Oküler

Oküler diğer adıyla göz merceği, mikroskop, teleskop vb. sistemlerde kullanılan gözün hemen önündeki genelde akromatik mercek grubudur. Asıl amacı önündeki mercek sisteminin renk ve şekil alanlarındaki kusurlarını asgariye indirerek kullanıcıya net bir görüntü sağlamak görüntü kalitesini arttırmadır.

Farklı türde göz mercekleri koleksiyonu.

Bir göz merceği veya oküler mercek , teleskoplar ve mikroskoplar gibi çeşitli optik cihazlara takılan bir mercek türüdür. Objektif mercek veya aynadan farklı olarak bir kimse cihaza baktığında genellikle göze en yakın olan mercek olduğu için bu şekilde adlandırılmıştır. Objektif lens veya ayna ışığı toplar ve bir görüntü oluşturmaya odaklanmaya getirir. Göz merceği ise bu görüntüyü büyütmek için objektifin odak noktasına yakın yerleştirilir. Büyütme miktarı, göz merceğinin odak uzaklığına bağlıdır.

Bir göz merceği, bir uçta bir "tüp sonunda" bulunan bir mahfaza içinde birkaç " mercek elemanından" oluşur. Tüp ucu, bağlı olduğu aletin özel bir açıklığına uyacak şekilde şekillendirilmiştir. Göz merceği hedefe daha yakın ve daha uzağa hareket ettirilerek görüntü odaklanabilir. Çoğu alet, oküleri doğrudan manipüle etmeye gerek kalmadan, okülerin monte edildiği şaftın hareketine izin veren bir odaklama mekanizmasına sahiptir.

Dürbünün göz merceği genellikle dürbün içine kalıcı olarak monte edilir ve önceden belirlenmiş bir büyütme ve görüş alanına sahip olmalarına neden olur. Ancak teleskoplar ve mikroskoplar ile göz mercekleri genellikle birbirinin yerine kullanılabilir. Göz merceğini değiştirerek, kullanıcı görüntülenen şeyi ayarlayabilir. Örneğin, bir teleskopun büyütmesini artırmak veya azaltmak için göz mercekleri sıklıkla değiştirilir. Okülerler ayrıca farklı görüş alanları ve onlara bakan kişi için farklı derecelerde göz rahatlığı sunar.

Mercek özellikleri

25 mm'lik bir Kellner mercek

Okülerleri karşılaştırırken ve hangi merceğin ihtiyaçlarına uygun olduğuna karar verirken, bir optik alet kullanıcısının bir okülerin çeşitli özelliklerini değerlendirmesi muhtemeldir.

Giriş açıklığı mesafesinin tasarısımı

Okülerler, giriş açıklığı her zaman sistemin dışında yer aldığı optik sistemlerdir. Bu giriş açıklığı belirli bir mesafe (yani bu mesafe için minimum sapma ile) için optimum performans için tasarlanmalıdırlar. Kırıcı bir astronomik teleskopta giriş mesafesi objektif ile aynıdır. Bu, göz merceğinden birkaç fit uzakta olabilir; oysa bir mikroskop mercek ile giriş mesafesi objektifin arka odak düzlemine yakındır, mercekten sadece birkaç inç uzaktadır. Mikroskop göz mercekleri, teleskop merceklerinden farklı şekilde düzeltilebilir; ancak çoğu teleskop kullanımı için de uygundur.

Öğeler ve gruplar

Elementler, basit mercekler veya "tekliler" ve çimentolu (yapıştırmalı) ikililer veya (nadiren) üçlüler olarak gelebilecek bireysel merceklerdir. Lensler çiftler veya üçlüler halinde birbirine yapıştırıldığında, birleştirilmiş elemanlara gruplar (mercekler) denir.

İlk göz mercekleri, yüksek oranda bozuk görüntüler veren yalnızca tek bir mercek elemanına sahipti. Kısa süre sonra iki ve üç elemanlı tasarımlar icat edildi ve geliştirilmiş görüntü kalitesi nedeniyle hızla standart hale geldi. Bugün, bilgisayar destekli çizim yazılımı tarafından desteklenen mühendisler, olağanüstü geniş, keskin görüşler sağlayan yedi veya sekiz elemanlı göz mercekleri tasarladılar.

İç yansıma ve saçılma

Bazen "dağılma" olarak adlandırılan iç yansımalar, bir mercekten geçen ışığın dağılmasına ve mercek tarafından yansıtılan görüntünün kontrastını azaltmasına neden olur. Efekt özellikle kötü olduğunda, "gölgelenme" adı verilen "hayalet görüntüler" görülür. Uzun yıllar boyunca, bu sorunu önlemek için minimum sayıda iç hava-cam yüzeyli basit göz merceği tasarımları tercih edildi.

Aberasyon (renk saçımı) için bir çözüm, mercek elemanının yüzeyi üzerinde ince film kaplamaları kullanmaktır. Bu ince kaplamalar yalnızca bir veya iki dalga boyu derinliğindedir ve elementten geçen ışığın kırılmasını değiştirerek yansımaları ve saçılmayı azaltmaya çalışır. Bazı kaplamalar, film üzerine düşen ışığın sığ bir açıda olduğu toplam iç yansıma adı verilen bir süreçte mercekten geçmeyen ışığı da emebilir.

Kromatik aberasyon (renk sapması)

Bir halkanın (1) ideal bir görüntüsünün ve yalnızca eksenel (2) ve yalnızca yanal (3) kromatik aberasyon olanların karşılaştırılması.

