Benutzer:Rainald62/Okular

Plössl-Okular 32 mm

Ein Okular ist eine Linse oder ein Linsensystem, durch das man mit dem Auge (lat. oculus) in ein optisches System blickt, z. B. in ein Fernglas, Fernrohr oder Mikroskop.

Das Okular passt den Verlauf der Lichtstrahlen an das Auge an, indem es die zu verschiedenen Bildpunkten gehörenden Strahlenbündel umsetzt von einem großen Abstand zur optischen Achse zu Bündeln, die steil aufeinander zulaufen und sich in der Austrittspupille kreuzen. Kann dort die Eintrittspupille des Auges positioniert werden, so gelangt ein größerer Teil des Lichts in das Auge und das Gesichtsfeld wird größer.

Zudem macht das Okular die Strahlen innerhalb der Bündel parallel zueinander, sodass mit entspannter Augenlinse das Bild auf der Netzhaut scharf wird. Nur diese letzte Funktion leistet die einfache Zerstreuungslinse im Fernrohr nach Galilei; die Austrittpupille dagegen ist virtuell und weit vom Auge entfernt und die Farbfehler sind nur bei geringer Vergrößerung akzeptabel.

Zur Korrektur dieser Fehler bestehen moderne Okulare aus drei bis teilweise mehr als sechs Linsen in zwei oder mehr Gruppen mit vergüteten Oberflächen.

Eigenschaften

Verschiedene Okulare
V.l.n.R: 5 mm, 9 mm, 20 mm, 50 mm mit 2" Steckmaß

Auflagemaß

Das Auflagemaß ist der Abstand von der Auflagefläche des Okulars zu seiner ggf. virtuellen Feldebene. Okulare unterschiedlicher Hersteller bzw. Typs haben unterschiedliche Auflagemaße. In der Praxis bedeutet dies, dass nach einem Wechsel des Okulars die Schärfe neu eingestellt werden muss. Dafür ist ein ausreichender Backfokus notwendig.

Augenabstand

Der Augenabstand (eigentlich Austrittspupillenschnittweite, nicht zu verwechseln mit dem Abstand der beiden Okulare eines Binokulars) bestimmt die Lage der Austrittspupille (Schnittpunkt aller austretenden Bündel paralleler Strahlen) und ist definiert als deren Entfernung zur Augenlinse des Okulars. Einen zu gering konstruierten Augenabstand können z. B. Brillenträger mit aufgesetzter Brille mit der Eintrittspupille ihres Auges nicht erreichen und müssen deshalb den Kopf seitlich bewegen, um die Ränder des Bildes zu betrachten. Auch können bei Okularen mit zu geringem Augenabstand die Wimpern die Augenlinse berühren und verunreinigen. Ein zu großer Augenabstand macht es jedoch schwierig den Kopf ruhig zu halten, da der Kontakt zum Okular verloren gehen kann und das Bild bei der geringsten Bewegung des Betrachters hin und her wandert. Einige Okulare bieten daher eine Verstellmöglichkeit an: Es kann der hintere Okularrand herausgedreht werden, so dass das Auge das Okular berühren kann.

Augenmuschel

Die meisten Okulare haben auf der Kante der Augenseite einen Gummiring, der oft für Brillenträger zurückgeklappt werden kann. Er hat zwei Zwecke: Er verhindert das Eindringen von Streulicht, welches die Beobachtung stört und er hilft durch seine Berührung den Kopf ruhig zu halten. Teilweise sind diese Augenmuscheln asymmetrisch ausgeführt, um die Außenseite des Auges noch besser vor Streulicht zu schützen.

Brennweite und Vergrößerung

Die Brennweite eines Okulars bestimmt zusammen mit der Brennweite des Objektivs (und beim Mikroskop auch der Tubuslänge) die #Vergrößerung (je kleiner die Brennweite, desto höher die Vergrößerung). Wechselokulare für Fernrohre Hat ein Teleskop zum Beispiel eine Brennweite von 2.000 mm und das Okular von 20 mm, so ergibt sich eine Vergrößerung von 100x (einhundertfach). Für die Vergrößerungsberechnung ergibt sich diese Formel:

$v={\frac {f_{\text{Objektiv}}}{f_{\text{Okular}}}}$

Mit $v=$Vergrößerung und $f_{\text{Objektiv}}$ der Objektiv- und $f_{\text{Okular}}$ der Okularbrennweite.

Feldblende und Gesichtsfeld

Die Feldblende eines Okulars liegt in der Ebene des Zwischenbildes (bei astronomischen Fernrohren ist das die Brennebene des Objektivs) und begrenzt damit das Gesichtsfeld. Bei einfachen Okularbauformen ist die Feldblende als Ring in der Okularsteckhülse und (vom Objektiv aus gesehen) vor den Linsen des Okulars sichtbar. Um bei im Verhältnis zum Steckdurchmesser langbrennweitigen Okularen das maximale Gesichtsfeld zu erreichen, wird die Feldblende gelegentlich vom Hersteller weggelassen.

