Выбор окуляров для телескопа
Телескоп отличается от подзорной трубы или бинокля тем, что предполагает использование набора сменных окуляров. Таким образом наблюдатель получает свободу выбора увеличений и поля зрения - в зависимости от наблюдаемого объекта. Обычно приобретенных телескоп комплектуется одним или двумя окулярами, но этого мало, да и характеристики комплектных окуляров далеки от идеальных. Таким образом сразу после покупки или по мере приобретения некоторого наблюдательного опыта перед владельцем встает вопрос о подборе удобного набора качественных окуляров. Набора, который обеспечивал бы весь диапазон полезных увеличений и позволил бы использовать телескоп с максимальной эффективностью.Увеличение
Если на время забыть о линзах Барлоу и компрессорах, то фокусное расстояние окуляра f'ок (обычно измеряют в миллиметрах) установленного в телескоп с фокусным расстоянием объектива f'об однозначно связано с получаемым увеличением Г по следующей простой формуле:Г = f'об/f'ок (1)
Например, окуляр с фокусным 10 мм в телескопе с фокусным расстоянием 1000 мм обеспечит увеличение 1000/10 = 100 крат (100х).
Таким образом выбор фокусных расстояний в наборе окуляров для конкретного телескопа это в первую очередь выбор разумного набора увеличений.
Диапазон полезных увеличений телескопа
Если принять во внимание только дифракцию и ограниченный размер зрачка наблюдателя (без учета ряда ограничений о который пойдет речь ниже) полезные/эффективные увеличения телескопа лежат в диапазоне примерно от D/7 до 1.5·D, где D - диаметр апертуры объектива телескопа в миллиметрах.Например, для телескопа с диаметром объектива 100 мм (4") окуляры надо подбирать так, чтобы они обеспечивали увеличения примерно от 100/7 = 15х до 1.5·100 = 150х.
Замечание: далее по тексту увеличения будут выражаться через диаметр (в мм) апертуры телескопа: D/2 - увеличение равное половине диаметра в мм (для телескопа с апертурой 100 мм - 50 крат, или 50х).
Малые увеличения D/7..D/5 обеспечивают наблюдателя большими видимыми полями зрения, изображением максимальной яркости и они используются для поиска интересующих астрономических объектов и обзоров звездных полей. Средние увеличения D/3..D/2 - наиболее часто используются, в том числе для рассматривания так называемых объектов глубокого космоса: туманностей и галактик, многих звездных скоплений. Большие увеличения 1D..2D используются - для детального рассматривания ярких объектов вроде двойных звезд и планет с большим масштабом и подробностями - достижения максимального разрешения по достаточно ярким объектам. По мере роста увеличения уменьшается и яркость изображения, и поле зрения телескопа.
Диапазоны увеличений Г в зависимости от
входной апертуры D объектива телескопа
| D" | D мм | Гmin | Гmax |
| 2 | 50 | 7 | 75 |
| 3 | 76 | 10 | 114 |
| 4 | 102 | 15 | 150 |
| 5 | 127 | 18 | 190 |
| 6 | 152 | 22 | 230 |
| 7 | 180 | 25 | 270 |
| 8 | 203 | 30 | 300 |
| 9 | 228 | 33 | 350 |
| 10 | 254 | 36 | 380 |
| 12 | 304.8 | 45 | 460 |
| 16 | 406.4 | 60 | 600 |
| 18 | 457.2 | 65 | 680 |
| 20 | 508 | 70 | 750 |
В принципе, возможно использование увеличений немного выходящих за указанные в таблице диапазоны. Если увеличение меньшее, чем Гmin (его еще называют равнозрачковым) позволяет расширить поле зрения телескопа - то отчего бы и нет. Хотя в зеркальных телескпах (с центральным экранированием) увеличения меньше равнозрачкого чреваты виньетированием центра поля зрения. Увеличения большие чем 1.5D..2D также возможны при некоторых типах наблюдений, особенно при использовании рефракторов малых апертур. Мы обсудим это ниже.
