ОКУЛЯР
(от лат. oculus - глаз),
обращённая к глазу наблюдателя часть оптич. системы - зрительной трубы,
телескопа, бинокля, микроскопа и т. д.; служит для визуального рассматривания
действительного изображения оптического (его наз. промежуточным),
к-рое формирует объектив или др. предшествующая О. (по ходу лучей
света) часть системы, напр, сочетание объектива и оборачивающей системы.
Большинство
О.- положительны, т. е. собирают (сужают) проходящие ч-ерез 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 оптич. системой глаза наблюдателя в действительное,
к-рое проектируется на сетчатку глаза. Отличие положит. О. от лупы, связанное
с его использованием в сложной системе, включающей объектив, состоит в
значительно меньшей апертуре пучка попадающих в него лучей.
Перемещение положит. 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 фоточувствит. слое. Существуют спец. т. н. фотоокуляры и
проекционные О., рассчитанные для работы в этом режиме (см., напр., ст.
Микропроекция,
Микроскоп, раздел Основные узлы микроскопов); в строгом смысле их нельзя
считать О.
Оптич. свойства О. характеризуются: фокусным
расстоянием f' и определяемым f угловым увеличением оптическим
Г'-
отношением тангенса угла, под к-рым видно мнимое изображение в О., к тангенсу
угла, под к-рым 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 2 w' в пространстве изображений
(углом между крайними лучами, выходящими из О.); у положит. 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 спец. конструкцией,
позволяющей выполнить это условие.
Г' О. равно 250/f', если f выражено
в мм; оно обычно заключено в пределах 5-20 X , хотя в отд. случаях
либо достигает 40-60 X , либо составляет всего 1,5-ЗХ. От оптич. свойств
О. зависят и общие характеристики включающей его оптич. системы. Так, полное
увеличение системы: для зрит, труб и телескопов у = F'/f' (F' - фокусное
расстояние предшествующей О. части системы); для микроскопов у = (bГ'
((3 - линейное увеличение объектива). Поле зрения в пространстве объектов
- угловое 2со для зрит, труб и телескопов и линейное 2l для микроскопов
- выражается по формулам tg w = tgw'/y и 2l = f' tg w'/b
Первый О., применённый в 1609 Г. Галилеем
(см. Зрительная труба), был простой отрицат. (рассеивающей) линзой.
(С тех пор такие О. носят назв. окуляров Галилея.) В них промежуточное
изображение находится за О. (рис. 1), угол зрения и увеличение малы, действит.
промежуточное изображение невозможно совместить с измерит, шкалой или сфотографировать,
поэтому окуляры Га-
лилея используются редко, гл. обр. в театральных
биноклях. В сер. 17 в. X. Гюйгенс, а в кон. 18 в. англ, учёный Дж.
Рамсден сконструировали положит. О., 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 осн. 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 плёнку.
Удовлетворит, качество изображения в окулярах Гюйгенса и Рамсдена обеспечивается
исправлением хроматич. разности увеличения (см. Хроматическая аберрация),
астигматизма и комы, достигаемым эмпирич. 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 L
действие окуляра. f
Рис. 2. Двухлинзовые положительные
окуляры: а - окуляр Гюйгенса; 6 -окуляр Рамсдена.
Рис. 3. Схема одного из современных
многолинзовых широкоугольных окуляров.
С кон. 19 в. требования к полю зрения зрит,
труб (особенно в военной оптике - напр., 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 несферич. (напр., 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, у к-рых отношение расстояния до выходного зрачка к фокусному
расстоянию превышает 1. В сочетании с сильными апохроматич. объективами,
особенно в микроскопах, используют т. н. компенсационные О., рассчитанные
так, что они исправляют свойственную таким объективам хроматич. разность
увеличений. Часто применяются автоколлимационные О. (рис. 4), вблизи фокальной
плоскости F к-рых 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, напр., в телескопических
системах.
Рис. 4. Автоколлимационный окуляр.
Лит.: Тудоровский А. И., Теория
оптических приборов, 2 изд., ч. 2, М. -Л., 1952; С л ю с а р е в Г. Г.,
Методы расчёта оптических систем, 2 изд., Л., 1969; Оптика в военном деле.
Со. статей, под ред. С. И. Вавилова и М. В. Савостьяновой, 3 изд., т. 2,
М. -Л., 1948. Г. Г. Слюсарев.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я