Gli Oculari

Un oculare è una lente o un gruppo di lenti (detto genericamente gruppo ottico) che serve da interfaccia tra l'occhio dell'osservatore e la strumentazione ottica da utilizzare (telescopio, microscopio,). L'oculare ha in genere la funzione di ingrandire l'immagine che si forma nel piano focale "dell'obiettivo" (inteso come la prima parte del sistema, quella che preleva l'immagine) e per questo è posizionato sullo stesso asse ottico, in modo che il suo fuoco anteriore coincida con il fuoco posteriore dell'obiettivo. L'oculare è progettato per la visione ad occhio nudo, anche se può essere usato in alcuni casi per la fotografia secondo una tecnica detta proiezione dall'oculare. I moderni telescopi professionali, e in quantità crescente anche quelli amatoriali utilizzati per la fotografia, non hanno oculare, ma proiettano l'immagine direttamente sui CCD presenti sul piano focale del telescopio.

Gli Ingrandimenti

L'ingrandimento dell'oculare ci dice di quante volte l'immagine osservata viene ingrandita ed è inversamente proporzionale alla sua lunghezza focale. Nel caso di un telescopio, l'Ingrandimento del sistema può essere calcolato con la formula: i = Focale Obiettivo / Focale Oculare dove: "i" è l'ingrandimento, Fob è la lunghezza focale dell'obiettivo del telescopio, Foc è la lunghezza focale dell'oculare.

Configurazioni Ottiche

A partire dall'oculare a lente singola divergente usato da Galileo Galilei, sono stati sviluppati diversi tipi di schemi tattici ottici per ottenere prestazioni sempre migliori (in termini di planarità del campo visivo, angolo di visione, aberrazione cromatica, eccetera). A seconda dello schema ottico, gli oculari oggi in uso possono essere composti da due lenti (nei più semplici ed economici), da tre, quattro o addirittura otto lenti in alcuni modelli dotati di un grande campo apparente (i cosiddetti ultra-wide). Un dato modello può essere più adatto di un altro per certi tipi di osservazioni o di telescopi. Vediamo di seguito i vari tipi di oculare utilizzati in campo astronomico.

Huygens

   La sigla di questi oculari è: H.

Nel XVII secolo, Christiaan Huygens aveva compiuto importanti ricerche sull'ottica e inventò un nuovo tipo di oculare formato da due lenti piano-convesse, che dimostrò la possibilità di correggere l'aberrazione cromatica. Le due lenti sono dette lente dell'occhio e lente di campo, per la posizione in cui si trovano rispetto all'occhio dell'osservatore. Questo oculare era adatto a telescopi con rapporto focale f/10 o maggiore. Dopo questa invenzione, vennero realizzati oculari sempre migliori e oggi l'oculare di Huygens è obsoleto, anche se è ancora possibile vederlo commercializzato in corredo ai telescopi più economici, inoltre è ancora usato in microscopia. Sebbene venga corretta l'aberrazione cromatica trasversale, quella longitudinale è ancora presente, insieme all'aberrazione sferica e l'astigmatismo, per cui l'immagine è buona solo al centro. Come difetto ha anche un'estrazione pupillare limitata, che costringe ad avvicinarsi di più all'oculare, rendendo perciò più scomoda l'osservazione. Inoltre ha un campo apparente ridotto (dai 25 ai 40°). L'oculare di Huygens è un oculare negativo, perché il suo piano focale cade all'interno del sistema delle lenti: non è possibile inserire un reticolo per le misurazioni, ma in compenso si notano meno le eventuali piccole particelle di polvere che si depositano sulle lenti. Una variante migliorata è quella di Mittenzwey (sigla HM), creata nel XIX secolo, in cui la lente di campo è convessa-concava. Questa variante è adatta per telescopi f/8 in su.

Ramsden

                                                                                           La sigla di questi oculari è: R.

Jesse Ramsden inventò il suo oculare nel 1783. Anche questo oculare è composto da due lenti piano-convesse, ma le due lenti rivolgono le parti convesse l'una verso l'altra e hanno una focale uguale. Questo oculare è più adatto ad obiettivi più luminosi, rispetto al precedente, inoltre è adatto all'inserimento di reticoli o micrometri. Il piano focale è molto vicino alla lente di campo e renderebbe subito visibile ogni particella di polvere che si posasse sulle lenti, perciò, per risolvere un poco questo e altri inconvenienti, le due lenti vengono avvicinate, peggiorando tuttavia l'aberrazione cromatica e quella sferica. Anche nei Ramsden l'estrazione pupillare è molto ridotta, ma è un poco maggiore rispetto agli Huygens, mentre il campo apparente è simile (30-40°). I Ramsden mostrano più aberrazione cromatica trasversale rispetto agli Huygens, ma meno aberrazione cromatica longitudinale, aberrazione sferica e distorsioni, infine non hanno coma. Anche questo schema ottico viene usato per la realizzazione di oculari molto economici, comunque utilizzabili per le osservazioni planetarie: i pianeti infatti occupano un campo molto piccolo, mentre l'oculare assorbe poca luce, avendo solo due lenti.