Замечание: рекомендую при подборе увеличений и фокусных расстояний окуляров обратить внимание на Калькулятор
Выходной зрачок окуляра и телескопа
У телескопа есть входная апертура - диаметр световых пучков, с которыми работает объектив телескопа (или говоря шире - любого телескопического прибора, включая, такие как подзорная труба и бинокль). Если есть входная, то есть и выходная апертура - диаметр световых пучков на выходе из телескопа. Выходная апертура телескопа является входной апертурой для глаза наблюдателя или другого последующего оптического узла (например, объектива фотокамеры). Диаметры входной и выходной апертур телескопа связаны между собой и определяются так называемой апертурной диафрагмой телескопа. Обычно это оправа самого большого по диаметру оптического элемента - главного зеркала рефлектора, первой линзы рефрактора, линзового корректора Шмидт-Кассегрена, мениска Максутова и т.д.. Хотя порой апертурная диафрагма может быть спрятана внутри оптического прибора. Например, диагональное зеркало в схеме Ньютона может быть оптическим элементов ограничивающим реальную апертуру всего этого телескопа. Изображение апертурной диафрагмы в пространстве предметов (откуда падают световые лучи) - это входной зрачок телескопа и его диаметр - диаметр входной апертуры. Изображение апертурной диафрагмы в пространстве изображений (куда уходят световые лучи) - это выходной зрачок и его диаметр - диаметр выходной апертуры. Диаметр выходного зрачка d' очень важен при использовании телескопа и он связан с входной апертурой D и увеличением телескопа Г формулой:d' = D/Г или Г = D/d' (2)
С другой стороны, диаметр выходного зрачка может быть рассчитан как фокусное расстояние окуляра f'ок деленное на относительное фокусное расстояние объектива телескопа k (фокальное или F-число, отношение фокусного расстояния телескопа к его апертуре):
d' = f'ок/k (3)
Выходной зрачок телескопа при дневных наблюдениях можно увидеть как светлый кружок над глазной линзой окуляра.
Входная апертура оптики после окуляра должна быть согласована с диаметром и положением (выносом) выходного зрачка телескопа (окуляра). При визуальном наблюдении оптика после окуляра - глаз наблюдателя, зрачок которого должен быть по возможности совмещен с выходным зрачком телескопа и иметь больший диаметр, чем d'. Совмещение позволяет видеть без затенения (виньетирования) все поле зрения окуляра. А превышение диаметра зрачка глаза над выходным зрачком телескопа не дает потеряться (отсечься) лучам входной апертуры телескопа - то есть использовать полностью светособирающую способность телескопа.
Диаметр выходного зрачка, который получается при установке окуляра с тем или иным фокусным расстоянием - важен для понимания пригодности данного увеличения для наблюдений тех или иных астрономических объектов. Увеличение само по себе в этом плане менее показательно. Скажем, для телескопа с 60 мм апертурой 100х увеличение близко к предельному и его стоит применять большей частью по двойным звездам, рассматривания деталей рельефа Луны и т.п. В то время как для 12" телескопа (апертура 300 мм) такое увеличение скорее относится к среднему и применяется большей частью для наблюдений ярких и протяженных объектов дальнего космоса (дипов). А вот диаметр выходного зрачка более показателен в этом плане. Скажем, диаметр выходного зрачка в 2 мм одинаково пригоден для рассматривания компактных объектов дальнего космоса в телескоп с любой апертурой (скажем, 60 мм и 300 мм).
"Равнозрачковое увеличение" - минимальное увеличение телескопа?
Минимальное разумное увеличение телескопа определяется тем простым соображением, что диаметр выходного зрачка (выходной апертуры) телескопа d' не должен превышать диаметр зрачка наблюдателя. Ночью адаптированный зрачок глаза наблюдателя раскрывается до 6-8 мм, в среднем 7 мм. Поэтому минимальное увеличение (его еще называют "равнозрачковым"), при котором диаметр зрачка глаза наблюдателя равен диаметру выходных световых пучков, и составляет Г = D/7.Другое дело, что при увеличениях меньше равнозрачкового (яркость изображения при этом не падает!) может оказаться доступно большее поле зрения. И это часто оказывается важнее, чем желание использовать входную апертуру как можно полнее. Эффективная входная апертура в этом случает составит Dэфф = Г*dгл, где dгл - диаметр зрачка наблюдателя. Заметим так же, что днем размер зрачка наблюдателя сужается раскрывается до диаметра 2-4 мм (в зависимости от от яркости освещения) и "равнозрачковое" увеличение днем будет заметно больше ночного - D/2..D/4.
Назначение небольших увеличений близких к равнозрачковым и даже меньших - получить в окуляре максимально большое видимое на небе поле зрения при максимальной яркости изображения. Это полезно для более легкой ориентации, поисковых работ, иногда - для того чтобы вместить в поле зрения очень уж большие объекты вроде кометы, туманности "Калифорния", туманности Андромеды (М31) и т.п. Особенно эти увеличения бывают интересны при наблюдениях протяженных диффузных туманностей с использованием узкополосных дипскай фильтров.