Yanal veya enine renk sapmaları , cam yüzeylerdeki kırılmanın farklı dalga boylarındaki ışık için farklı olmasından kaynaklanır. Bir mercek elemanından görülen mavi ışık, kırmızı ışıkla aynı noktaya değil, aynı eksen boyunca odaklanacaktır. Efekt, noktasal ışık kaynakları çevresinde sahte bir renk halkası oluşturabilir ve görüntüde genel bir bulanıklık ile sonuçlanabilir.

Çözümlerden biri, farklı cam türlerinin birden çok elemanı kullanarak sapmayı azaltmaktır. Akromatlar, iki farklı dalga boyundaki ışığı aynı odak noktasına getiren ve büyük ölçüde azaltılmış sahte renk sergileyen mercek gruplarıdır. Kromatik sapmayı azaltmak için düşük dağılımlı cam da kullanılabilir.

Boyuna kromatik sapma, odak uzunlukları çok uzun olduğu için optik teleskop objektiflerinin belirgin bir etkisidir. Odak uzunlukları genellikle daha kısa olan mikroskoplar bu etkiden etkilenmezler.

Odak uzaklığı

Bir göz merceğinin odak uzaklığı, paralel ışık ışınlarının tek bir noktada birleştiği, göz merceğinin ana düzleminden olan mesafedir. Kullanım sırasında, bir göz merceğinin odak uzaklığı, bağlı olduğu teleskop veya mikroskop hedefinin odak uzunluğu ile birlikte büyütmeyi belirler. Yalnızca göz merceğinden bahsedildiğinde genellikle milimetre cinsinden ifade edilir. Bununla birlikte, tek bir alet üzerinde bir oküler setini değiştirirken, bazı kullanıcılar üretilen büyütme ile her bir oküler merceği tanımlamayı tercih eder.

Bir teleskop için, belirli bir oküler ve objektif kombinasyonu tarafından üretilen açısal büyütme (MA) aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

$\mathrm {MA} ={\frac {f_{O}}{f_{E}}}$

burada:

• $f_{O}$ objektifin odak uzaklığıdır,
• $f_{E}$ göz merceğinin odak uzaklığıdır.

Bu nedenle, göz merceğinin odak uzaklığı kısaldığında veya nesnenin odak uzaklığı daha uzun olduğunda büyütme artar. Örneğin, bir 25mm göz merceği 1200 mm odak uzaklıklı bir teleskopta 1200/25 = nesneleri 48 kez büyütür. Aynı teleskopta 4mm'lik bir gözmerceği ise 1200/4= 300 kez büyütür.

Amatör gök bilimciler, teleskop göz merceklerini milimetre cinsinden odak uzunluklarıyla ifade etme eğilimindedir. Bunlar tipik olarak yaklaşık 2,5– 3 mm'den 50mm'ye kadar çıkabilir. Ancak bazı gök bilimciler, odak uzaklığından ziyade elde edilen büyütme gücünü belirtmeyi tercih ederler. Gözlemcinin gerçekte ne gördüğüne dair daha hızlı bir izlenim verdiği için, gözlem raporlarında büyütmeyi ifade etmek genellikle daha uygundur. Bununla birlikte, kullanılan belirli bir teleskopun özelliklerine bağlı olması nedeniyle, bir teleskop merceğini tanımlamak için tek başına büyütme gücü anlamsızdır.

Bileşik mikroskop için karşılık gelen formül

$\mathrm {MA} ={\frac {DD_{\mathrm {EO} }}{f_{O}f_{E}}}={\frac {D}{f_{E}}}\times {\frac {D_{\mathrm {EO} }}{f_{O}}}$

burada

• $D$ en yakın görüş mesafesidir (genellikle 250 mm)
• $D_{\mathrm {EO} }$ objektifin arka odak düzlemi ile göz merceğinin arka odak düzlemi (tüp uzunluğu olarak adlandırılır) arasındaki mesafedir, modern bir enstrüman için tipik olarak 160mm .
• $f_{O}$ objektif odak uzaklığıdır ve $f_{E}$ mercek odak uzaklığıdır.

Geleneksel olarak, mikroskop göz mercekleri genellikle odak uzaklığı yerine güç ile belirtilir. Mikroskop mercek gücü $P_{\mathrm {E} }$ ve nesnel güç $P_{\mathrm {O} }$ tarafından tanımlanır

$P_{\mathrm {E} }={\frac {D}{f_{E}}},\qquad P_{\mathrm {O} }={\frac {D_{\mathrm {EO} }}{f_{O}}}$

bu nedenle, bir bileşik mikroskobun açısal büyütmesi için daha önce verilen ifadeden

$\mathrm {MA} =P_{\mathrm {E} }\times P_{\mathrm {O} }$

Bir mikroskop görüntüsünün toplam açısal büyütmesi, oküler gücünün objektif güçle çarpılmasıyla basitçe hesaplanır. Örneğin, 40× objektifli 10× mercek, görüntüyü 400 kat büyütür. 100x objektifli 25x mercek ise görüntüyü 2500 kat büyütür.

Mercek gücünün bu tanımı, aletin açısal büyütmesini göz merceği ve objektif için ayrı faktörlere ayırmaya yönelik keyfi bir karara dayanır. Tarihsel olarak Abbe, mikroskop okülerlerini, merceklerin açısal büyütmesi ve objektifin 'ilk büyütmesi' açısından farklı şekilde tanımladı. Optik tasarımcı için uygun olmakla birlikte, bunun pratik mikroskopi açısından daha az uygun olduğu ortaya çıktı ve bu nedenle daha sonra terk edildi.

En yakın odağın genel olarak kabul edilen görsel mesafesi $D$ 250 mm ve mercek gücü normalde bu değer varsayılarak belirtilir. Ortak mercek güçleri 8×, 10×, 15× ve 20×'dir. Göz merceğinin odak uzaklığı (mm olarak), gerekirse mercek gücü ile 250mm'ye bölünerek belirlenebilir. .