Aus dem Durchmesser d der Feldblende und der Brennweite $f_{\text{Objektiv}}$ des Fernrohrs kann das wahre Gesichtsfeld, also der Ausschnitt am Himmel der Objektiv-/Okularkombination einfach berechnet werden:

${\text{Wahres Gesichtsfeld in }}^{\circ }=2\arctan \left({\frac {d}{2f_{\text{Objektiv}}}}\right)$

In der Lichtmikroskopie heißt d Sehfeldzahl, angegeben in Millimetern.

Barlow-Element am Okular

Gesichtsfeld

Das scheinbare Gesichtsfeld bestimmt, wie "tunnelartig" der Blick ist. Es wird in Winkelgrad angegeben. Ein großes Gesichtsfeld lässt den Beobachter scheinbar tiefer ins Bild eindringen, weil es am Rand Objekte abbildet, die bei einem kleineren Gesichtsfeld abgeschnitten wären. Ab einem Gesichtsfeld von ca. 60° spricht man von einem Weitwinkelokular. Derzeit sind für Teleskope Okulare mit Gesichtsfeldern von ca. 35° bis 100° verfügbar.

Das scheinbare Gesichtsfeld des Okulars kann nicht einfach berechnet werden, da vor allem moderne Weitwinkelokularkonstruktionen zum Rand hin eine starke Verzeichnung aufweisen. Bei derartigen Bauformen befindet sich die Feldblende des Okulars oftmals im Inneren, zwischen den Linsen.

Steckhülse

Die Steckhülse von Wechselokularen ist der feldseitige, vordere Teil des Okulars. Ihre Außenseite ist glatt, um ein klemmarmes Tauschen des Okulars zu ermöglichen. Die Innenseite hingegen ist absichtlich rau und schwarz, um Streulicht zu verringern.

Der Außendurchmesser der Steckhülse heißt Durchmesser des Okulars oder Steckmaß. Große scheinbare Gesichtsfelder lassen sich nur mit Brennweiten bis etwa zum Steckmaß erreichen. Bei Mikroskopen sind übliche Steckmaße 23 und 30 mm, bei Fernrohren wegen des nach oben weiteren Brennweitenbereichs 1,25 und 2 Zoll.

Okulartypen

Einlinsige-Okulare

• Galilei-Okular
  Das Galilei-Okular besteht aus nur einer bikonkaven Einzellinse und erlaubt keine Pupillenabbildung. Es wurde als erstes praktisch realisiert und wird heute überwiegend in billigen Geräten eingesetzt, um ein aufrechtes Bild zu erhalten. Jedoch kommt es auch in Optiken zum Einsatz, wo die Anforderungen an die Vergrößerung gering sind (z. B. Opernglas).
• Kepler-Okular
  Das Kepler-Okular geht von einer bikonvexen oder plankonvexen Linse aus und erlaubt die Pupillenabbildung. Dafür ist das Bild auf dem Kopf. Das Bildfeld ist durch die Fehler einer Einzellinse beschränkt, es findet keine Farbkorrektur statt.

Mehrlinsige Okulare

Huygens-Okular

• Huygens-Okular
  Huygens hat durch Berechnungen bewiesen, dass im achsnahen Bereich durch Aufteilung der plankonvexen Linse in zwei Einzellinsen der Farbfehler berichtigt werden kann. Dieser Okulartyp findet immer noch Verwendung in preisgünstigen Geräten.

Ramsden-Okular

• Ramsden-Okular
  Das Ramsden-Okular wurde wahrscheinlich ohne Kenntnisse des Huygens-Okulars entwickelt. Es arbeitet auch mit zwei plankonvexen Linsen, doch ist hier die erste Linse umgedreht, sie zeigt mit ihrer planen Seite zum Objektiv. Das Okular hat ähnliche Eigenschaften wie das Huygens-Okular. Nur liegt eine Zwischenbildfläche auf der Planseite der ersten Linse, so dass sich Strichmarken für Messzwecke einsetzen lassen. Die Austrittspupille liegt auf der Planseite der Augenlinse, weshalb das Gesichtsfeld nicht vollständig zu überblicken ist. Durch Zusammenrücken der Linsen kann man das ändern, wobei aber die Achromasiebedingung nicht mehr erfüllt wird. Abhilfe: Kellner-Okular.

Kellner- und monozentrische Okulare

Kellner-Okular

• Kellner-Okular
  Das Ramsden-Okular wurde durch Kellner dadurch verbessert, dass er die augenseitige Linse durch ein verkittetes Linsenpaar zur Farbkorrektur ersetzte.
• Monozentrisches Okular
  Das Monozentrische Okular besteht aus einer symmetrischen bikonvexen Kronglaslinse, die von zwei Flintglasmenisken eingeschlossen wird. Hier wird der Farbfehler vollständig berichtigt. Da die Linsen verkittet sind, ist es sehr Streulicht- und reflexarm.