Естественное ограничение на совсем уж малые увеличения связаны с центральным экранированием зеркальных и особенно зеркально-линзовых телескопов и диаметром посадки для окуляра. При использовании увеличения много меньшего "равнозрачкового" растет диаметр выходного зрачка и в том числе диаметр его экранированной части. При больших значениях экранирования и совсем уж малых увеличениях возможна ситуация, когда размер изображения экранированной зоны (ε*D/Г) может оказаться сравним с диаметром зрачка наблюдателя (особенно при дневных наблюдений), что может привести к аномальному центральному виньетированию поля зрения (возникновению потемнения в центре поля зрения). Так что использование увеличений меньше равнозрачкового в зеркальных и зеркально линзовых телескопах следует употреблять с осторожностью. В рефракторах такого ограничения нет. Но в обоих случаях "равнозрачковое увеличение" может оказаться недостижимым если посадка окуляра имеет недостаточный диаметр (см. ниже "Ограничения со стороны доступного поля зрения").
Разрешающее - максимальное увеличение телескопа
Верхняя граница рациональных увеличений или "разрешающее увеличение" была определена эмпирически и связана с влиянием дифракции и предельного разрешения глаз. При росте увеличения уменьшается размер выходного зрачка телескопа и оказалось, что наивысшее разрешение достаточно ярких объектов достигается при выходных зрачках диаметром d'min около 0.7 мм. При нормальной остроте зрения дальнейший рост увеличения не приводит уже к лучшей видности деталей, но уменьшает их общее число ввиду уменьшения поля зрения. По известной формуле предельного разрешения телескопа 140"/d легко прикинуть разрешение по Релею для глаза при входной для него апертуре 0.7 мм - он составит 200 угловых секунд, то есть больше 3 угл. минут и очевидно, сильно не дотягивает до предела зоркости для нормального человеческого глаза (обычно его полагают втрое меньшим примерно равным 1 угл. минуте). При нормальной остроте зрения такое увеличение уже мешает восприятию изображения - рыхлое, мутное и неяркое изображение создает иллюзию уменьшения детализации. Применив еще раз формулу связи диаметров зрачков и увеличения получим Гmax = D/d'min = D/0.7 = 1.4·D. Увеличения большие, чем 1.4·D, имеют смысл при пониженной остроте зрения наблюдателя и при наблюдениях сравнительно ярких и контрастных объектов. Следует также помнить что чем больше увеличение, тем тусклее изображение.Назначение разрешающего увеличения - дать возможность наблюдателю рассмотреть в мельчайших деталях двойные звезды, диски планет, поверхность Луны. Обычно полезно иметь пару окуляров для двух разрешающих увеличений, скажем 1.4·D и более комфортное 1.8·D. При наблюдении тусклых объектов (планетарные туманности) или сильном влиянии турбулентности следует уменьшать используемое максимальное увеличение до 1·D.
Проницающее увеличение
Иногда говорят об особой роли так называемого "проницающего" увеличения, которое достигается при выходных зрачках диаметром 1.5-2 мм, то есть D/1.5..D/2, при котором как будто достигается наивысшее проницание (видны самые тусклые звезды) телескопа. При таких выходных зрачках предел дифракционного разрешения (140/dвых) примерно равен предельным разрешительным возможностям среднего глаза. За теоретическим обоснование этого факта, как и других изложенных здесь рекомендаций, советую обратиться к "Астрономической Оптике" Д.Д.Максутова. Проницающее увеличение применяется по шаровым и "тесным" рассеянным скоплениям, спутникам планет и т.п.Рекомендуемый ряд увеличений и фокусных расстояний окуляров
Таким образом при нормальном зрении наблюдателя вырисовывается следующий ряд рекомендуемых увеличений для астрономических наблюдений:D - входная апертура телескопа в мм:
- D/5..D/7 - равнозрачковое, оно-же обзорное, поисковое под ночной выходной зрачок от 5 до 7 мм (при дневных наблюдениях D/4..D/5 под выходной зрачок 4-5 мм). Это увеличение для достижения максимального поля зрения и яркости ночной "картинки" с минимальным увеличением. При его использовании картинка насыщенна множеством объектов попадающих в поле зрения и выглядит особенно контрастной. Но повышенная яркость фона "убивает" - делает неразличимыми - тусклые протяженные объекты, особенно при наличие световой вуали из-за засветки неба. Это увеличение может быть эффективно использовано для наблюдений протяженных туманностей в сочетании с узкополосными дипскай-фильтрами. Еще меньшие увеличения, если они способствуют росту наблюдаемого поля зрения, вполне возможны. Но следует помнить, что при этом зрачок глаза наблюдателя обрезает часть света собранного входной апертурой телескопа и ее использование становится менее эффективным. Кроме того, в зеркальных телескопах при сверхмалых увеличениях возможно затенение (экранирование) центральной части изображения. Например, для 110 мм Ньютона 1:6 равнозрачковое ночное увеличение составит 110/7 = 16х и может быть обеспечено окуляром с фокусным расстоянием 6*7 = 42 мм
- D/3 - 1-е дипскайное под выходной зрачок диаметром 3 мм. Это наиболее часто используемое увеличение по большинству популярных дипскай-объектов вроде объектов из каталога Мессье, Кадвела и Гершеля. Для 150 мм 1:10 Максутова-Кассегрена дипскайное увеличение будет равно 150/3 = 50х и может быть обеспечено окуляром с фокусным расстоянием 10*3 = 30 мм.
