VANLIGA FRÅGOR OM OKULAR



Jag har förstås fått hitta på en hel del av dem själv - har du fler frågor, synpunkter, kommentarer, eller hittar du oklarheter etc, så skriv ett mail - så kan jag uppdatera efter hand.


VARFÖR BEHÖVS OKULAR TILL TELESKOP?

Teleskopobjektivet ger en "reell" bild i fokalplanet - du kan sätta en film eller en CCDkamera där och fånga bilden, eller se den med ett förstoringsglas dvs ett okular (du kan till och med titta direkt på den, om du kan ackommodera bra, men du får låg förstoring, litet synfält och dåligt ljusutbyte).

Ett okular kan schematiskt se ut ungefär så här i genomskärning:

Linssystem: Här finns en kombination av linser, från 2 upp mot 7-8, för att ge lämpliga optiska egenskaper. Linsen närmast teleskopobjektivet kallas fältlins, linsen närmast ögat kallas ögonlins.

Fältbländare: Den ligger i fokalplanet (både i okularets och objektivets vid rätt fokusering!) och ramar in synfältet.

Insidan av fattningen är vanligen gängad för filter, gängorna dämpar dessutom reflexioner ganska effektivt!


VAD SÄGER MIG SIFFRORNA OM ETT OKULAR?

En viktig siffra är fattningens diameter - den bestämmer om okularet passar i ditt teleskop. Det finns 3 vanliga diametrar för teleskop:

Den vanligaste och viktigaste siffran är brännvidden eller fokallängden f (focal length) - den står praktiskt taget alltid skriven på okularet. Den bestämmer vilken förstoring du får med okularet i ett givet teleskop, se nästa fråga. Brännvidden anges i mm även i länder som normalt använder tum, t ex USA.

En tredje siffra är okularets skenbara vinkel (apparent angle). Om du tittar in i ett okular (det går bra utan teleskop!) ser du "synfältet" som en ljus cirkel, med en distinkt svart kant kring. Cirkeln kan vara större eller mindre, men den ser ut att uppta en viss vinkel, den skenbara vinkeln. "Normala" okular har typiskt vinklar på 45-50 grader, "vidvinkel"-okular kan ha 60grader eller mer, ända upp till 84 grader (mer än så vore svårt att utnyttja i praktiken)!


OM JAG SÄTTER OKULARET I MITT TELESKOP, VILKA SIFFROR ÄR DÅ VIKTIGA?

Du bör känna till teleskopobjektivets öppningsdiameter (apertur) D, dess fokallängd F och kvoten F/D, dvs fokalförhållandet - känner du två får du lätt den tredje. Teleskop med lågt förhållande kallas "snabba" - typiskt F/D=5 el lägre (ofta skrivet f/5, som för kameraobjektiv). Teleskop med höga förhållanden - F/D=8 eller mer - kallas analogt för "långsamma".

Förstoringen är förstås intressant - den är M = F/f eller teleskopets fokallängd delad med okularets. Ju kortare brännvidd, ju högre förstoring.

Väl så viktig är utgångspupillens storlek. Om du tittar på håll mot okularet hos en kikare eller ett teleskop riktat mot en ljus yta (himlen) ser du en liten ljus cirkel som tycks "sväva" lite bakom ögonlinsen. Detta är utgångspupillen, dvs objektivöppningen som är avbildad av okularet. Genom denna cirkel passerar allt ljus som har passerat objektivet, och här (i närheten) bör du placera din ögonpupill för att allt detta ljus ska kunna passera in i ditt öga.

Utgångspupillen (här, som ofta, syftar "utgångspupillen" på dess diameter!) är objektivdiametern delad med förstoringen: D/M - eller okularets fokallängd delat med fokalförhållandet.

Verkligt synfält är den del av himlen du kan se i ditt okular. Storleken bestäms av fältbländaren - kan du mäta dess diameter d (och känner teleskopets fokallängd F) kan du räkna ut det verkliga synfältet i grader: 57.3 d/F . Fältbländaren är inte åtkomlig på alla okular - om du delar okularets skenbara vinkel med förstoringen får du en någorlunda korrekt siffra, även om noggrannheten inte är lika bra. Ett annat standardknep är att mäta tiden det tar för en stjärna nära himmelsekvatorn (till exempel den högra stjärnan i Orions bälte) att passera tvärs över synfältet - 4 minuter tid motsvarar en grads synfält.

Nästa viktiga siffra är bakre pupillavståndet (eye relief). Det är avståndet från ögonlinsen till utgångspupillen. Normalt ska du hålla ögonpupillen här, annars kan du riskera att inte kunna utnyttja hela det skenbara synfältet - du "klipper" ljuset från fältets kanter. Har du liten utgångspupill och måttlig skenbar vinkel kan du tumma en del på det.