Modern cihazlar genellikle 160mm yerine sonsuz tüp uzunluğu için optik olarak düzeltilmiş objektifleri kullanır ve bunlar tüpte yardımcı bir düzeltme merceği gerektirir.

Odak düzleminin konumu

Ramsden okülerleri gibi (aşağıda daha ayrıntılı olarak tarif edilmiştir) bazı göz merceği türleri de büyüteç gibi davranır ve odak düzlemi dışında mercek bulunduğu alan lensi önündedir. Dolayısıyla bu düzlem, bir ızgara veya mikrometre çapraz telleri için bir konum olarak erişilebilir. Huygenian göz merceğinde odak düzlemi, göz merceğinin içinde göz ve alan mercekleri arasında bulunur ve bu nedenle erişilebilir değildir.

Görüş alanı

Farklı göz mercekleri kullanarak bir teleskop aracılığıyla görüntülerin simülasyonu. Ortadaki görüntü, soldakiyle aynı odak uzaklığına sahip bir oküler kullanır, ancak daha geniş bir görüş alanına sahiptir ve daha fazla alan gösteren daha büyük bir görüntü sağlar. Sağdaki görüntü, orta göz merceğiyle aynı görünür görüş alanına sahiptir, ancak daha kısa bir odak uzaklığına sahiptir, bu da soldaki görüntü ile aynı gerçek görüş alanını ancak daha yüksek büyütmede sağlar.

Plössl, geniş bir görüş alanına sahip bir göz merceği

Genellikle FOV olarak kısaltılan görüş alanı, bir mercekten bakıldığında görülebilen bir hedefin alanını (görüş konumundan bir açı olarak ölçülür şekilde) tanımlar. Bir göz merceğinden görülen görüş alanı, belirli bir teleskop veya mikroskoba bağlandığında elde edilen büyütmeye ve ayrıca merceğin özelliklerine bağlı olarak değişir. Okülerler, okülere giren ışığın okülerin alan merceğine ulaşmak için geçmesi gereken en dar açıklık olan alan durdurmalarıyla (f-stop) ayırt edilir.

Bu değişkenlerin etkileri nedeniyle, "görüş alanı" terimi neredeyse her zaman iki anlamdan birine atıfta bulunur:

Gerçek görüş alanı

Belirli bir teleskopla kullanıldığında, belirli bir büyütme sağlayan, bir göz merceğinden görülebilen gökyüzü miktarının açısal boyutu. Tipik olarak 0,1 ile 2 derece arasında değişir.

Görünen görüş alanı

Bu, göz merceğinden görüntülenen görüntünün açısal boyutunun bir ölçüsüdür. Başka bir deyişle, görüntünün (büyütmeden farklı olarak) ne kadar büyük göründüğüdür . Bu, sabit odak uzaklığına sahip herhangi bir göz merceği için sabittir ve göz merceği belirli bir teleskopla kullanıldığında gerçek görüş alanının ne olacağını hesaplamak için kullanılabilir. Ölçüm 30 ila 110 derece arasında değişir.

Göz merceği kullanıcılarının gerçek görüş alanını hesaplamak istemesi yaygındır, çünkü bu, mercek teleskoplarıyla kullanıldığında gökyüzünün ne kadarının görüneceğini gösterir. Gerçek görüş alanını hesaplamanın en uygun yöntemi, görünen görüş alanının bilinip bilinmemesine bağlıdır.

Görünen görüş alanı biliniyorsa, gerçek görüş alanı aşağıdaki yaklaşık formülden hesaplanabilir:

$FOV_{C}={\frac {FOV_{P}}{mag}}$

veya

$FOV_{C}={\frac {FOV_{P}}{({\frac {f_{T}}{f_{E}}})}}$

burada:

• $FOV_{C}$ açısal ölçüm biriminde hesaplanan gerçek görüş alanıdır. $FOV_{P}$ ce sağlanır.
• $FOV_{P}$ görünen görüş alanıdır.
• $mag$ büyütmedir.
• $f_{T}$ teleskopun odak uzaklığıdır.
• $f_{E}$ ile aynı ölçü birimlerinde ifade edilen mercek odak uzaklığıdır. $f_{T}$.

Teleskop objektifinin odak uzaklığı, objektifin çapının odak oranının çarpımına eşittir. Aynanın veya objektif merceğin ışığın tek bir noktada birleşmesine neden olacağı mesafeyi temsil eder.

Formül, 40° görünür görüş alanına kadar %4 veya daha iyi doğruluktadır ve 60° için %10 hataya sahiptir.

Görünen görüş alanı bilinmiyorsa, gerçek görüş alanı yaklaşık olarak aşağıdakiler kullanılarak bulunabilir:

$FOV_{C}={\frac {57.3d}{f_{T}}}$

burada:

• $FOV_{C}$ hesaplanan görünümün gerçek alanı, bir derece.
• $d$ göz merceği en dar aralık boyutunun mm cinsinden çapıdır.
• $f_{T}$ mm cinsinden teleskopun odak uzaklığıdır.

İkinci formül aslında daha doğrudur, ancak en dar aralık boyutu çoğu üretici tarafından genellikle belirtilmez. Alan düz değilse veya çoğu ultra geniş mercek tasarımı için yaygın olan 60°'den yüksekse ilk formül doğru olmayacaktır.

Yukarıdaki formüller yaklaşık değerlerdir. ISO 14132-1:2002 standardı, gerçek görüş açısından (AOV) tam görünen görüş açısının (AAOV) nasıl hesaplandığını belirler.