- D/2 - 2-е дипскайное под выходной зрачок 2 мм. Это рабочее увеличение по компактным галактикам и туманным образованиям на пределе проницания телескопа, рассматривания тонкой структуры ярких диффузных туманностей (вроде М42). Например, для 12" Шмидт-Кассегрена (входная апертура 305 мм, относительное отверстие 1:10) проницающее дипскайное увеличение составит 305/2 = 152х, и оно обеспечивается окуляром 10*2 = 20 мм.
- 0.7·D - проницающее увеличение с выходным зрачком диаметром 1.4 мм. Оно наиболее эффективно для разрешения на звезды шаровых и компактных рассеянных скоплений, наблюдений умеренно протяженных планетарных туманностей, деталей самых ярких из галактик и т.п. Например, проницающее звездное увеличение для 10" (254 мм) Добсона 1:4.5 составит 0.7*254 = 180х, что может быть обеспечено окуляром с фокусным расстоянием 1.4*4.5 = 6.3 мм
- 1·D - Лунное - выходной зрачок диаметром 1 мм. Это вспомогательное "планетное" увеличение, которое может быть использовано при наблюдениях планет и их спутников в телескопах больших апертур (особенно в условиях реальной атмосферы), для разрешение на звезды скоплений составленных из тесно расположенных тусклых звезд, рассматривания компактных планетарных туманностей, идентификации тусклых звездообразных объектов типа Плутона, детальных наземных наблюдений, обзора дисков Луны и Солнца. Например, при входной апертуре 115 мм (4.5") Лунное увеличение апохромата 1:7 составит 115х, что достигается использованием окуляра с фокусным расстоянием 7 мм.
- 1.4·D - 1-е планетное или разрешающее под выходной зрачок диаметром 0.7 мм (=1/1.4) - рабочее "планетное" увеличение, которое обычно используют при наблюдениях двойных звезд, деталей на дисках планет и поверхности Луны, спутников Урана и Нептуна. Например, при входной апертуре рефрактора 70 мм с отн. отверстием 1:10 разрешающее увеличение составит 1.4*70 = 98 крат, что достигается окуляром с фокусным расстоянием 0.7*10 = 7 мм.
- 2·D - 2-е планетное или предельное под выходной зрачок диаметром 0.5 мм (1/2). Оно актуально большей частью на небольших по апертуре телескопах при технических работах связанных с юстировкой, разрешением предельных двойных звезд иногда для рассматривания контрастных деталей ярких планет (Меркурий, Марс, кольцо Сатурна, детали терминатора Луны). Еще большие сверхувеличения не возбраняются, но их применение дает слишком тусклое и малоконтрастное изображение, очень уж маленькое поле зрения и не добавляет новых деталей. Но сверхувеличения могут быть полезны для слабовидящих. Например, для телескопа с входной апертурой 200 мм (8") предельное увеличение составит 2*200 = 400 крат.