Normalt, när förstoringen är hög, påverkas bakre pupillavståndet inte nämvärt av vilket teleskop okularet sitter i. Men i en fältkikare eller sökare med låg förstoring blir bakre pupillavståndet en aning större. Ännu större kan det bli om du använder en Barlowlins - se senare!


GÅR DET ATT ANVÄNDA GLASÖGON TILL OKULAR?

Vill du ha plats för glasögon när du tittar i okularet måste bakre pupillavståndet vara tillräckligt stort - storleksordningen 20 mm, men det varierar med dina glasögon och du bör kolla innan du köper! Vissa typer av okular har så mycket, oberoende av brännvidd (som t ex Vixen LV). Kolla att det finns en gummimuff så att inte glasögonen repas.

Å andra sidan är det inte säkert att du behöver glasögon när du ser i okular, även om du måste använda dem annars. Närsynthet och översynthet kan du kompensera med fokuseringen, men astigmatism är värre. Har du tillräckligt liten utgångspupill (vid höga förstoringar) spelar din astigmatism i praktiken ingen roll heller - här får du pröva dig fram var gränsen går. Vid låga förstoringar i svagt ljus, när både utgångspupill och ögonpupill är stora, kan du ha mer astigmatism än dina normala glasögon kompenserar för.


VAD SKILJER OLIKA OKULARTYPER ÅT - PLÖSSL, HUYGENS, ERFLE OCH SÅ VIDARE?

Här är några mycket kortfattade beskrivningar av några vanliga okulartyper - men långtifrån alla. Moderna typer har ofta namn efter tillverkaren.

Huygens: en konstruktion från 1600-talet med 2 linser av samma typ av glas - trots detta kompenseras väl för färgfel. Däremot finns andra fel som inskränker synfältet. Finns ibland med i köpet av riktigt billiga teleskop, men har knappast någon plats i moderna teleskop. Ramsden är en besläktad typ.

Kellner: en enkel fältlins, och en dubbel ögonlins. Används ibland i kikare. Relativt billig, men användbar om inte fokalförhållandet är för litet - då blir kantskärpan dålig. Typiskt skenbart synfält kring 45 grader.

Plössl eller symmetrisk: Två akromatiska kittade linspar, vända emot varann. I en symmetrisk konstruktion är linsparen identiska, men i en "riktig" Plössl ska de inte vara helt lika. En vanlig konstruktion som kan vara relativt billig, men kvaliten varierar - med priset. Fungerar hyggligt även med låga fokalförhållanden.

Super-Plössl: Det brukar röra sig om en symmetrisk konstruktion med en 5-e enkel lins mellan de båda paren. Kan vara hygglig, men tveksamt om bättre än Plössl.

Erfle: Fem element i 3 grupper, det äldsta vidvinkliga okularet på 60 grader eller mer. 5 element, men inte symmetrisk. Tveksam kantskärpa med "snabb" optik, och ofta märkbart färgfel.

Ortoskopisk eller Abbe: en 3-elements fältlins och enkel ögonlins. Den har inga större problem med interna reflexer, och har gott rykte för planetstudier. Måttligt skenbart synfält.

Nagler: Firman TeleVue's grundare och drivkraft Al Nagler har designat och tillverkat flera innovativa typer av väl korrigerade vidvinkelokular - med upp till 82 graders skenbart synfält. Den första konstruktionen kom i början på 80-talet, ett 13 mm okular. Nyligen har kommit ut ett par förbättrade konstruktioner för långa brännvidder, med någorlunda hanterlig storlek och vikt, men de blir ändå tunga och kostar några hundra dollar stycket! Andra okularserier av hans konstruktion är Panoptic med 68 graders synfält och Radian med 60 graders.

Zoomokular: Sådana finns, och borde vara mycket pralktiska åtminstone i det höga registret av förstoringar. Der blir gärna komplicerade i konstruktionen , och synfältet blir ofta ganska begränsat åtminstone vid låga förstoringar. Mig veterligt finns ingen allmänt populär modell.


HUR LÅG FÖRSTORING KAN JAG ANVÄNDA?

Det finns flera faktorer som begränsar, den viktigaste är utgångspupillen. Om du har större utgångspupill än vad som får plats i din egen pupill måste en del ljus gå förlorat. Det är ingen katastrof förstås, och kan du få ett större verkligt synfält på det viset kan det vara väl värt den förlusten - t ex för att hitta lättare.

Dessutom- din ögonpupill sitter framtill i ögat, drygt en cm framför rörelsecentrum, och om du flyttar blicken åt sidan flyttas också pupillen. Du bör ha en marginal för att inte skära ljus så fort du flyttar blicken det minsta: 1-2 mm mindre än din egen pupill kan vara att föredra. Eller 1-2 mm större, men om du har en reflektor kan skuggan från sekundärspegeln bli märkbar om utgångspupillen är för stor.