$tan{\frac {AAOV}{2}}=mag\times tan{\frac {AOV}{2}}$

Göz merceğinden önce diyagonal veya Barlow mercek kullanılırsa merceğin görüş alanı biraz kısıtlanabilir. Bu, öndeki merceğin göz merceğininkinden daha dar bir alana sahip olduğu ve öndeki engelin göz merceğinin önünde daha küçük bir en dar alan gibi davranmasına neden olduğu zaman meydana gelir. Kesin ilişki şu formülle verilir

${AAOV}=2\times arctan{\frac {0.5d}{f_{E}}}$

Bu formül ayrıca, belirli bir görünür görüş alanına sahip bir göz merceği tasarımı için, tüp çapının, o mercek için mümkün olan maksimum odak uzunluğunu belirleyeceğini, çünkü en dar lalanın tüpün kendisinden daha büyük olamayacağını gösterir. Örneğin, 1,25 inçlik bir tüpte 45° görünür görüş alanına sahip bir Plössl, maksimum 35 mm odak uzaklığı sağlar. Daha uzun olan herhangi bir şey daha büyük bir tüp gerektirir veya görüş kenar tarafından kısıtlanır, bu da görüş alanını etkin bir şekilde 45°'den daha az yapar.

Tüp çapı

Teleskoplar ve mikroskoplar için göz mercekleri genellikle büyütmeyi artırmak veya azaltmak ve kullanıcının belirli performans özelliklerine sahip bir tür seçmesini sağlamak için değiştirilir. Buna izin vermek için, göz mercekleri standartlaştırılmış "Tüp çaplarında" gelir.

Teleskop göz mercekleri

2" (51 mm), 1,25" (32 mm) ve 0,965" (24,5 mm) mercek örnekleri (soldan sağa).

Teleskoplar için altı standart tüp çapı vardır. Tüp boyutları genellikle inç olarak ifade edilir. Tüp boyut ve ceşitleri şunlardır:

• 0.965 inç. (24.5 mm) – Bu en küçük standart tüp çapı bir zamanların eski teleskoplarının tüp çapı iken artık ortadan kalkmıştır ve genellikle oyuncak mağazasında ve alışveriş merkezi perakende teleskoplarında bulunur hale gelmiştir. Bu tür teleskoplarla gelen göz merceklerinin çoğu plastiktir ve hatta bazılarında plastik mercekler bile vardır.Bu tüp boyutuna sahip üst düzey teleskop göz mercekleri ise artık üretilmemektedir, ancak yine de Kellner türlerini satın alabilirsiniz.Bu standart yerini 1.25 inçlik ve 2 inçlik tüp standartlarına bırakmıştır.
• 1.25 inç. (31.75 mm) – Bu en popüler teleskop mercek tüp çapıdır. 1.25" tüplü göz mercekleri için odak uzunluklarında pratik ideal üst sınır yaklaşık 32mm.'dir.  Daha uzun odak uzunlukları ile,tüpün kenarları, boyutunu sınırlayan görünüme girer. 32mm'den uzun odak uzunlukları ile  mevcut görüş alanı, örneğin 40 mm de çoğu amatörün kabul edilebilir minimum genişlik olarak kabul ettiği 50°'nin altına düşer.Bu sebeple 40 mm üstünde göz merceği üretimi bu tüp çapında yoktur. Bu standarta sahip göz merceklerinin çoğu 30mm filtreler kabul edebilecek şekilde dişlidir. 
• 2 inç. (50.8 mm) – 2" göz merceklerindeki daha büyük namlu boyutu, odak uzunluklarındaki sınırın hafifletilmesine yardımcı olur. 2" göz mercekleri ile odak uzaklığının üst sınırı yaklaşık 55 mm'dir.  Buradaki sorun, bu göz merceklerinin genellikle daha pahalı olması, bazı teleskoplara sığmaması ve teleskopu devirecek kadar ağır olabilmesidir. Bu namlu boyutları 48 mm (veya nadiren 49 mm) filtreler alacak şekilde dişlidir.
• 2.7 inç. (68.58 mm) – 2,7" göz mercekleri ancak birkaç üretici tarafından yapılmıştır. Biraz daha geniş görüş alanlarına izin verirler. Birçok üst düzey odaklayıcı artık bu göz merceklerini kabul ediyor.
• 3 inç. (76.2 mm) – 3" göz merceklerindeki daha da büyük tüp boyutu, aşırı odak uzunluklarına ve 120°'nin üzerinde görüş alanına sahip göz merceklerine olanak tanır. Dezavantajları ise, bu göz merceklerinin biraz nadir olması, aşırı pahalı olması, ağırlığı 5 libreye (2,27 kg'ya) kadar çıkması ve yalnızca birkaç teleskopta bunları kabul edecek kadar büyük odaklayıcıların bulunmasıdır. Muazzam ağırlıkları Schmidt-Cassegrains'de 10 inç'in altında, refraktörlerde 5 inç'in altında ve reflektörlerde 16 inç'in altında dengeleme sorunlarına neden olmaktadır. Ayrıca, çok geniş görüş alanı nedeniyle, daha büyük ikincil aynalar olmadan çoğu reflektör ve Schmidt-Cassegrain'ler bu okülerlerde ciddi vinyet etkisine sahip olacaktır. Diğer deyimle görüş alanının kenarlarında görüntü parlaklığında bir azalma oluşabilecektir. Buna dikkat edilmesi gerekir. Bu göz merceklerinin yapımcıları, Explore Scientific ve Siebert Optics'i içerir. Bu okülerleri kabul edebilecek teleskoplar, Explore Scientific ve Orion Teleskopları ve Dürbünleri tarafından yapılmıştır.
• 4 inç. (102 mm) – Bu göz mercekleri nadirdir ve yalnızca gözlemevlerinde yaygın olarak kullanılır. Çok az üretici tarafından yapılırlar ve onlara olan talep düşüktür.