| Увеличение | Назначение | 1:4 | 1:4.5 | 1:5 | 1:6 | 1:10 | 1:14 |
| Равнозрачковое, поисковое | Поиск, обзор, "широкие" туманности | 20-24 мм | 22-32 мм | 25-40 мм | 30-40 мм | 40-50 мм | 40-50 мм |
| 1-е дипскайное | Объекты Мессье и т.п. | 12 мм | 13.5 мм | 15 мм | 18-20 мм | 30-32 мм | 40 мм |
| 2-е дипскайное | Туманности и яркие галактики | 8 мм | 9 мм | 10 мм | 12-13 мм | 20 мм | 25-28 мм |
| Проницающее | Мелкие галактики, планетарки и звездные скопления | 5.5-6 мм | 6.3 мм | 7 мм | 8-9 мм | 14 мм | 20 мм |
| Лунное | Обзор диска Луны, Солнца, спутников планет | 4 мм | 4.5 мм | 5 мм | 6 мм | 10 мм | 14 мм |
| 1-е планетное | Детали планет, Луны и Солнца | 2.8 мм | 3 мм | 3.8 мм | 4.5 мм | 7 мм | 10 мм |
| 2-е планетное | Двойные звезды, юстировка | 2 мм | 2.3 мм | 2.5 мм | 3 мм | 5 мм | 7 мм |
Следует отметить, что эти рекомендации не являются абсолютными. В зависимости от наблюдателя (его опыта и особенностей зрения), условий наблюдения (уровень засветки, состояния атмосферы), конкретного наблюдаемого объекта (компактный/протяженный, яркий/тусклый), состояния инструмента оптимальные фокусные расстояния окуляров могут сильно смещаться от указанных в этой таблице. Вступают в действие и другие часто решающие ограничения. Рассмотрим их далее по порядку.
Ограничения связанные с относительным отверстием объектива телескопа
Относительное отверстие объектива это отношение его диаметра (апертуры) D к фокусному расстоянию f'об. Обычно удобнее говорить об обратной величине k = f'об/D - относительном фокусном расстоянии объектива (F-number).Для телескопа с очень большим относительным фокусным расстоянием k = 14 (нормально для Кассегренов с малым экранированием) фокусное расстояние окуляра для обеспечения равнозрачкового увеличения составит f' = d·k = 7·14 = 98 мм! Увы, окуляров с таким большим фокусным расстоянием на рынке не сыщешь. Обычно, самые длиннофокусные окуляры это 40-50 мм. Так что приходится ограничивать свои аппетиты и возможные видимые поля зрения в таких телескопах.
И наоборот, для телескопа с коротким относительным фокусным расстоянием k=4 ("быстрые" Ньютоны) для получения т.н. "разрешающего увеличения" потребуется фокусное расстояние окуляра f' = d·k = 0.7·4 = 2.8 мм. "Маловато будет!" Без дополнительных оптических элементов типа линзы Барлоу не обойтись - а они не всегда желательны (особенно при наблюдениях планет).
Оптимально для подбора окуляров иметь относительное фокусное расстояние объектива телескопа равного 6-7. В таком случае получается полноценный набор окуляров с вполне доступным набором фокусов примерно от 5 до 50 мм.
Ограничения связанные с типом телескопа
Рефракторы с хорошей коррекцией аберраций, такие как "длинные" ахроматы и хорошо сделанные и отъюстированные апохроматы характеризуются минимальным светорассеиванием и высоким базовым контрастом изображения, минимальными дифракционными и тепловыми артефактами. На таких телескопах чаще возможно эффективное использование высоких и сверхвысоких увеличений или по другому - короткофокусных окуляров. Окуляров с минимальным собственным светорассеиванием (что прежде всего достигается минимализмом дизайна - минимумом линз), наилучшей коррекцией аберраций прежде всего в центре поля зрения. Достижением экстремально широкого поля зрения и особенно удобного выноса выходного зрачка возможно стоит пожертвовать ради достижения наивысшего контраста изображения.Зеркальные и зеркально линзовые телескопы, которые, напротив, характеризуются повышенным светорассеиванием, пониженным контрастом изображения, повышенной яркостью периферии дифракционного изображения (колец, лучей), склонны к разъюстировке, замедленной тепловой стабилизации и повышенному уровню остаточных аберраций. На таких (особенно при большой апертуре) телескопах использование предельного увеличения в 1.5D-2D часто оказывается не эффективным также как и применение классических окуляров с их минимальным светорассеиванием (и высоким контрастом). Тут более приоритетным оказывается использование особо широкоугольных окуляров, окуляров с комфортным выносом выходного зрачка. Повышенное светорассеивание/бликование многолинзовых окуляров становится не столь важным на фоне собственных проблем телескопа.
Некоторые телескопы характеризуются фиксированным типом наблюдаемых объектов, что резко сужает диапазон полезных увеличений. Наиболее красноречивым примером являются солнечные хромосферные телескопы с эффективными выходными зрачками 0.7-1.5 мм.
