Προσοφθάλμιοι φακοί

Προσοφθάλμιοι φακοί

31 Μαρτίου 2015

Προσοφθάλμιος Φακός

Ο ποιοτικός προσοφθάλμιος φακός είναι ένα οπτικό σύστημα από φακούς σε μια μεταλλική συνήθως συσκευασία, (μεταλλικό “βαρέλι”), που τοποθετείται στην “έξοδο” του τηλεσκοπίου, στο σημείο εστίασης και έχει σκοπό τη μεγέθυνση του ειδώλου. Τοποθετείται μέσα στον εστιαστή με τη βοήθεια του οποίου επιτυγχάνουμε την εστίαση. Η ποιότητά του προσοφθάλμιου είναι εξαιρετικής σημασίας και είναι το δεύτερο πιο σημαντικό στοιχείο (μετά τον κύριο φακό ή το πρωτεύον κάτοπτρο) που καθορίζει πόσο καλά θα αποδίδει το τηλεσκόπιό μας.

Προσοφθάλμιοι και μεγέθυνση

post-24021-0-62521200-1421586632Ο προσοφθάλμιος συνδέεται άμεσα με την μεγέθυνση μιας και τα χαρακτηριστικά του, σε συνδυασμό με αυτά του τηλεσκοπίου, καθορίζουν ποια μεγέθυνση θα αποδόσει το τηλεσκόπιό μας. Η μεγέθυνση δεν είναι σταθερή σε ένα τηλεσκόπιο, αλλά μεταβάλλεται ανάλογα με τον προσοφθάλμιο φακό. Για να υπολογίσουμε πόση μεγέθυνση θα δώσει σε ένα τηλεσκόπιο ένα προσοφθάλμιο, πρέπει να διαιρέσουμε την εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου με την εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου. Για παράδειγμα, ένας προσοφθάλμιος 25 χιλιοστών σε ένα τηλεσκόπιο εστιακής απόστασης 2000 χιλιοστών θα δώσει 2000/25=80 φορές μεγέθυνση (ή όπως συμβολίζεται συνήθως 80x).
Φυσικά η μεγαλύτερη μεγέθυνση έχει δύο μειονεκτήματα:
Τη μείωση της φωτεινότητας και του οπτικού πεδίου. Όσο πιο μεγάλη μεγέθυνση χρησιμοποιούμε τόσο πιο στενό οπτικό πεδίο θα έχουμε. Δηλαδή θα βλέπουμε μικρότερο κομμάτι από το αντικείμενο που παρατηρούμε. Επίσης όσο μεγαλύτερη η μεγέθυνση τόσο λιγότερο φωτεινή θα είναι η εικόνα που θα βλέπουμε. Βέβαια η ωφέλιμη μεγέθυνση ενός τηλεσκοπίου εξαρτάται και από τη διάμετρο του αντικειμενικού φακού ή του πρωτεύοντος κάτοπτρου.  Αυτό σημαίνει ότι σε ένα τηλεσκόπιο από μια μεγέθυνση και πάνω η εικόνα δεν θα είναι καθαρή και δεν θα μπορούμε να διακρίνουμε καθαρά είδωλα, λόγω του ότι ξεπεράσαμε την απόδοση του τηλεσκοπίου. Ενας εμπειρικός κανόνας λέει ότι η μέγιστη μεγέθυνση ενός τηλεσκοπίου, ώστε να δίνει καθαρή εικόνα είναι το διπλάσιο της διαμέτρου του αντικειμενικού φακού ή του πρωτεύοντος κάτοπτρου σε χιλιοστά. (Π.χ. ένα τηλεσκόπιο διαμέτρου 25 εκατοστών, θα έχει μέγιστη αξιοποιήσιμη μεγέθυνση 500x). Ωστόσο ακόμα και αυτός ο κανόνας ισχύει για τις νύχτες με καλές συνθήκες παρατήρησης. Εξαιρέσεις του κανόνα υπάρχουν και αφορούν αντικείμενα όπως οι διπλοί αστέρες όπου οι απαιτούμενες μεγεθύνσεις μπορούν να φτάσουν πολύ υψηλά μεγέθη.

Προσοφθάλμιοι και οπτικό πεδίο

Οι προσοφθάλμιοι συνδέονται άμεσα με το πραγματικό οπτικό πεδίο που μπορεί να δείξει το τηλεσκόπιο. Το πραγματικό πεδίο εξαρτάται από το φαινόμενο πεδίο του προσοφθάλμιου και τη μεγέθυνση που αποδίδει. Ο προσεγγιστικός τύπος του πραγματικού πεδίου είναι:
πραγματικό πεδίο = φαινόμενο πεδίο/μεγέθυνση.
Αν και ο τύπος αυτός έχει κάποιες αδυναμίες, ισχύει αρκετά καλά προσεγγιστικά.