Mikroskop göz mercekleri

Mikroskoplar için göz mercekleri, 23.2 mm ve 30 mm gibi milimetre cinsinden ölçülen tüp çaplarına sahiptir.

Göz rölyefi
1 Gerçek görüntü 2 - Alan diyaframı 3 - Göz rölyefi 4 - Göz bebeği çıkışı

Görüntüleri düzgün bir şekilde görebilmek için gözün bir göz merceğinin göz merceğinin arkasında belirli bir mesafede tutulması gerekir. Bu mesafeye göz rölyefi denir. Daha büyük bir göz rölyefi, optimum konumun göz merceğinden daha uzak olduğu ve bir görüntünün daha kolay görülmesini sağladığı anlamına gelir. Bununla birlikte, göz rölyefi çok büyükse, gözü uzun süre doğru pozisyonda tutmak rahatsız edici olabilir, bu nedenle uzun göz rölyefi olan bazı göz merceklerinin göz merceğinin arkasında, gözlemcinin görüşü korumasına yardımcı olmak doğru gözlem pozisyonunda tutmak için göz merceğinin arkasında optik çukurlar bulunur.Göz bebeğinde, astronomik bir teleskop objektif merceğine karşılık gelen nesnenin giriş açıklığının görüntüsü, çıkış açıklığı ile çakışmalıdır.

Göz rölyefi tipik olarak yaklaşık 2 ila 20 mm arasında göz merceğinin yapısına bağlı olarak değişir.  Uzun odak uzaklıklı okülerler genellikle bol göz rahatlığı sağlar, ancak kısa odak uzaklıklı okülerler daha problemlidir. Yakın zamana kadar ve hala oldukça yaygın olarak, kısa odak uzaklığına sahip göz mercekleri kısa bir göz rahatlığı sağlıyordu.Rahatsızlığı önlemek için gözlemcinin kirpiklerini yerleştirmek için iyi tasarım yönergeleri en az 5-6mm uzaklıkla göz rahatlığı sağlar . Ancak birçok lens elemanına sahip modern tasarımlar bunu düzeltebilir ve yüksek güçte görüntüleme daha rahat hale gelir. Bu, özellikle 20mm'ye kadar göz rölyefine gözlüklerini yerleştirmek için ihtiyaç duyabilecek gözlük kullanıcıları için geçerlidir.

Göz merceği tasarımları

Teknoloji zaman içinde gelişti ve teleskoplar, mikroskoplar, nişangahlar ve diğer cihazlarla kullanım için çeşitli mercek tasarımları var. Bu tasarımlardan bazıları aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Negatif mercek veya "Galileyan"

Negatif mercek

Objektifin odağının önüne yerleştirilen basit negatif lens, dik bir görüntü sunma avantajına sahiptir, ancak düşük büyütme için daha uygun olan sınırlı görüş alanına sahiptir. Bu tür merceklerin yaklaşık 1608'de Hollanda'da ortaya çıkan ilk kırılma teleskoplarının bazılarında kullanıldığından şüpheleniliyor. Aynı zamanda Galileo Galilei'nin bu tip mercek düzenine " Galileyan " adını veren 1609 teleskop tasarımında da kullanılmıştır. Bu tür mercekler hala çok ucuz teleskoplarda, dürbünlerde ve opera gözlüklerinde kullanılmaktadır.

Dışbükey mercek

Dışbükey mercek

Objektif merceğin odağından sonra yerleştirilen basit bir dışbükey mercek, izleyiciye büyütülmüş bir ters görüntü sunar. Bu konfigürasyon Hollanda'daki ilk kırılma teleskoplarında kullanılmış olabilir ve Johannes Kepler'in 1611 tarihli Dioptris kitabında çok daha geniş bir görüş alanına ve teleskoplarda daha yüksek büyütmeye sahip olmanın bir yolu olarak önerilmiştir. Mercek, objektifin odak düzleminden sonra yerleştirildiğinden, odak düzleminde bir mikrometre kullanımına da izin verdi (gözlenen nesneler arasındaki açısal boyutu ve/veya mesafeyi belirlemek için kullanılır).

Huygens

Huygens mercek diyagramı

Huygens göz mercekleri, bir hava boşluğu ile ayrılmış, göze doğru düzlem tarafları olan iki plano-dışbükey mercekten oluşur. Merceklere göz merceği ve alan merceği denir. Odak düzlemi iki lens arasında bulunur. 1660'ların sonlarında Christiaan Huygens tarafından icat edildi ve ilk bileşik (çok lensli) mercekti. Huygens, sıfır enine renk sapması olan bir oküler yapmak için iki adet hava boşluklu lensin kullanılabileceğini keşfetti. Lensler, rahat bir gözle ve sonsuz uzaklıktaki bir objektife sahip bir teleskopla kullanılmak üzere aynı Abbe numarasına sahip camdan yapılmışsa, ayırma şu şekilde formule edilmiştir:

$d={\frac {1}{2}}(f_{A}+f_{B})$

burada $f_{A}$ ve $f_{B}$ bileşen lenslerin odak uzunluklarıdır.