Ограничения со стороны доступного поля зрения
Наиболее распространенные стандартные диаметры окулярной трубки телескопа 1.25" и 2" (это диаметры внутренних отверстий фокусера в которое вставляется по гладкой цилиндрической посадке окуляр).Если у телескопа окулярная трубка 2" - это хорошо, поскольку с переходником 2"/1.25" он пригоден и для окуляров стандарта 1.25".
Окуляр стандарта 2" позволяет использовать окуляры с диаметром полевой диафрагмы Dп до 45 мм. Если владелец телескопа ориентирован на относительно дешевые не широкоугольные окуляры (поле зрения 2w' = 45 градусов) то максимальный по фокусному расстоянию окуляр, который он может использовать будет f' = 57.3·Dп/2w' = 57.3 мм. Для более дорогих и широкоугольных окуляров (2w' = 65 градусов) максимальное фокусное расстояние уже будет около 40 мм, а для сверхширокоугольных (2w' = 80 градусов) не более 32 мм.
Для владельца телескопа стандарта 1.25" (максимальная по диаметру полевая диафрагма окуляра около 25-27 мм) значения максимальных фокусных расстояний будут меньше. Для ординарных окуляров - 32 мм, для широкоугольников - 22 мм, для сверхширокоугольных окуляров не более 18 мм. Соответственно одним ограничением на фокусное расстояние окуляра и увеличение телескопа - больше.
Недостаточная аберрационная коррекция объектива телескопа и турбуленция
При серьезных остаточных аберрациях объектива телескопа становятся бесполезными большие разрешительные увеличения. Если ваш телескоп сомнителен по качеству коррекции ограничьтесь в покупках короткофокусных окуляров - от них не будет проку. Многие так называемые "короткие ахроматы" и очень уж "быстрые" Ньютоны сомнительного происхождения не дают возможности с пользой применять увеличение больше 1·D.Атмосферная турбулентность (быстрое перемешивание разных по температуре слоев воздуха) столь обычная в средних широтах при смене давления и проч. погодных катаклизмах так-же ограничивает приемлемые увеличения сверху (увеличения более 200-250х), часто тем более эффективно, чем больше диаметр апертуры.
Физиология зрения
Очень уж короткофокусные простые окуляры характеризуются небольшим (менее 5 мм) выносом выходного зрачка. То есть наблюдатель вынужден близко (иногда вплотную!) придвигать свой глаз к глазной линзе окуляра. Это вызывает ряд отрицательных моментов: ощущение дискомфорта от контакта ресниц с оптикой и механикой окуляра, быстрое загрязнение глазной линзы и таким образом повышенное светорассеивание на ней - потеря контраста изображения, запотевание глазной линзы влагой глаза в морозную погоду, известные трудности для тех, кто вынужден даже при наблюдениях использовать коррегирующую оптику (например очки для компенсации астигматизма).Таким образом, возникают трудности, часто делающие невозможным использование окуляров с малым выносом выходного зрачка (а они обычно самые короткофокусные). Часто эта критически важная характеристика не дается в техническом описании окуляра (вынос выходного зрачка). "Опасные" в этом плане окуляры хорошо выделяются малым (3-5 мм) диаметром окошка глазной линзы, стоит иметь ввиду описанные выше проблемы и по-возможности избегать их.
Использование линз Барлоу
При использовании окуляра после линзы Барлоу его фокусное расстояние как-бы уменьшается во столько раз, какова кратность используемой линзы Барлоу. И соответственно растет увеличение телескопа. Линзу Барлоу используют в том числе и для преодоления описанных физиологических проблем при использовании очень уж короткофокусных окуляров. Действительно 10 мм симметричный окуляр с вполне еще приемлемым выносом выходного зрачка 6-7 мм, при использовании 2х линзы Барлоу получает эффективное фокусное расстояние 5 мм при сохранении (и даже небольшом увеличении) этого еще комфортного выноса выходного зрачка!Кроме того хорошая линза Барлоу позволяет преодолевать еще одно ограничение связанное со слишком уж большими относительными отверстиями быстрых Ньютонов. Действительно рефлектор с относительным 1:4.5 после установки 2х линзы Барлоу получает вполне благоприятное для многих окуляров относительное отверстие 1:9.
Отсюда вывод: линза Барлоу часто оказывается эффективна для преодоления ряда трудностей в использовании окуляров, особенно короткофокусных и может заменить один-два короткофокусника. Например, пара окуляров с фокусными 10 мм и 7 мм при использовании 2х линзы Барлоу как бы дополняются виртуальными окулярам с фокусными 5 мм и 3.5 мм. Что приводит к "размножению" окуляров посредством линзы Барлоу.
