目镜
一、含义:
目镜也是显微镜的主要组成部分,它的主要作用是将由物镜放大所得的实像再次放大,从而在明视距离
处形成一个清晰的虚像;因此它的质量将最后影响到物像的质量。在显微照相时,在毛玻璃处形成的是
实像。
某些目镜(如补偿目镜)除了有放大作用外,还能将物镜造像过程中产生的残余像差予以校正。目镜的
构造比物镜简单得多。因为通过目镜的光束接近平行状态,所以球面像差及纵向(轴向)色差不严重。
设计时只考虑横向色差(放大色差)。目镜由两部组成,位于上端的透镜称目透镜,起放大作用;下端
透镜称会聚透镜或场透镜,使映像亮度均匀。在上下透镜的中间或下透镜下端,设有一光栏,测微计、
十字玻璃、指针等附件均安装于此。目镜的孔径角很小,故其本身的分辨率甚低,但对物镜的初步映像
进行放大已经足够。常用的目镜放大倍数有:8×、10×、12.5×、16×等多种。
二:目镜的类型按其构造形式可分为:
1.福根目镜:目镜可分正型目镜系和负型目镜系两类。正型目镜的主焦点在场透镜以外,虽然由二个或
两个以上的透镜组合而成,但整个光学系统可视为单一的凸透镜,故在适当情况下可单独作为放大镜使
用。负型目镜的主焦点是在场透镜以内,即在场透镜与目透镜两个透镜之间,显然不能单独作为放大镜
使用。最简单类型的目镜的焦点在两透镜之间,属于“负透镜”。福根目镜是负型目镜系中最简单的一种
。它由二块分立的没有经过色差校正的平凸透镜组成,接近人眼的一块称为目透镜,它起放大作用。另
一块称为场透镜,它起使映像高度均匀的作用。在二块之间装有一光栏,位于目透镜的前焦点处。福根
目镜未进行像差校正,或仅作部分球差校正,仍有一定程度的像差和畸变。其放大倍数一般不超过15
倍,适应于配合中、低倍物镜,用作观察或摄影。
2.雷斯登目镜:由两个平凸透镜组成,其主焦点在下透镜(场透镜)之外,故称正透镜。雷斯登目镜对
像场弯曲和畸变有良好的校正,球差也较小,但放大色差比福根目镜差。它除用于观察和摄影外,也可
用于放大。
3.补偿目镜:垂轴色差为1.5%~2%的平场消色差物镜、平场半复消色差物镜、平场复消色差物镜等,
都属于垂轴色差校正不足的物镜。这些物镜需要与垂轴色差校正过头的目镜配合使用,故称这种目镜为
补偿目镜。补偿目镜具有过度的校正放大色差的特性,以补偿复消色差、半复消色差物镜的残余色差。
由于补偿目镜具有一定量的垂轴色差及其放大倍数较高(高达30倍),不宜与普通消色差物镜配合使
用,宜与复消色差物镜或半复消色差物镜配合使用,以抵消这些物镜的残余色象差。不可与消色差物镜
配用,因为有“过正”产生,会使映像产生负向色差。
4.测微目镜:在目镜中加入一片有刻度的玻璃薄片,用来定量测量,或进行显微压痕长度的测量。根据
测量目的可将刻度设计在直线、十字交叉线、方格网、同心圆或其他几何图形上。
5.摄影目镜: 此目镜专门用于摄影或近距离投影,不能用作显微观察或单独放大。其像差校正与补偿
目镜基本相同,宜与平面复消色差物镜或半复消色差物镜配用,使在规定放大倍数下具有足够平坦的映
像。
6.广角目镜:一般目镜视场角度在30°左右。广角目镜是指视场角在50°以上,放大倍数在12.5倍以上的
平场目镜,和视场角在40°以上,放大倍数在10倍以下的平场目镜。
目镜性质图
三、目镜性质
1.目镜的标记 目镜上刻有如下标记:目镜类别、放大率。例如10×平场目镜刻有p10×;p即表示平场目
镜,10×为放大率,一般惠更斯目镜不刻标记。
2.目镜的放大倍数 目镜放大倍数是有规定的。表1-3为国产显微镜目镜规格。(右图) 国产显微镜:目镜系列(GB/﹡9246—1988)