Bu göz mercekleri, çok uzun odak uzunluklu teleskoplarla iyi çalışır (Huygens zamanında, çok uzun odak uzunluklu hava teleskopları dahil olmak üzere, tek elemanlı, uzun odak uzunluklu, akromatik olmayan kırılmalı teleskoplarla kullanılırlardı). Bugünün daha kısa odak uzunluklu teleskopları ile göz merceği kısa göz rölyefi, yüksek görüntü distorsiyonu, renk sapması ve çok dar görünen bir görüş alanından muzdarip olduğundan, bu optik tasarımın artık modası geçmiş olarak kabul edilmektedir. Bu okülerlerin yapımı ucuz olduğu için genellikle ucuz teleskoplarda ve mikroskoplarda bulunabilirler.

Huygens göz mercekleri mercek elemanlarını tutmak için çimento (yapıştırıcı) içermediğinden, teleskop kullanıcıları bazen bu göz merceklerini "güneş projeksiyonu", yani Güneş'in görüntüsünü uzun süre ekrana yansıtmak için kullanırlar. Çimentolu (Yapıştırmalı) göz mercekleri, geleneksel olarak, yoğun ışık konsantrasyonları nedeniyle ısı hasarına karşı potansiyel olarak korumasız olarak kabul edilir.

Ramsden

Ramsden mercek diyagramı

Ramsden göz merceği, astronomik ve bilimsel alet yapımcısı Jesse Ramsden tarafından 1782'de yaratılan bir tasarım olan, bir göz merceği odak uzunluğundan daha az aralıklarla yerleştirilmiş, aynı cam ve benzer odak uzunluklarına sahip iki plano-dışbükey mercekten oluşur. Mercek ayrımı farklı tasarımlar arasında değişir, ancak tipik olarak göz merceğinin odak uzunluğunun 7/10'u ile 7/8'i arasında bir yerdedir; seçim, artık enine renk sapması (düşük değerlerde) ve yüksek değerler arasında bir tercihtir. Miyop bir gözlemci gibi yakın bir sanal görüntüyle çalışan bir gözlemci veya yakın bir sanal görüntüyle başa çıkabilen bir genç kişi tarafından kullanıldığında alan merceğinin odak düzlemine dokunma riskinin olması bir mikrometre ile kullanıldığındabcihaza zarar verebileceğinden bu ciddi bir sorundur. Bu nedenle mikrometre kullanımı tavsiye edilmemektedir.

Tam olarak 1 odak uzaklığı ayrılması da saha merceğindeki tozun odakta rahatsız edici hale gelmesine neden olacağından tavsiye edilmez. İki kavisli yüzey içe dönüktür. Odak düzlemi bu nedenle göz merceğinin dışında yer alır ve bu nedenle bir ızgara veya mikrometre artı işaretlerinin yerleştirilebileceği bir konum olarak erişilebilir. Enine renk sapmasını düzeltmek için tam olarak bir odak uzaklığının ayrılması gerekeceğinden, enine renk sapmasını düzeltmek için Ramsden tasarımını tamamen düzeltmek mümkün değildir. Tasarım Huygens'ten biraz daha iyi ama yine de günümüz standartlarına uygun değildir.

Bununla birlikte yakın monokromatik ışık kaynakları, örneğin polarimetreler kullanarak çalışan aletlerle kullanım için oldukça uygun olmaya devam etmektedir.

Kellner veya "Akromat"

Kellner mercek diyagramı

Bir Kellner göz merceğinde, artık enine kromatik sapmayı düzeltmek için Ramsden tasarımındaki basit plano-dışbükey göz merceği yerine akromatik bir ikili kullanılır. Carl Kellner aynı zamanda " akromatikleştirilmiş Ramsden " olarak da adlandırılan bu ilk modern akromatik göz merceğini 1849'da dizayn etti. Kellner göz mercekleri 3 lensli bir tasarımdır. Ucuzdurlar ve düşükten orta güce kadar oldukça iyi bir görüntüye sahiptirler ve Huygens veya Ramsden tasarımından çok daha üstündürler. Ancak Göz rölyefi Huygens'dan daha iyi ve Ramsden göz merceklerinden daha kötüdür. Kellner göz merceklerinin en büyük sorunu iç yansımalardı. Günümüzün yansıma önleyici kaplamaları,bu tasarıma sahip göz merceklerini f/6 veya daha uzun odak oranına sahip küçük ila orta açıklıklı teleskoplar için kullanışlı, ekonomik seçim haline getirmiştir. Tipik görünen görüş alanı 40–50°'dir.

Plössl veya "Simetrik" Göz Merceği

Plössl mercek diyagramı

Plossl genellikle iki takım oluşan bir mercek olan çiftler olarak, Georg Simon Plössl tarafından 1860 yılında tasarlandı. Bu İki ikili mercek özdeş olabileceğinden, bu tasarıma bazen simetrik bir göz merceği denir. Bileşik Plössl lens, nispeten büyük FOV ile birlikte 50° veya daha fazla görünür bir görüş alanı sağlar. Bu durum Plössl göz merceğini derin gökyüzü ve gezegensel görüntüleme dahil olmak üzere çeşitli gözlem amaçları için ideal kılar. Plössl optik tasarımının başlıca dezavantajı, Ortoskopik ile karşılaştırıldığında kısa göz rölyefidir, çünkü Plössl göz rölyefi odak uzaklığının yaklaşık %70-80'i ile sınırlıdır. Kısa göz rölyefi, yaklaşık 10mm'nin altındaki kısa odak uzunluklarında daha kritiktir, izlerken özellikle gözlük takan kişiler için rahatsız edici olabilir.

Plössl mercek, astronomik ekipman üreticilerinin yeniden tasarlanmış versiyonlarını satmaya başladığı 1980'lere kadar belirsiz az bilinen bir tasarımdı. bugün çok popüler bir tasarım olup, burada Plössl adı en az dört optik elemanlı bir dizi oküleri kapsar.