Τεχνικά Χαρακτηριστικά Προσοφθάλμιων φακών

  1. Διάμετρος μεταλλικού “βαρελιού”
    Κάθε προσοφθάλμιος έχει στο κάτω μέρος ένα μεταλλικό κυλινδρικό τμήμα (το ονομαζόμενο “βαρέλι”), το οποίο εισέρχεται στον εστιαστή. Υπάρχουν τρεις τυποποιημένες διάμετροι του μεταλλικού βαρελιού, αυτές είναι οι 0,965 ίντσες, οι 1,25 ίντσες και οι 2 ίντσες. Ως στάνταρντ θεωρούνται οι 1,25 ίντσες για προσοφθάλμιους εστιακής απόστασης έως και 32mm. Μερικά φθηνά τηλεσκόπια παίρνουν προσοφθάλμιους 0,965 ιντσών ενώ κάποια ακριβά μοντέλα προσοφθάλμιων εστιακής απόστασης άνω των 32mm έχουν διάμετρο 2 ίντσες.
  2. Εστιακή απόσταση
    Η εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου όπως αναφέραμε και πιο πάνω, συνδέεται άμεσα με τη μεγέθυνση. Προσοφθάλμιοι με μεγάλη εστιακή απόσταση δίνουν μικρότερη μεγέθυνση και προσοφθάλμιοι με μικρή εστιακή απόσταση δίνουν μεγαλύτερη μεγέθυνση. Ο μαθηματικός τύπος που συνδέει τη μεγέθυνση με την εστιακή απόσταση προσοφθάλμιου και τηλεσκοπίου είναι η εξής:
    Μεγέθυνση = Εστιακή Απόσταση Τηλεσκοπίου/Εστιακή Απόσταση Προσοφθάλμιου.
  3. Φαινόμενο πεδίο
    Το φαινόμενο οπτικό πεδίο, είναι ένα χαρακτηριστικό που δείχνει πόσο ευρύ είναι το είδωλο που βλέπουμε κοιτώντας μέσα από το προσοφθάλμιο. Το φαινόμενο πεδίο εξαρτάται από τον οπτικό σχεδιασμό του προσοφθάλμιου (πχ: σχέδια με μικρό πεδίο δίνουν κάπου στις 40 μοίρες, με μεσαίο πεδίο κάπου στις 50 μοίρες, ενώ σχέδια με ευρύ ή υπερ-ευρύ πεδίο φτάνουν ακόμα και τις 80-90 μοίρες). Το πεδίο αναφέρεται ως φαινόμενο καθώς μιας και το τηλεσκόπιο μεγεθύνει, το πραγματικό πεδίο θα είναι μειωμένο σε σχέση με το φαινόμενο τόσες φορές όσες και η μεγέθυνση. Παράγοντες που επηρεάζουν το οπτικό πεδίο του προσοφθάλμιου είναι κυρίως η οπτική σχεδίαση, η εστιακή απόσταση και το field stop. Συνήθως, για την επίτευξη ενός ευρέως πεδίου, χρησιμοποιούνται προσοφθάλμιοι με πολλά οπτικά στοιχεία (φακούς). Αντίθετα, οι προσοφθάλμιοι με λίγα στοιχεία χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου το ευρύ πεδίο δεν είναι απαραίτητο αλλά απαιτείται καλή οξύτητα και αντίθεση κάτι που επιτυγχάνεται πιο εύκολα με σχέδια λίγων οπτικών στοιχείων. Τα ποιοτικά προσοφθάλμια διαθέτουν συνήθως πάνω από 4 στοιχεία (φακούς).
  4. Field Stop
    Το field stop είναι το πραγματικό άνοιγμα του προσοφθάλμιου φακού στη μεριά που βλέπει προς το τηλεσκόπιο. Σε βάθος λίγων χιλιοστών υπάρχει ένας δακτύλιος, η περιφέρεια του οπτικού πεδίου – ο κύκλος που βλέπουμε όταν παρατηρούμε. Το field stop είναι σημαντικό διότι είναι η παράμετρος που καθορίζει με ακρίβεια το πεδίο του προσοφθάλμιου. Μέχρι και περίπου τα 30 mm εστιακή απόσταση προσοφθάλμιου οι 1,25 ίντσες του μεταλλικού βαρελιού επαρκούν για να φιλοξενήσουν επαρκές field stop ώστε να μην περιορίζεται το πεδίο. Για μεγαλύτερες εστιακές αποστάσεις προσοφθάλμιων, όμως, είναι απαραίτητη η μετάβαση στις 2 ίτνσες ώστε να φιλοξενήσουν το απαραιτήτως μεγαλύτερο field stop.
  5. Eye Relief
    Το eye relief, αναφερόμενο και εδώ όπως συνήθως με τον αγγλικό όρο, είναι η απόσταση από το προσοφθάλμιο φακό στην οποία πρέπει να τοποθετηθεί το μάτι του παρατηρητή για να δει πλήρως το είδωλο. Μικρές τιμές του eye relief (τυπικά μικρές θεωρούνται τιμές μικρότερες των 6-7 mm) μπορεί να κάνουν την παρατήρηση πιο δύσκολη καθώς το μάτι πρέπει να τοποθετηθεί πολύ κοντά στον προσοφθάλμιο. Τιμές του eye relief (τυπικά από 10 έως 20 mm) κάνουν πιο άνετη την παρατήρηση καθώς το μάτι δεν είναι ανάγκη να τοποθετηθεί πολύ κοντά στο προσοφθάλμιο. Ειδικά οι τιμές κοντά στα 20 mm είναι ιδανικές για όσους φορούν γυαλιά. Τιμές eye relief μεγαλύτερες από 20 mm γίνονται και πάλι προβληματικές καθώς είναι δύσκολο για τον παρατηρητή να κρατήσει κεντραρισμένο το μάτι μπροστά από τον προσοφθάλμιο.

