maanantai 10. kesäkuuta 2013

Tähtiharrastajan kaukoputki: Okulaarit - osa 1


Tähtiharrastajalle kertyy usein monenlaisia okulaareja.
Niihin sitoutuva rahamäärä voi kohota korkeaksi,
joten on järkevää harkita ostoksie hyvin ja
ostaa laadukkaita ja itselle sopivia laitteita.
Kuva Kari A. Kuure.
Okulaarin liittäminen kaukoputken mahdollistaa katseltavan kuvan syntymisen havaitsijan silmän verkkokalvolle. Näin ollen okulaarin kuvanmuodostusominaisuudet kaikissa sen osatekijöissään määrittää lopullisen kuvan laadun. Niinpä ei olekaan yhden tekevää, millaisen laitteen okulaarikseen valitsee. Valitettavan usein kaukoputkipaketeissa tulevat okulaarit ovat rakenteeltaan vanhanaikaisia ja laadultaan surkeita, joten aloittelevakin harrastaja päätyy hyvin nopeasti hankkimaan parempia okulaareja kaukoputkeensa.

Teoriassa okulaariksi kelpaa yksinkertainen linssi, olipa sen polttoväli ja tyyppi mikä tahansa. Yksinkertaisella linssillä on samat heikkoudet kuin yksilinssisellä objektiivilla: voimakas värivirhe, kuvan muoto on vääristynyt ja kuvakenttä on osa pallopintaa. Niinpä jo hyvin varhaisessa kaukoputken kehitysvaiheessa okulaariksi ei kelpuutettu enää yhtä yksittäistä linssiä, vaan kuvaa pyrittiin parantamaan useammalla linssillä ja hieman myöhemmin linssiryhmillä. Näin sai alkunsa 1700- ja 1800- luvuilla vieläkin ainakin joissakin sovelluksissa käytettävät Huyghens (H), Ramsden (R) ja Kelner (K) -okulaarit. Nämä ovat myös yleensä niitä okulaarityyppejä, joita tulee kaukoputkipakettien varusteina.

Okulaarien kehitys ei kuitenkaan päättynyt edellä mainittuihin, vaan monet optiikan valmistajat ovat kehittäneet lukuisia erittäin hyvälaatuisia okulaareja. Tunnetuimpia, yleensä suunnittelijansa nimeä kantavia okulaareja ovat: Plössl-, Super-Plössl-, Steinhell-, Köning-okulaarit. Erityisen loistokkaita okulaareja okulaarityyppejä ovat Orthoskooppinen-, Erlfe, RKE- ja Nagler-okulaarit. Viimeksi mainittua Televuen Nagler-tavaramerkillään valmistamia okulaareja pidetään okulaarien rolls-roycena.

Tässä mainittujen okulaarityyppien lisäksi on olemassa suuri joukko erilaisia eri käyttötarkoituksiin valmistettuja okulaareja, joukossa kokeiluja, jotka eivät ole koskaan johtaneet niiden käytön yleistymiseen tai niitä käytetään vain joissakin erikoislaitteissa. Yleensä näitä okulaarityyppejä ei edes ole myyjien valikoimissa.

Tärkeimmät okulaarien ominaisuudet

Tarkastellaan joitakin okulaarien ominaisuuksia, jotka vaikuttavat niin kuvan laatuun kuin ennen kaikkea käyttökokemukseen. Mitä sopivampia okulaarin ominaisuudet ovat kaukoputken ja havaittavan kohteen kanssa, sitä miellyttävämpää käyttökokemus on. Tästä seuraa, että tietty okulaari käytettynä kahdessa erityyppisessä ja kokoisessa kaukoputkessa antaa aivan erilaisen käyttökokemuksen.

Ensimmäinen ominaisuus, johon kaikki kaukoputkien käyttäjät joutuvat paneutumaan, on okulaarin polttoväli. Polttoväli määrää kaukoputken suurennuksen yhtälöllä:

S = Fobj ÷ fok

jossa:
S on suurennus
Fobj on kaukoputken efektiivinen polttoväli
 fok on okulaarin polttoväli.