К сожалению, использование линз Барлоу имеет свои ограничения. Если двукратные линзы работают как правило весьма недурно, то нетелецентричные 3х и особенно 4х довольно сильно ломают ход лучей и вносят заметные особенно по полю искажения в качество изображения, приводят к виньетированию и даже обрезанию поля зрения. Во многих отношениях лучше использовать окуляры в конструкции которых уже есть встроенные компоненты типа линзы Барлоу (отрицательный компонент до полевой диафрагмы).
Самый короткофокусный окуляр для получения максимального увеличения
Для качественных телескопов с малыми апертурами до 127 мм (и соответственно мало подверженных влиянию атмосферы) для наблюдения планет и двойных звезд имеет смысл покупка качественного окуляра с фокусным расстоянием k/2, где k - относительное фокусное расстояние объектива телескопа (k = f'/D). При наличие монтировки с часовым двигателем это должен быть окуляр обеспечивающий максимальный контраст изображения, то есть что-то простое вроде симметричного (Плёсла), ортоскопического или моноцентрического дизайна. Для телескопов со средними апертурами до 8" или малыми, но с небольшими проблемами в коррекции аберраций имеет смысл вкладываться в аналогичный разрешающий окуляр с фокусным расстоянием 0.7·k. Для телескопов с большими апертурами (от 10") самый дорогой разрешающий окуляр стоит брать с фокусным расстоянием порядка k, причем с поправкой в сторону увеличения, если обнаруживаются существенные дефекты в коррекции аберраций.Фокусные расстояния для окуляра максимального
увеличения при идеальной оптике телескопа(*)
| Апертура | 1:4 | 1:4.5 | 1:5 | 1:6 | 1:8 | 1:10 | 1:15 |
| до 127 | 2 мм | 2.3 мм | 2.5 мм | 3 мм | 4 мм | 5 мм | 8 мм |
| до 8" | 3 мм | 3.5 мм | 3.5 мм | 4 мм | 6 мм | 7-8 мм | 10 мм |
| свыше 10" | 4 мм | 4.5 мм | 5 мм | 6 мм | 8 мм | 10 мм | 15 мм |
В принципе, такие же фокусные расстояния можно предложить при выборе максимального увеличения для любителей "дипскай" наблюдений (на таких увеличения можно рассматривать шаровые скопления и некоторые другие объекты дальнего космоса). При этих наблюдениях важной характеристикой окуляра является широкоугольность, то есть следует ориентироваться на сложные дорогие окуляры, при том, что это увеличение будет использовано очень нечасто. Тут я бы рекомендовал такой практический подход. Указанное максимальное увеличение получать с двукратной линзой Барлоу со сверхширокоугольным дорогим окуляром, у которого фокусное расстояние вдвое больше, чем требуется для получения максимального разрешающего увеличения. Этот окуляр без ЛБ будет использоваться как основной для получения проницающего увеличения и будет одним из самых часто используемых в вашем наборе.
Фокусное расстояние поискового и обзорного окуляра
Как указано выше имеет смысл ориентироваться на выходные зрачки порядка 5-6 мм, то есть фокусные расстояния 5·k-6·k. Но тут есть нюансы. Обзорные и тем более поисковые увеличения гонятся прежде всего за максимально достижимыми в заданном конструктиве фокусера телескопа полями зрения, а не максимальным использованием апертуры телескопа. То есть ничего страшного не случится, если при максимальном использовании размеров фокусера (1.25" или 2") окуляр с максимальной в этих размерах полевой диафрагмой выдаст выходной зрачок диаметром 8 мм или даже 10-12 мм! За видимость большего поля зрения не страшно заплатить меньшим проницанием и обрезанием зрачком наблюдателя части входной апертуры. Так что фокусное расстояние поискового окуляра определяется стандартом окулярной трубки телескопа и угловым полем зрения окуляра:Фокусное расстояние обзорно-поискового
окуляра в зависимости от его поля зрения
и стандарта фокусера
| угл. поле | 1.25" | 2" |
| (град.) | (27 мм) | (45 мм) |
| 100 | 15 мм | 26 мм |
| 82 | 19 мм | 32 мм |
| 70 | 22 мм | 37 мм |
| 65 | 24 мм | 40 мм |
| 52 | 30 мм | 50 мм |
| 40 | 39 мм | 65 мм |
Взаимодополнительность окуляров в наборе
При выборе окуляров для своего набора следует иметь ввиду их взаимное влияние. На что тут следует обратить внимание прежде всего:- равномерность шкалы увеличений которая достигается этими окулярами