Τύποι προσοφθάλμιων

Τα εξής σχέδια προσοφθάλμιων φακών είναι σε κοινή χρήση από διάφορες εταιρείες:
Kelner
Plössl
Ορθοσκοπικοί
Erfle
König
Lanthanum
Προσοφθάλμιοι SMA

Φίλτρα

Συνήθως, το μεταλλικό “βαρέλι” των προσοφθάλμιων δέχεται βιδωτά φίλτρα. Αυτό μπορείτε να το καταλάβετε από την ύπαρξη των γραμμών στο εσωτερικό του βαρελιού. Τα φίλτρα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι πολλά όπως σεληνιακά φίλτρα, χρωματιστά φίλτρα για καλύτερες εικόνες των πλανητών ή και ειδικά φίλτρα για την παρατήρηση νεφελωμάτων. Περισσότερα για τα φίλτρα μπορείτε να διαβάσετε εδώ.

Χρήσιμοι Μαθηματικοί Τύποι Προσοφθαλμίων

Μεγέθυνση = Εστιακή Απόσταση Τηλεσκοπίου/Εστιακή Απόσταση Προσοφθάλμιου
Προσεγγιστικό Πραγματικό Πεδίο = Φαινόμενο Πεδίο/Μεγέθυνση
Ακριβές Πραγματικό Πεδίο = 57,3 x Field Stop / Εστιακή Απόσταση Τηλεσκοπίου
Εμπειρική Μέγιστη Αξιοποιήσιμη Μεγέθυνση = 2x (Ανοιγμα τηλεσκοπίου σε mm)

Επιλογή προσοφθάλμιων και μεγεθύνσεων

Αλλάζουμε προσοφθάλμιο όταν θέλουμε να αλλάξουμε μεγέθυνση. Μεγέθυνση αλλάζουμε ανάλογα με το είδος του αντικειμένου που παρατηρούμε και τις εκάστοτε συνθήκες. Για παράδειγμα, για να δούμε ένα ανοιχτό σμήνος που απλώνεται σε μεγάλη έκταση θα χρησιμοποιήσουμε μικρότερη μεγέθυνση από αυτή που θα χρησιμοποιούσαμε για να δούμε τις ζώνες αερίων του Δία. Επίσης, μια νύχτα με καθαρή ατμόσφαιρα προσφέρεται για μεγαλύτερες μεγεθύνσεις από μία νύχτα με λιγότερο καλή ορατότητα. Ετσι, για κάθε τηλεσκόπιο χρειάζονται τουλάχιστον 3 προσοφθάλμιοι για να καλύπτουν όλες τις ανάγκες. Επιπλέον, πέρα από το πεδίο ο οπτικός σχεδιασμός παίζει ρόλο στην οξύτητα του ειδώλου. Για παράδειγμα στην πλανητική παρατήρηση αποδίδουν καλύτερα προσοφθάλμιοι λίγων οπτικών στοιχείων καθώς παρουσιάζουν αυξημένο κοντράστ.

Προστασία των προσοφθάλμιων

Ποτέ δεν αφήνουμε τους προσοφθάλμιους χωρίς τα προστατευτικά τους καπάκια (και από τις δύο πλευρές) και ποτέ δεν αγγίζουμε τους φακούς με τα δάχτυλά μας. Ο καθαρισμός τους δεν είναι πάντα εύκολος ενώ πολλές φορές ο έντονος καθαρισμός μπορεί να αφαιρέσει τις ειδικές τους επικαλύψεις. Επίσης, προσέχουμε να μην έρχονται σε επαφή τα βλέφαρά μας με τον φακό, μιας και η λιπαρότητά τους μπορεί να δημιουργήσει στίγματα.
Επίσης καλό είναι, τα προσοφθάλμια να φυλάγονται σε θήκες με gel σιλικόνης για την απορρόφηση της υγρασίας, διότι πάντα υπάρχει κίνδυνος η υγρασία να δημιουργήσει μύκητες επάνω στις επιφάνειες των φακών.

Επιμέλεια άρθρου : Π. Γερμάνης

Πηγή : wikipedia