Orthoskopische Okulare

Orthoskopisches Okular

• orthoskopisches Okular nach Ernst Abbe
  Dieses Okular besteht aus einer Feldblende, einer verkitteten Dreiergruppe und einer plankonvexen Linse. Das Okular korrigiert sehr gut durch die 4 Glas-Luft-Flächen. Die Dreiergruppe besteht aus einer bikonkaven Linse die von zwei bikonvexen Linsen eingeschlossen wird. Dieses Okular gilt als Standard für astronomische Beobachtungen.
• orthoskopisches Okular nach Albert König
  Es besteht ebenfalls aus einer Feldblende und einer plankonvexen Linse auf der Augenseite. Die verkittete Zweiergruppe besteht aus einer plankonkaven und einer bikonvexen Linse. Die Bauweise spart eine Linse ein, verlangt aber hochwertigere Gläser. Ansonsten sind die Eigenschaften vergleichbar mit der Konstruktion nach Abbe.

Plössl- und Erfle-Okulare

Plössl-Steinheil-Okular

• Plössl-Okular
  Das Plössl besteht aus zwei gegeneinander gerichteten Achromaten, also zwei verkitteten Zweiergruppen zur Farbkorrektur. Die Farbfehler sind vollständig korrigiert. Die Leistung ist vergleichbar mit dem orthoskopischen Okular nach Abbe, während die Kosten kleiner sein können.

Eudiaskopisches Plössl-Okular

Erfle-Okular

• Erfle-Okular
  Durch das Einfügen von einer oder zwei Linsen in das Plössl erhält man das Erfle-Okular. Das Erfle ist ein Weitwinkel-Okular mit Bildfeldern von 60 bis 75°, hat aber Randunschärfen.

Das Erfle wird in der Ausführung als Fünflinser oft als Superplössl oder Ultima bezeichnet. In der Version als Sechslinser als Panoptic-Okular.

Sechslinsiges Okular

ein weiteres sechslinsiges Okular besteht aus einem Plössl, das um eine verkittete Augengruppe erweitert wurde. Die letzte Gruppe besteht aus einer plankonvexen und einer plankonkaven Linse wobei letztere nur eine ganz schwache Brechkraft aufweist.

Nagler-Okular

Ultra-Wide-Nagler-Okular, Typ 2

Das Nagler besteht aus 3 verkitteten Zweiergruppen und einer Plankonvexlinse. Die Nagler-Okulare werden als Weitwinkelokulare mit 82° scheinbarem Gesichtsfeld gebaut. Hohe Bildgüten werden nur mit Varianten mit asphärischer Fläche oder einer zusätzlichen 8. Linse erreicht.

Zoom-Okulare

Zoom-Okulare sind noch in der Entwicklung. Sie sind noch von Fehlern behaftet und bilden meist nicht so gut ab wie Einzelokulare. Dafür decken sie u.U. den benötigten Brennweitenbereich ab. Für die Astronomie angebotenen Zoomokulare haben einen größte Zoomfaktor bis 3, man hat also bei minimaler Brennweite die dreifache Vergrößerung wie bei der maximalen.

Allerdings weisen die meisten Zoom-Okulare ein recht kleines Gesichtsfeld auf, welches mit sinkender Brennweite, also wachsender Vergrößerung allmählich steigt. Ein weitere Nachteil ist die fehlende Homofokalität, man muß deshalb nach Veränderung der Brennweite die Schärfe neu einstellen.

Des Weiteren gibt es noch erweiterte Typen mit asphärischen Flächen. Die Hyperbelflächen treiben, bedingt durch die Herstellprobleme, die Kosten hoch.

Weitere Linsenelemente

Barlowlinse

Barlowlinse (1,25 Zoll) ohne Distanzrohr

Die Barlowlinse wird zwischen Okularauszug und Okular montiert und verlängert die Brennweite des Objektivs. Das kommt im Hinblick auf die Vergrößerung und Austrittspupille einer Verkürzung der Okularbrennweite gleich, im Hinblick auf den Augenabstand allerdings nicht Siehe: Barlowlinse

Shapleylinse

Shapleylinse mit SC-Gewinde

Die Shapleylinse ist das Gegenteil der Barlowlinse: sie verkürzt die Brennweite des Objektivs. Siehe: Shapleylinse

Bildfeldebnungslinse

Bildfeldebnungslinse mit M-48-Gewinde

Sie wird auch Flattener genannt und ist eine Linse, hauptsächlich für die Astrofotografie eingesetzt wird. Sie ebnet bei Refraktoren das Bildfeld, welches normalerweise leicht gekrümmt ist. Durch diese Krümmung werden Sterne zum Rand hin immer unschärfer abgebildet. Der Flattener beseitigt diese Unschärfe; er selbst hat keine vergrößernde oder verkleinernde Wirkung, sondern er korririert das Bildfeld lediglich. Der Abstand zur Film- oder Sensorebene der Kamera ist allerdings vorgegeben und wird mit Zwischenringen erzeugt.

Komakorrektor

Der Komakorrektor ist wie der Flattener (Bildfeldebnungslinse) eine Korrekturlinse, jedoch speziell für Newton-Teleskope. Er korrigiert bei Parabolspiegeln die randseitigen Verzerrungen, welche wie der Schweif eines Kometen aussehen (daher der Name). Es gibt K. mit und ohne Brennweitenverlängerung, je nach Bauart.

Anmerkung

Kategorie:Optisches Instrument Kategorie:Astronomisches Instrument