- фокусные расстояния окуляров в свою линейку следует подбирать ориентируясь на некоторый шаг фокусных расстояний. То есть, если расставить окуляры по длине фокусного расстояния, то значения фокусных расстояний соседних окуляров отличались бы примерно на один и тот же процент - как числа в геометрической прогрессии. К примеру, при шаге 1.5 (50% прирост фокусного расстояния) начиная с 5 мм окуляра (для обеспечения 2D увеличения в телескопе 1:10) получим следующую линейку фокусных: 7.5 мм, 11 мм, 17 мм, 25 мм, 38 мм. А при шаге (множителе) 2. получим более редкую линейку всего из 4-х окуляров с фокусными 5 мм, 10 мм, 20 мм, 40 мм В этом случае у нас не будет конкурирующих по увеличению (лишних) окуляров и, наоборот, слишком больших промежутков между увеличениями, которые мешают подбору оптимального увеличения для наилучшей видимости конкретного объекта наблюдений, в конкретных условиях. - равномерность в изменении видимых полей зрения которая достигается этими окулярами
- при смене окуляров меняется не только увеличение, но и поле зрения телескопа (оно равно угловому полю зрения окуляра деленного на увеличение). И при наблюдении протяженного объекта хотелось бы чтобы он был хорошо вписан в поле зрения телескопа. Обычно рекомендуют иметь поле зрения телескопа в 3-4 раза больше чем угловые размеры объекта наблюдения (это правило не работает в случае наблюдений планет). Поэтому следует стремиться к тому, чтобы все окуляры в вашем наборе давали бы более-менее равномерное изменение поля зрения телескопа. То есть, чтобы произведение углового поля зрения окуляра на фокусное расстояние (именно эта величина - назовем ее фактор поля зрения - линейно связана с видимым полем зрения в телескопе) менялось в ряду ваших окуляров более-менее равномерно без слишком маленьких и слишком больших промежутков. Если в наборе окуляров угловые поля зрения одинаковы, то мы просто подбираем фокусные расстояния как описано пунктом выше. Если нет, то в комплектацию набора придется внести учет поля зрения. Например, пусть самым короткофокусным в нашем наборе будет 5 мм окуляр с 60 градусным полем зрения. Его фактор поля зрения будет равна 5*60 = 300. Выбираем множитель 2. для нашего ряда окуляров (поля зрения телескопа при использовании соседних по фокусному расстоянию окуляров меняется вдвое). Стало быть следующий окуляр должен иметь фактор поля зрения равный 2*300=600. Если мы на роль следующего окуляр выбираем 82-градусник, то получится, что его фокусное расстояние будет 600/82 = 7.3 мм. Для следующего окуляра фактор поля зрения будет равен 2*600 = 1200. Путь это будет 100-градусный окуляр, тогда требуемое фокусное расстояние у него должно было бы быть 1200/100 = 12 мм. Следующий окуляр должен иметь фактор поля зрения 2*1200 = 2400 и при 82-градусном исполнении его фокусное расстояние может быть 2400/82 = 30 мм. - Парфокальность
- при подборе набора окуляров стоит обратить внимание на их парфокальность - то есть одинаковое положение переднего фокуса относительно опорной плоскости корпуса окуляра (которой он контачит с торцом окулярной трубки при установке в телескоп), в этом случае при смене окуляра (увеличения) наблюдателю не понадобится большая перефокусировка, что сделает наблюдения более удобными. Обычно окуляры одной линейки одного производителя парфокальны. А вот собирая с бору по сосенке (разные производители и различные линейки) любителю астрономических наблюдений имеет смысл самому обращать внимание на параметр парфокальности (расстояние от опорной плоскости корпуса окуляра до его переднего фокуса) подбираемых окуляров, подбирая окуляры примерно равные по этому параметру. Если в наборе есть 1.25" и 2" окуляры, то желательно, чтобы разница в их параметре парфокальности была равна высоте фланца используемого 2"-1.25" адаптера (той высоте на которую он приподнимает 1.25" окуляры относительно посадки 2" окуляров). То есть желательно чтобы параметр парфокальности ваших 2" окуляров по сравнению с 1.25" окулярами был меньше на высоту фланца адаптера.
Назад к оглавлению статей