Bu göz merceği, camın kalitesi ve iç yansımaları önlemek için iyi uyumlu dışbükey ve içbükey merceklere ihtiyaç duyulması nedeniyle üretimi daha pahalı olanlardan biridir. Bu nedenle, farklı Plössl göz merceklerinin kalitesi değişmektedir. En basit yansıma önleyici kaplamalara sahip ucuz Plössl'ler ile iyi yapılmış olanlar arasında dikkate değer farklar vardır.

Ortoskopik veya "Abbe"

Ortoskopik mercek diyagramı

4 elemanlı ortoskopik mercek, bir plano-dışbükey tekli göz merceğinden ve bir çimentolu (yapıştırmalı) dışbükey-dışbükey üçlü alan merceğinden akromatik alan merceğinden oluşur. Bu, göz merceğine neredeyse mükemmel bir görüntü kalitesi ve iyi bir göz rahatlığı sağlar, ancak dar bir görüş alanı - yaklaşık 40°–45° vardır. 1880 yılında Ernst Abbe tarafından icat edilmiştir Düşük derecede bozulma nedeniyle " ortoskopik " veya " ortografik " olarak adlandırılır ve bazen "orto" veya "Abbe" olarak da adlandırılır.

Çoklu kaplamaların ortaya çıkışına ve Plössl'nin popülaritesine kadar, ortoskopikler teleskop göz mercekleri için en popüler tasarımdı. Bugün bile bu göz mercekleri, gezegen ve ay gözlemi için iyi göz mercekleri olarak kabul edilir. Düşük distorsiyon dereceleri ve karşılık gelen küre etkisi nedeniyle, cihazın aşırı kaydırılmasını gerektiren uygulamalar için daha az uygundurlar.

Tek merkezli

Tek merkezli mercek diyagramı

Tek merkezli, çakmaktaşı bir cam elemanın her iki tarafına yapıştırılmış iki parça kristal cama sahip akromatik bir üçlü mercektir. Elemanlar kalın, kuvvetli kavislidir ve yüzeyleri, ona " tek merkezli " adını veren ortak bir merkeze sahiptir. 1883 civarında Hugo Adolf Steinheil tarafından icat edildi Bu tasarım, Robert Tolles, Charles S. Hastings ve E. Wilfred Taylor'ın katı göz merceği tasarımları gibi, hayalet yansımaları içermez ve icat edildiğinde arzu edilen bir özellik olan parlak kontrastlı bir görüntü verir (anti-yansıtıcı kaplamalardan önce). ancak 25 derece civarında dar bir görüş alanına sahiptir ve gezegen gözlemcileri arasında favoridir.

Erfle mercek diyagramı

Erfle, aralarında ekstra mercek bulunan iki akromatik mercekten oluşan 5 elemanlı bir mercektir. Birinci dünya savaşı sırasında askeri amaçlarla icat edildiler, Heinrich Erfle'nin Ağustos 1921 tarihli 1,478,704 numaralı ABD patentinde tarif edildiler ve Plössls gibi dört elementli göz merceğinden daha geniş alana sahiptir.

Erfle göz mercekleri geniş görüş alanına (yaklaşık 60 derece) sahip olacak şekilde tasarlanmıştır, ancak astigmatizma ve hayalet görüntüden muzdarip oldukları için yüksek güçlerde kullanılamazlar. Bununla birlikte, düşük güçlerde lens kaplamaları ile (20mm ve üstü odak uzunlukları ) kabul edilebilirler ve 40 mm'de mükemmel olabilirler. Erfle, büyük göz mercekleri, iyi bir göz rahatlığı ve kullanımı çok rahat olabileceği için çok popülerdir.

König

König mercek diyagramı

König göz merceğinde bir içbükey-dışbükey pozitif ikili ve bir düz-dışbükey tekli bulunur . Çift ve tek yüzün kuvvetli dışbükey yüzeyleri ve (neredeyse) birbirine değmektedir. Çift, ışık kaynağına bakan içbükey bir yüzeye ve göze bakan neredeyse düz (hafif dışbükey) bir yüzeye sahiptir. 1915 yılında Alman gözlükçü Albert König (1871-1946) tarafından basitleştirilmiş bir Abbe olarak tasarlandı. . Tasarım, dikkat çekici derecede yüksek göz rölyefi ile yüksek büyütmeye izin verir - 1979'da Nagler'den önceki herhangi bir tasarımın odak uzunluğuyla orantılı en yüksek göz rölyefi idi. Yaklaşık 55°'lik görüş alanı, bir lens daha az gerektirme avantajıyla performansını Plössl'ye benzer kılar.

Königs'in modern versiyonları, geliştirilmiş cam kullanabilir veya çeşitli ikili ve tekli kombinasyonları halinde gruplandırılmış daha fazla lens ekleyebilir. En tipik adaptasyon pozitif, konkav-konveks eklemektir basit bir lens önce çiftli bir ışık kaynağı ve dublet bakan konveks yüzeye doğru konkav yüzü ile. Modern iyileştirmelerle tipik olarak 60°-70° görüş alanlarına sahiptir.

RKE

RKE mercek diyagramı

Bir RKE göz merceği, Kellner merceğinin ters bir uyarlaması olan akromatik bir alan merceğine ve çift dışbükey göz merceğine sahiptir. Dr. David Rank, 1960'ların sonlarında ve 1970'lerin başlarında onu pazarlayan Edmund Scientific Corporation idi. Bu tasarım, klasik Kellner tasarımından biraz daha geniş bir görüş alanı sağlar ve tasarımını König'in geniş aralıklı bir versiyonuna benzer kılar.

