть - то едва слышными, глухими. Недопустимы глубокие царапины на механике окуляра, особено подозрительны сорванные шлицы резьбовых колец. В случае б/у - допустимы небольшие царапины на юбке окуляра - они образуются при зажиме в фокусере, их число косвенно свидетельствует о том как интенсивно использовался окуляр предыдущим владельцем. Обратите внимание на внутреннюю резьбу на юбке окуляра - она предназначена для светофильтров, резьба не должна быть замята - хорошо иметь при себе светофильтр для того, чтобы проверить, что она в порядке. Если это панкратик (zoom) переключение увеличения (фокусного расстояния) должны быть плавными, без приложения излишней силы - на больших увеличениях это будет постоянным источником проблем - будет сбиваться наведение. Линзы должны быть чистыми на отражение и на просвет - недопустимы любые сколы, глубокие царапины, пятнистая неоднородность просветляющих покрытий. Хорошо, когда окуляр комплектуется крышками на юбку и глазной конец - это предотвратит его замусоривание при хранении и переноске. Пластиковый футляр? - Тоже неплохо.

Механическое оформление

Наглазник должен быть с одной стороны удобным - подходящим под глаз - по своей форме, средней жесткости (слишком мягкий не даст зафиксировать глаз относительно выходного зрачка окуляра, слишком жесткий не купирует индивидуальные особенности глазной впадины наблюдателя). Наглазник должен хорошо защищать глаз от контакта с металлом оправы (дабы не обжечься при наблюдении на морозе) и от внешних источников света. Корпус окуляра должен быть хорошо окрашен толстой эмалью (опять же, чтобы не обжигать руки и лицо наблюдателя на морозе). Хорошо если цилиндр окуляра обрезинен - руки увереннее удерживают его в сумерках и ночью. Часто юбка окуляра имеет неглубокую кольцевую выборку - для того, чтобы окуляр не выскользнул из фокусера даже при не до конца зафиксированном винте. Но эта выборка замедляет процесс смены окуляра.

     Оптические характеристики
Важной характеристикой является угловое поле зрения окуляра 2w', его можно измерить непосредственно по схеме представленной на рис.1 Чем поле зрения больше, тем удобнее наблюдать в этот окуляр - в него просто больше видно.

Не менее важной характеристикой является фокусное расстояние окуляра f'_ок - от него непосредственно зависит увеличение телескопа: Г = f'_об/f'_ок Фокусное расстояние окуляра, как и любой другой оптики можно измерить по линейного увеличению - см. рис. 2. На рисунке показана и формула определения f' и величины, которые надо измерить для подстановки в формулу. Точность будет определяться тем, насколько точно будет измерен размер изображения тест-объекта и насколько большим по сравнению с фокусным будет расстояние L.

Блики и покрытия

Качество покрытий можно оценить по яркости бликов, которые дают линзы окуляра от точечного источника. Что-то вроде точечного источника (да хоть настольную лампу, солнце, фонарь) надо расположить за спиной и рассмотреть блики от этого источника возникающие на линзах окуляра, который надо повернуть к себе глазной линзой на фоне какой-нибудь темной ткани. При некотором взаимном положении глаза наблюдателя, окуляра и источника света можно увидеть целую вереницу разноцветных бликов уходящую как бы вглубь окуляра. Число бликов даст вам представление о сложности конструкции окуляра - их число равно числу оптических поверхностей. Часть бликов белесая - от склеек, часть цветная от просветленных поверхностей линз. Однослойные покрытия дают лиловый яркий блик, двухслойные - голубоватый или красноватый блик, многослойка может дать разные оттенки пурпурного и даже зеленоватого цвета. Хорошие покрытия дают блики одного оттенка. Разнобой в цветах - свидетельство проблем у производителя с нанесением просветляющих покрытий. Возможно он экономит - покрывает "многослойкой" только наружные поврехности для придания "благородного" цвета. Подозрительные покрытия, особенно в сочетании с многочисленностью поверхностей приведут к малоконтрастному изображению.

Потери света

Если посмотреть на белую хорошо освещенную стену частью через окуляр, частью поверх него, чтобы иметь возможность сравнить цвет и яркость стены в окуляре и без него, то можно оценить то насколько окуляр сильно поглощает свет, искажает его спектр. Окуляр с хорошими покрытиями и светлыми стеклами должен практически незаметно на глаз уменьшать яркость стены без искажения ее цвета. Если тон стены меняется в сторону теплого/холодного, а тем более желтеет - у окуляра есть проблемы со стеклами и покрытиями. Легко заметное на глаз потемнение куска стены видимой через окуляр также плохой показатель - окуляр теряет слишком много света.

"Мухи" и "духи"

Если наблюдать яркий объект вроде яркой звезды или планеты (на худой конец - недалекого фонаря), то некоторые окуляры с неудачным расположением поверхностей дают заметные назойливые концентрированные блики видимые в одном поле зрения с основным ярким объектом. Если вывести объект чуть в сторону от центра - эти блики или "духи" так-же смещаются с центра, часто в противоположную сторону. Более суетливы блики, который дает отражение световых пучков от роговицы глаза наблюдателя, а затем обратно в глаз. Эти блики очень быстро, как бы хаотично перемещаются по полю зрения. Их называют "мухами". И "духи" и "мухи" весьма неприятная особенность окуляра и обычно такие окуляры избегают использовать - изображение теряет контраст, наблюдения делаются психологически неприятными.