目镜的作用是把物镜放大的实像(中间像)再放大一遍,并把物像映入观察者的眼中,实质上目镜就是一个放大镜。已知显微镜的分辨率能力是由物镜的数值孔径所决定的,而目镜只是起放大作用。因此,对于物镜不能分辨出的结构,目镜放的再大,也仍然不能分辨出。
由于不同系列目镜光学设计不同,所以不能混用。
观测用的目镜依其焦距来区分其放大倍率,目镜的焦距愈长,数字愈多其放大倍率愈小,视野也就愈大。
一般而言40毫米以上,称之为低倍目镜,适合观测星云、星团、彗星等微光、暗淡天体。
25毫米—12毫米,称之为中倍目镜,适合观测月面、行星、双星及明亮星云内部。
12毫米—4毫米称之为高倍目镜,适合观测月面细部坑洞、行星表面、双星等。
本书介绍的各天体,请读者依不同对象选择不同焦距的目镜,一般市售望远镜均附有二三个目镜,分为中、高、低(如12毫米,6毫米,25毫米)或是中、高倍(如18毫米,6毫米)配备。PK建议倘若有机会应另外添购40毫米长焦专用低倍目镜,它们在观看星云、星团时效果特别地好。
值得注意的一点是,普通目镜的规格是24.5毫米,另外还有3种”大头”目镜的规格是31.7毫米、36.4毫米、50.8毫米,直径变大使目镜玻璃也变大,观看起来就像看大屏幕的电视一样。
天文望远镜的目镜种类与结构

1,惠更斯目镜(H式或HW式)
荷兰科学家惠更斯于1703年设计,有两片平凸透镜组成,前面为场镜,后面为接目镜,他们的凸面都朝向物镜一端,场镜的焦距一般是接目镜的2-3倍,镜片间距是它们焦距之和的一半。惠更斯目镜视场约为25-40度。过去,惠更斯目镜是小型折射镜的首选,但随着望远镜光力的增大,其视场小,反差低,色差,球差场曲明显的缺点逐渐暴露出来,所以目前这种结构一般为显微镜的目镜采用。
2,冉斯登目镜(R式或SR式)
于1783年设计成功,也是两片两组结构,由凸面相对,焦距相同的两个平凸透镜组成。间距为两者焦距和的2/3-3/4,其色差略大,场曲显著减小,视场约为30-45度,目前已很少采用。
3,凯尔纳目镜(K式)
是在冉斯登目镜的基础上发展而来,出现于1849年,主要改进是将单片的接目镜改为双胶合消色差透镜,大大改善了对色差和边缘像质的改善,视场达到40-50度,低倍时有着舒适的出瞳距离,所以目前在一些中低倍望远镜中广泛应用,但是在高倍时表现欠佳。另外,凯尔纳目镜的场镜靠近焦平面,这样场镜上的灰尘便容易成像,影响观测,所以要特别注意清洁。美国一家公司在凯尔纳目镜的基础上进一步改进,研制出了RKE目镜,其边缘像质要好于经典结构。
4,阿贝无畸变目镜(OR式)
1880年由德国蔡司公司创始人之一的阿贝设计,为四片两组结构,其中场镜为三胶合透镜,接目镜为平凸透镜,该目镜成功的控制了色差和球差,并把鬼像和场曲降低到难以察觉的程度,它还具有40-50度的平坦视场和足够的出瞳距离,在各倍率都有良好表现,一直被广泛采用。
5,爱勒弗广角目镜
1917年研制成功,是专门为需要大视场的军用望远镜设计,是其后所有广角目镜的鼻祖,结构为5片三组,视场高达60-75度。非常适合观测深空天体,由于边缘存在像散,所以不太适合高倍设计,其在低倍时的表现是非常出色的。
6,普罗素目镜(PL式)、
又称为对称目镜。由完全相同的两组双胶合消色差透镜组成,其参数表现与OL目镜相当,但具有更大的出瞳距离和视场,造价更低,而且适用于所有的放大倍率, 是目前应用最为广泛的目镜,曾派生出多种改进型。
7,Nagler目镜
一种于1979年由美国人设计的高档目镜,有着82度的惊人视场,优质的边缘像质和舒适的出瞳距离,以及复杂的结构和高昂的价格,和超过一公斤的重量。