En annan begränsande faktor är fattningen. Med 31.7 mm fattning blir i praktiken största fältbländare ca 26 mm, och det motsvarar synfältet hos ett ca 32 mm Plössl. Om du har längre brännvidd blir det skenbara fältet litet - ca 40 grader för 40 mm brännvidd. Med 50.8 mm fattning blir max brännvidd ca 55 mm i praktiken.


HUR STOR PUPILL HAR JAG?

Unga människor har en största pupill i mörker på typiskt 7 mm, med en hel del variationer, och med en minskning med åldern. I starkare ljus drar pupillen ihop sig betydligt, vilket kan inverka när du t ex ser månen.Tag gärna själv reda på din egen mörkerpupill! Ett enkelt sätt är att klippa en remsa av svart papper, en cm bred som bredast och avsmalnande till ett par mm i andra änden. Titta på en avlägsen ljuspunkt (t ex gatlykta) och håll remsan framför ditt observationsöga. Flytta remsan tills du hittar det smalaste stället som helt kan släcka ut ljuset, gör ett veck på remsan här och mät bredden (när du är i ljuset igen).


HUR HÖG FÖRSTORING KAN JAG ANVÄNDA?

Här blir en kompromiss mellan ögats detaljupplösning och teleskopets. Näthinnan och teleskopet (om det är riktigt bra) har ungefär samma upplösning när utgångspupillen är ca 1 mm ( för någorlunda ljusa objekt - mindre om näthinnan har sämre upplösning än hos de flesta). Vill vi att teleskopets (oundvikliga) begränsning ska bestämma upplösningen får man välja lite mindre utgångspupill - men detta kan vara meningslöst om atmosfären ändå begränsar skärpan.

Här finns mycket utrymme för egna åsikter och experiment, och någon allmänt accepterad gräns finns inte. Små utgångspupiller och höga förstoringar är lättare att hantera om teleskopet har motordrivning som håller objektet centrerat - med Dobsonteleskop är det svårt att följa vid riktigt höga förstoringar.

Även med indirekt seende kan du ha glädje av små utgångspupiller - bakgrunden blir mörkare, vilket medför att adaptationen och ljuskänsligheten ökar. Prova riktigt höga förstoringar (utgångspupill 0,5 - 1 mm) på ljusa, koncentrerade objekt: Ringnebulosan, Eskimånebulosan, Orionnebulosans centrala delar, klotformiga stjärnhopar.


VAD FINNS DET FÖR AVBILDNINGSFEL HOS OKULAR?

Vad som är intressant är egentligen om okularet ger skarpa och kontrastrika bilder - du har höga krav i centrum av bilden, men lite mindre höga för bildfältets yttre delar. Men här kommer lite diskussion om diverse optiska problem.

Sfärisk aberration - ger en oskärpa i centrum av fältet. Enkla okular kan ha märkbar sfärisk aberration med "snabba" teleskop - F/D på 5 el mindre, men detta förefaller knappast vara ett problem med hyggliga okular.

Astigmatism - Utåt kanterna på bildfältet fås olika fokus i radiell och tangentiell riktning. När du tittar på en stjärna nära bildfältskanten och ändrar fokus ser du att stjärnan blir utdragen i radiell riktning (vinkelrätt mot bildfältskanten) i ett läge, och i tangentiell (längs med bildfältskanten) i ett annat. Ju lägre fokalförhållande ("snabba" teleskop) desto mer syns detta fel - och det är kanske denna egenskap som framförallt skiljer de enkla (t ex Erfle) från de påkostade och kostbara (t ex Nagler, Panoptic).

Coma - knappast ett större problem för okular. Newtonteleskop (men även andra objektiv) har också coma, som kan ha betydelse (framför allt om teleskopet är illa kollimerat), men vanligtvis är okularets astigmatism ett större problem i praktiken - se nedan.

Bildfältskrökning - Bästa fokus ligger på en krökt yta, och du får ändra fokus från centrum ut mot kanten av fältet. Är du ung och kan ackomodera bra (dvs ställa in ögats skärpeavstånd) kan du kompensera för detta.

Färgfel - utanför bildfältscentrum blir bilden av en stjärna utdragen till ett "spektrum". Symmetriska okular (t ex Plössl) kan ha lägre färgfel än t ex Erfle. Färgfel i centrum (där t ex Sirius i bästa fokus kan ses omgiven av en violett "halo") ses hos refraktorer och kan inte skyllas på okularet.