Kellner

                                                                                           La sigla per questi oculari è: K

Carl Kellner disegnò il primo oculare acromatico moderno nel 1850. Questo oculare consente di scendere fino a f/6 con buone prestazioni. Usa tre lenti e ha uno schema molto simile a quello di Ramsden, ma si differenzia per il fatto che la lente dell'occhio, anziché essere una semplice lente piano-convessa, è un piccolo doppietto acromatico, che elimina il cromatismo residuo. Come i Ramsden, c'è l'inconveniente della polvere che diventa visibile, quando si posa sulla lente di campo, ma il campo apparente è un poco maggiore. Questi oculari sono ancora relativamente economici e forniscono buone immagini ad ingrandimenti bassi e medi, indubbiamente superiori a quelle degli Huygens e dei Ramsden. Gli oculari Kellner di qualità, ben trattati e col barilotto opacizzato internamente contro le riflessioni, sono considerati ancora oggi dei validi oculari.

Ortoscopico

                                                                      La sigla per questi oculari è: Or (talvolta O oppure Ortho)

Ernst Abbe creò nel 1880 un oculare a quattro lenti, che ora è conosciuto come oculare di Abbe o ortoscopico. Un tripletto fa le veci delle lente di campo, mentre quella dell'occhio è una singola lente piano-convessa. Questo oculare è adatto anche a rapporti focali più luminosi (ad esempio f/6); ha una buona estrazione pupillare e un'ottima riduzione delle aberrazioni e soprattutto delle distorsioni. È considerato il migliore oculare come qualità d'immagine, con un campo discreto, paragonabile a quello dei migliori derivati del Kellner (fino a 50°); ma attualmente vengono preferiti altri modelli ed esso è utilizzato per lo più nelle osservazioni planetarie. Oculari ortoscopici vengono montati anche su binocoli e cannocchiali.

Plössl

                                                                                           La sigla per questi oculari è: Pl

Georg Simon Plössl creò questo oculare a quattro lenti, disposte in due doppietti acromatici, nel 1860, basandosi sullo schema di Kellner, ma solo dopo la seconda guerra mondiale la Clavé di Parigi iniziò a produrne in serie. Questo oculare ha prestazioni che si avvicinano a quello di Abbe, ma è più facile da costruire; alcuni modelli (Super Plössl) possono avere 5 lenti ed hanno un campo apparente un poco più ampio (fino a 55°). Lo svantaggio principale dello schema ottico Plössl è la sua corta estrazione pupillare, soprattutto con gli oculari aventi lunghezze focali minori (quelle usate per gli alti ingrandimenti), con i quali l'osservazione diventa particolarmente scomoda. Attualmente è il tipo di oculare più venduto, ma la qualità può variare molto da modello a modello; infatti esso richiede un vetro di qualità e la necessità di lenti convesse e concave che combacino perfettamente per evitare riflessioni interne; quindi si riscontrano differenze di prestazioni evidenti fra i Plössl economici, dotati tra l'altro dei trattamenti antiriflesso più semplici, e quelli di qualità.

Erfle e König

                                                                                       La sigla per questi oculari è: Er

Heinrich Erfle inventò questo tipo di oculare a grande campo durante la fine della prima guerra mondiale, nel 1917. Questo oculare è caratterizzato da una lente dell'occhio molto grande e da un'ottima estrazione pupillare, che lo rende molto comodo; inoltre ha un campo apparente di 60°; di contro, ad ingrandimenti elevati soffre di astigmatismo e di immagini fantasma. Gli Erfle sono molto usati anche nei binocoli. Anche la Goerz, una società di strumenti ottici e fotografici fondata a Berlino nel 1886 propose un oculare con un campo che arrivava a 75°. I König (dal nome dell'ottico tedesco Albert König) sono una variante dell'Erfle e possono arrivare a 70°. Gli Erfle, nelle loro varianti, possono avere da 5 a 7 lenti.