Edmund Scientific Corporation'a göre, RKE "Rank Kellner Mercek" anlamına gelir. . 16 Ocak 1979'da ticari marka başvurusunda yapılan bir değişiklikte, göz merceğinin türetildiği üç tasarım olan "Rank-Kaspereit-Erfle" olarak verildi. Mart 1978'de Edmund Astronomy News (Cilt 16 No 2) " Edmund Tarafından Geliştirilen Yeni Mercek Tasarımı " manşetini attı ve "Yeni 28mm ve 15mm Rank-Kaspereit-Erfle (RKE) göz mercekleri, ünlü Tip II Kellner merceklerinin Amerikan yeniden tasarımlarıdır" dedi. "

Nagler

Nagler tip 2 mercek diyagramı

Nagler tipi göz mercekleri

Albert Nagler tarafından icat edilen ve 1979'da patenti alınan Nagler göz merceği, astigmatizma ve diğer sapmalar için iyi bir düzeltmeye sahip ultra geniş bir görüş alanı (82°) sağlamak üzere astronomik teleskoplar için optimize edilmiş bir tasarımdır. 2007'de tanıtılan Ethos, esas olarak Paul Dellechiaie tarafından Albert Nagler'in Tele Vue Optics'teki rehberliği altında geliştirilen ve 100 – 110° AFOV olduğunu iddia eden gelişmiş bir ultra geniş alan tasarımıdır. Bu, egzotik yüksek indeksli cam ve dört veya beş grupta sekiz adede kadar optik eleman kullanılarak elde edilir; Nagler, Nagler 2tipi, Nagler tipi 4, Nagler tipi 5 ve Nagler tipi 6 olarak adlandırılan birkaç benzer tasarım vardır. Daha yeni Delos tasarımı, 'sadece' 72 derece'lik bir FOV ile değiştirilmiş ama uzun 20mm göz rölyefine sahip bir Ethos tasarımıdır.

Bir Nagler'deki öğelerin sayısı onları karmaşık hale getirir, ancak tasarım fikri oldukça basittir: Her Nagler, büyütmeyi artıran negatif bir ikili alan lensine ve ardından birkaç pozitif gruba sahiptir. Birinci negatif gruptan ayrı düşünülen pozitif gruplar, uzun odak uzaklığına sahip olmak için birleşir ve pozitif bir mercek oluşturur. Bu, tasarımın düşük güçlü lenslerin birçok iyi özelliğinden faydalanmasını sağlar. Aslında, bir Nagler, uzun odak uzaklığına sahip bir göz merceği ile birleştirilmiş bir Barlow merceğinin üstün bir versiyonudur. Bu tasarım, diğer geniş alan veya uzun göz kabartmalı göz merceklerinde yaygın olarak kopyalanmıştır.

Naglers'ın ana dezavantajı ağırlıklarıdır; ağırlıkları ve büyüklükleri nedeniyle genellikle acı bir şekilde ' el bombaları' olarak anılırlar. Uzun odak uzaklığı olan sürümleri 0,5 kilogram (1,1 lb), ağırlıkla küçük ve orta büyüklükteki teleskopların dengesini bozmak için yeterlidir. Diğer bir dezavantaj, küçük bir teleskopun maliyetiyle karşılaştırılabilir büyük Nagler'in aşırı yüksek satın alma maliyetidir. Bu nedenle, bu göz mercekleri birçok amatör astronom tarafından bir lüks olarak görülüyor.

Dürbün Kafaları

Dürbün kafası (aksesuar mercek) Dürbün kafasının görüntüsü: 1 - Mercek 2 - Dengeleme sürgüsü 3 - Prizma 4 - Işın ayırıcı 5 - Gövde 6 - Barlow lens.

Bir dürbün kafası

Aralığı ayarlanabilen iki özdeş okülerden oluşurlar (dürbün kafasının gövdesi içinde, aletten gelen ışık huzmesini ikiye ayıran bir prizma). Avantajları: Ay ve gezegen görüntülerinde rahatlama izlenimi ve her şeyden önce her iki göz kullanıldığından daha az göz yorgunluğu sağlar. Dürbün kafaları tüm aletler (gözlük ve teleskoplar) için uygundur.

Ayrıca bakınız

• Barlow lens
• teleskop parçaları ve inşaat listesi
• Optik mikroskop
• monokl
• optik teleskop
• Cep karşılaştırıcı

Kaynakça

• AE Conrady, Uygulamalı Optik ve Optik Tasarım, Cilt I. Oxford 1929.
• R. Kingslake, Lens Tasarımının Temelleri . Akademik Basın 1978.
• H. Rutten ve M. van Venrooij, Telescope Optics . Willmann-Bell 1988, 1989.0-943396-18-2ISBN'si 0-943396-18-2.
• PS Harrington, Star Ware: Amatör Bir Gökbilimcinin Teleskop ve Aksesuarları Seçme, Satın Alma ve Kullanma Kılavuzu: Dördüncü Baskı . John Wiley & Sons, Inc.

Dış bağlantılar

• Wikimedia Commons'ta Eyepieces ile ilgili çoklu ortam belgeleri bulunur
• EYEPIECE EVOLUTION 27 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• A. Nagler - United States Patent US4286844 30 Kasım 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• A. Nagler - United States Patent US4747675 30 Kasım 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• A. Nagler - United States Patent US4525035 30 Kasım 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• A. Nagler - Finder scope for use with astronomical telescopes 30 Kasım 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• The evolution of the astronomical eyepiece, in-depth discussion of various design and theoretical background 11 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• John Savard's Eyepiece Page, a list of eyepieces with some details of their construction. 10 Şubat 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• United States Patent Office: Ultra wide ocular NAGLER.