Рефлексы

Становятся видны, когда яркий объект выводится чуть-чуть из поля зрения. Некоторые окуляры с незачерненными нерабочими поверхностями линз, плохим чернением механики или просто неудачной светозащитой дают в этом случае длинную светлую полосу (форма может варироваться) через все поле зрения, что делает весьма затрудненным наблюдения туманностей вблизи ярких звезд.

Маскирование части поля зрения

Часто дешевые и реже дорогие сверхширокоугольные окуляры обладают высокой чувствительностью к положению глаза относительно глазной линзы окуляра. Чуть влево, чуть вправо и часть поля зрения широким пятном срезается и перестает быть видимой. Наблюдения с таким окуляром, особенно днем - сущее мучение, проще использовать более спокойные хоть и менее широкоугольные.

Виньетирование

Этот дефект изображения (потемнение края поля зрения) более характерен для светосильной оптики, но иногда проявляется и в окулярах в виде темноватой каймы у края полевой диафрагмы видимой при наблюдении в телескоп равномерно яркого источника типа неба или светлой стены.

     Аберрации
Остаточные аберрации окуляра в значительной степени способствуют потере резкости и контраста изображения, которое видно в окуляре. Аберрации "размывают" изображения звезд, делают незаметными малоконтрастные детали на дисках планет, Луны и Солнца. Аберрации более проявляются у длиннофокусных окуляров (менее критичны для короткофокусных), более широкоугольных окуляров и окуляров с вынесенным зрачком. Именно эти категории окуляров требуют особенного внимания на предмет тестирования аберраций.

Для тестирования следует вставить окуляр в телескоп и выбрать в качестве тест-объекта или яркую звезду ночью, или точечный объект типа далекой лампы накаливания фонаря вечером, или солнечный блик на электрическом изоляторе днем.

Зависимость от объектива

Аберрации окуляра очень чувствительны к относительному отверстию объектива совместно с которым он работает. Чем светосильнее объектив, тем сильнее проявляются собственные аберрации окуляра. Тестировать окуляр лучше на светосильном объективе, а использовать на объективе с большим относительным фокусным расстоянием.  Объектив для тестирования в части своих аберраций должен быть вне подозрений, лучше всего если тест-изображение светящейся точки будет сформировано качественным объективом микроскопа. Иначе можно не увидеть аберраций окуляра на фоне, например, полевой комы Ньютона или хроматизма рефрактора.

Полевые аберрации

Важными полевыми аберрациями являются хроматизм увеличения, кома, астигматизм и кривизна поля.

Хроматизм увеличения - обычная аберрация дешевых окуляров, приводит к окрашиванию изображения точки у края поля зрения - точка становится чуть вытянутой и окрашенной: синим-красным (первичный спектр) или зеленым-пурпурным (вторичный). Иногда такое несимметричное окрашивание наблюдается и в центре поля зрения - это либо следствие рефракции атмосферы (лучше тестироваться по звездам ближе к зениту, где этот эффект не проявляется), либо результат плохой юстировки объектива, либо перекосов линз в окуляре (при вращении окуляра в фокусере спектр вращается вместе с окуляром). Иногда за проявление хроматизма увеличения принимают цветную кромку по краю полевой диафрагмы, что может быть видна в совершенно приличных окулярах с полевой диафрагмой расположенной между его линзами.

Кома редко встречается в окулярах - звезды при сдвиге с центра поля зрения теряют симметричность и отращивают себе больший или меньший хвост в сторону от центра поля зрения (реже к центру). При использовании в Ньютонах и Шмидт-Кассегренах мы можем видеть такое поведение изображений звезд - но это кома самого объектива, а не окуляра. Кома окуляра свидетельствует об ошибке сборки окуляра, возможно один из компонентов был по небрежности расположен в ориентации обратной расчетной.

Астигматизм - наиболее обычная аберрация окуляра. Проявляется как бы в виде расфокусировки изображения на краю поля зрения, только эта расфокусировка (нерезкость) ни как не может быть компенсирована фокусером. Изображения звезд у края поля зрения в зависимости от положения фокусера вытягиваются то в одном то в другом направлении.

Кривизна - столь же обычна для окуляров. Проявляется в виде расфокусировки изображения на краю поля зрения, когда сфокусирована середина и наоборот - при сфокусированном изображении на краю поля зрения центр становится расфокусирован. Обычно одна из этих двух аберраций доминирует или полевой астигматизм, или кривизна поля зрения и именно они портят внешние 30-20% поля зрения в бюджетных окулярах. Но и самые дорогие окуляры имеют дефектную зону в 10-5% крайнем поясе поля зрения. Совершенно недопустимо проявление астигматизма/кривизны в пределах центральных 50% поля зрения.

Дисторсия - не столь важная для астрономических приложений аберрация, в чем то даже полезная. Это различие увеличения по полю зрения. Проявляется в виде искривления прямых линий (например геометрии элементов зданий, окон), сильная дисторсия сверхширокоугольных окуляров приводит к тому, что диски планет у края поля зрения перестают быть круглыми вытягиваясь в слабо вытянутый эллипс. Все это скорее эстетические дефекты изображения.

Апертурные аберрации мало характерны для окуляров, обычно это хроматизм положения и сферическая аберрация, которые приводят к появлению более-менее симметричных ореолов одинаковых по всему полю зрения. При хроматизме ореолы довольно яркие и окрашены в пурпурный цвет, при сферической - слабее не окрашены. В качественном окуляре не должно быть заметно никаких других следов апертурных аберраций, кроме аберраций и дифракции самого объектива. [/list]

Простая и эффективная методика проверки окуляра на предмет аберраций была предложена тут https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,30573.0.html (схему см. на рис. 4)