Distorsion - om du fotograferar ett hus, vill du förmodligen att fasadens linjer ska avbildas räta, både i mitten och i kanterna i bilden. Ett kameraobjektiv som klarar detta har låg distorsion. Med teleskop är det inte lika enkelt - här är en situation som påminner om problemet att avbilda en del av jorden på en plan karta - det går inte exakt. Okular fungerar i allmänhet så att vinkeln ett objekt ses i från centrum räknat är proportinellt mot avståndet från centrum i fokalplanet. Det gör att räta linjer ses krökta (konvexa mot centrum), mer tydligt ju vidare synfältet är. Dessutom ses en cirkel (t ex Mars vid opposition) utdragen i radiell led om den är nära synfältskanten. Detta får man försöka leva med, men enstaka (vidvinkel-)okular har lite extra distorsion, t ex Panoptic - det kan ge en lite "sjösjuk" känsla om man sveper över ett stjärnrikt område.

Sfärisk aberration hos utgångspupillen. Detta kan drabba extrema vidvinkelokular, mest känt är det hos Nagler typ1, Al Naglers första vidvinkelkonstruktion (hans senare utvecklingar är bättre härvidlag). Ljus från yttre delar av synfältet bryts ihop närmare ögonlinsen än ljus från inre delar - man kan få en "njurböneeffekt (kidney bean) med ett "bönliknande" mörkt område i synfältet, om ögonpupillen inte är mycket större än utgångspupillen.

Reflexer - om du tittar på en stjärna, kan du ibland se en reflex i synfältet- inte alltid skarp och fokuserad. moderna okular har förhoppningsvis bra antireflexbehandling, men det har inte din egen hornhinna, den kan också ge reflexer. Du kan få "spökbilder" eller en diffus "slöja" kring en planet, irriterande men inte nödvändigtvis så allvarligt för detaljkontrasten.


VAD ÄR EN BARLOWLINS?

En Barlowlins är en akromatisk negativ lins, som sitter i en speciell fattning. Den placeras i okularhållaren, och okularet sätts i en hållare i Barlowlinsen, så att den negativa linsen hamnar i strålgången innan okularet:

Härvid ökar förstoringen (lite förvånande kanske att en negativ lins ökar förstoringen, men så är det). Oftast görs Barlowlinser för att öka förstoringen 2 till 3 gånger (det finns modeller där man kan variera förstoringen - tyvärr är de modeller jag har sett inte särskilt lyckade mekaniskt).

Det finns "korta" och "långa" Barlowlinser - oavsett förstoringsfaktor. Vill du ha en som passar i en stjärndiagonal får det bli en kort modell. Om du sätter Barlowen i fokuseraren, stjärndiagonalen i Barlowen och okularet i stjärndiagonalen får du högre förstoring än när okularet siter direkt i Barlowen - t ex 3 i stället för 2 gånger ökning.

Med en Barlowlins till dina okular kan du i princip fördubbla antalet möjliga förstoringar. Med ett "snabbt" teleskop och höga förstoringar blir okularbrännvidden ibland mycket kort - och bakre pupillavståndet blir så kort att du knappast kan undvika att få fett från ögonfransarna på linsen. Med en Barlow och längre brännvidd på okularet blir den risken mindre.


BLIR INTE BILDEN AUTOMATISKT SÄMRE MED ETT EXTRA LINSSYSTEM I VÄGEN?

Inte nödvändigtvis. Med en bra Barlow blir jobbet mycket lättare för ett medelmåttigt okular - från okularet sett tycks teleskopet ha blivit "långsammare", och t ex kantskärpan kan bli avsevärt bättre. Men det kan bli problem - strålgången får ett lite annat förlopp, och kombinationen "kort" Barlow och okular med lång fokallängd kan orsaka vinjettering (ljusförlust) i yttre delar av synfältet.

Många okular (som t ex Nagler, vixen LV) har en inbyggd negativ fältlins - kombinationen kan optimeras särskilt med hänsyn till astigmatism, och kan dessutom ge kort fokallängd med långt bakre pupillavstånd.


KAN JAG SÄTTA IHOP TVÅ BARLOWLINSER FÖR ATT ÖKA FÖRSTORINGEN?

Ja! Pröva gärna med vad du har - om möjligt sätt en "kort" Barlow i en "lång".


KAN JAG GÖRA OKULAR SJÄLV?

Sven O Rehnlund har gjort okular från grunden - det finns artiklar om det i Sky & Telescope och ASTRO. Men detta hör till undantagen. Om du får tag på lämpliga akromatiska linser kan du sätta ihop dem till ett symmetriskt okular och göra en lämplig infattning till dem, det kan bli ett skapligt resultat om du har tur. I övrigt kan du kanske hitta överblivna okular från kikare eller mikroskop, som kan fungera i ditt teleskop om du kan fixa en passande fattning.

Kameralinser är däremot avsedda för en helt annan strålgång och ger inte ett användbart synfält som okular.

Nils Olof Carlin - 25/1-01