Esimerkki: Kaukoputken efektiivinen polttoväli on 1 200 mm. Havaitsija käyttää 12 mm polttovälistä suurennusta. Kuinka suuren kuvan havaitsija näkee verrattuna ilman optisia lisälaitteita nähtyyn kohteen kuvaan?
Sijoittamalla annetut arvot yhtälöön, saadaan S= 1200 mm ÷ 12 mm = 100

Vastaus on, että kuva on suurentunut 100×.

Seuraava ominaisuus on kuvakentän laajuus. Laadukkaimpien okulaarien valmistajat leimaavat myös tämän tiedon okulaarin runkoon, sillä se on oleellinen valittaessa okulaaria tietylle havaintokohteelle. Syvän taivaan kohteille yleensä käytetään laajakenttäisiä okulaareja ja planeetoille riittää niitä kapeampi kuvakenttä. Valintaan vaikuttaa kohteen ominaisuuksien (so. laajuus taivaalla)lisäksi kunkin havaitsijan mieltymykset. Omakohtaisesti suosin okulaareja joiden kuvakentän laajuus on 60° – 80°, vaikka havaintokohteena olisivat planeetat.

Tavallisten kaupan olevien okulaarien kuvakentät sijoittuvat yleensä 40° – 60° väliin. Planeetoille, kaksoistähdille, planetaarisille sumuille ja galakseille tällainen kuvakentän laajuus on riittävä. Laajakenttäisiä (laajakulma)okulaareja löytyy jokaisen valmistajan okulaarisarjoista ja hinnaltaan kohtuullisia ovat 60° – 80° kuvakenttäiset okulaarit. Näillä voi jo hyvin havainnoida laajoja syvän taivaan kohteita (laajoja sumuja), Kuuta ja eräissä tapauksissa Aurinkoa.

Kuvakentältään yli 80° okulaareja on usealla valmistajalla. Tässä ryhmässä myyntihinta on yleensä suhteellisen korkea ja jotta se ei muodostuisi aivan kohtuuttomaksi, valmistajat ovat voineet tinkiä hieman kuvan laadusta. Ryhmän edullisimmassa päässä olevat okulaarit eivät välttämättä ole hinta-laatu-suhteellaan perusteltuja hankintoja. Onneksi sentään joitakin poikkeuksiakin on olemassa. Sen sijaan korkeahintaiset laajakenttäiset okulaarit ovat tässä suhteessa erinomaisia hankintoja, jos vain harrastebudjetti sen kestää.

Kolmas, ja etenkin silmälasien käyttäjille tärkeä ominaisuus on ns. silmän vapaa etäisyys (eye relief). Yleensä tieto löytyy myyjän nettiluetteloista ja okulaarin mukana tulevasta teknisestä selosteesta. Eye relief -etäisyys ilmoitetaan millimetreinä  ja se tarkoittaa kuvan muodostumisetäisyyttä silmälinssin pinnasta. Silmälinssi on okulaarin katselupuolen uloin linssi, siis silmää lähinnä oleva linssi.

Silmälasien käyttäjien olisi syytä hankintapäätöstä tehdessään kiinnittää huomiota myös tähän ominaisuuteen. Mitä pidempi eye relief -etäisyys on (yleensä > 25 mm) sitä helpompi on käyttää silmälaseja havaintojen aikana. Tämä voi olla hyvin tärkeää muistiinpanoja tehtäessä ja piirrettäessä havaittuja kohteita. Jos silmälaseja joudutaan käyttämään jonkin vaikean silmäsairauden tms. syyn vuoksi, silmälasien käyttäminen okulaarin läpi katsottaessa on välttämätöntä. Sen sijaan jos silmälaseilla korjataan ns. ikä näköä, niin silloin havainnot voidaan tehdä ilman silmälaseja, sillä sama korjaus saadaan aikaan kaukoputken tarkentamisella.