Feldblende

Plössl-Okular 32 mm

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

Diese optischen Systeme sind zum Beispiel Ferngläser, Fernrohre, Teleskope oder Mikroskope. Das Okular bereitet das in der Fokalebene entstehende Bild für das menschliche Auge auf. In Verbindung mit der Augenoptik wird ein Bild auf die Netzhaut projiziert. Die Austrittspupille des Okulars muss mit der Eintrittspupille des Auges übereinstimmen. Ältere Konstruktionen erlaubten keine vollständige Anpassung an das Auge. Entweder lag die Austrittspupille zu dicht hinter der letzten Linse, so dass sie für Brillenträger ungeeignet waren oder sie machten keine vollständige Farbkorrektur.

Der Okularauszug ist am Tubus eines Teleskops dort angebracht, wo das gebündelte Licht seinen Brennpunkt hat und aus dem Teleskop austritt. Beim Newton-Teleskop ist dies oben seitlich am Tubus, beim Cassegrain-Teleskop und bei Linsenfernrohren am hinteren Ende. In den Okularauszug werden die Okulare eingesteckt. An einem Stellrad kann man dann das Okular fokussieren.

Eigenschaften

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

Auflagemaß

Das Auflagemaß ist der Abstand vom Brennpunkt des Okulars zu dem des Objektivs. 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 ist definiert über die Entfernung des Luftbildes (Brennpunkt) zur Augenlinse des Okulars. Bei sehr geringem Augenabstand können z. B. Brillenträger mit aufgesetzter Brille nicht mehr das volle Bild des Okulars überblicken. 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.

Der Abstand zur Augenlinse des Okulars darf nicht mit dem biologischen Augenabstand verwechselt werden.

Augenmuschel

Die meisten Okulare haben auf der Kante der Augenseite einen Gummiring, der oft auch 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.

Austrittspupille

Die Austrittspupille ist ein Maß für die scheinbare Größe des Abbildes im Schärfepunkt. Ist die Austrittspupille des Okulars größer als die des eigenen Auges (in Millimetern), so geht Helligkeit verloren. Ist sie zu klein, können durch diese Auflösung keine weiteren Details erkannt werden. Man spricht dann von einer "leeren Vergrößerung". Die Austrittspupille des menschlichen Auges ist die maximale Öffnung der Iris und sie lässt im Alter nach. So haben Kinder noch eine Austrittspupille von ca. 8 mm, Erwachsene um die 40 Jahre häufig nur noch eine A. von 6 mm.

Brennweite

Die Brennweite eines Okulars ist in Millimetern angegeben und bestimmt die Vergrößerung des optischen Gerätes, in dem es verwendet wird (je kleiner die Brennweite, desto höher die Vergrößerung). 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_Objektiv der Objektiv- und F_Okular der Okularbrennweite.

Ist die Brennweite nicht bekannt, da z. B. keine Angaben auf dem Okular zu finden sind, kann sie ermittelt werden. Benötigt wird dazu:

• die Eintrittspupille EP des Instruments. Bei Teleskopen ist dies der freie Durchmesser der Frontlinse bzw. des Hauptspiegels.
• Die Austrittspupille AP (Messen der AP)
• und die Brennweite F_Objektiv des Instruments.

Alle Angaben im selben Maßstab, üblich sind Millimeter.

$F_\text{Okular}=\frac{F_\text{Objektiv}*AP} {EP}$

Feldblende

Die Feldblende eines Okulars liegt in der Brennebene des Fernrohrobjektivs und begrenzt damit das sichtbare Gesichtsfeld. Bei einfachen Okularbauformen ist die Feldblende als Ring in der Okularsteckhülse und (vom Objektiv aus gesehen) vor den Linsen des Okulars sichtbar. Wenn die Feldblende eines Okulars entfernt wird, kann sich das scheinbare Gesichtsfeld vergrößern, der Rand des Gesichtsfeldes wird dann allerdings nicht mehr scharf begrenzt sein.

Aus dem Durchmesser d der Feldblende und der Brennweite f des Fernrohrs kann das wahre Gesichtsfeld, also der Ausschnitt am Himmel der Objektiv-/Okularkombination einfach berechnet werden:

$\text{Gesichtsfeld in } ^{\circ}=2*\arctan\left(\frac{d}{2*f} \right)$

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.

Die maximale Größe der Feldblende ergibt sich aus dem Steckmaß abzüglich der Dicke der Steckhülse.

Filtergewinde

Auf der Feldseite fast aller Okulare in den Größen 1,25 und 2 Zoll befindet sich auf der Innenseite am vorderen Ende der Steckhülse ein Gewinde, welches Filteradapter aufnehmen kann. Auch kann dort eine Barlow-Linse ohne deren hinterer Steckhülse eingeschraubt werden. Dies verringert den Verlängerungsfaktor der Brennweite, da der Abstand zum Okular nun viel geringer ist als vorgesehen. So kann man mit der Feldlinse einer Barlow mit 2-facher Vergrößerung einen Faktor von ca. 1,4-fach erreichen.

Da es jedoch keinen wirklichen Standard im Gewindedurchmesser und mehr noch in der Gewindesteigung gibt, kann es manchmal passieren, dass ein Filter oder sonstiges Zubehör nicht passt oder sich nur ca. 1 bis 2 Umdrehungen weit aufschrauben lässt.

Gesichtsfeld

Das Gesichtsfeld bestimmt, wie "tunnelartig" der Blick ist. Das Gesichtsfeld 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.

Steckhülse

Die Steckhülse ist der feldseitige, vordere Teil des Okulars. Die Steckhülse verschwindet idealerweise vollständig im Okularauszug und wird dort von einer oder zwei Rändelschrauben oder von einem Klemmring gehalten. Die Außenseite der Steckhülse ist glatt, um ein klemmarmes Tauschen des Okulars zu ermöglichen. Die Innenseite hingegen ist absichtlich rau; Oft ist sie durchgängig mit dem Filtergewinde versehen und sie ist mit matter schwarzer Farbe abgedunkelt. Beide Maßnahmen verringern das immer entstehende Streulicht.

Steckmaß

Das Steckmaß ist der Außendurchmesser der Feldseite des Okulars. Dieses Maß wird in Zoll angegeben. Die Feldseite des Okulars wird in den Okularauszug geschoben und üblicherweise mit einer Rändelschraube fixiert. Üblich sind in der Amateurastronomie drei Steckmaße:

• 0,96", ist entweder von einem sehr einfachen Teleskop der untersten Preisklasse oder veraltet,
• 1,25", ist ein sehr verbreitetes Maß; es wird häufig für Okulare mit geringeren Brennweiten eingesetzt, sinnvoll sind Brennweiten bis 32 mm,
• 2", ist ein Steckmaß für Okulare, üblicherweise mit besonders langer Brennweite ab 28 mm und höher.

Bei Okularauszügen mit 2"-Steckmaß liegt häufig ein Adapter zur Reduzierung auf 1,25 Zoll bei.

Bei einem Steckmaß von 1,25 Zoll beträgt der Innendurchmesser der Steckhülse ca. 30 mm; dies ist gleichzeitig die maximal mögliche Feldblende bei diesem Steckmaß. Da bei längeren Brennweiten der Blickwinkel immer größer wird, begrenzt der Innendurchmesser sinnvolle Okularbrennweiten auf die oben erwähnten 32 mm.

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 nicht so gut ab wie Einzelokulare. Dafür decken sie den benötigten Brennweitenbereich ab.

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

Allerdings weisen die meisten Zoom-Okulare ein recht kleines Gesichtsfeld auf.

Siehe auch

• Objektiv
• Sehfeldzahl