Окуляры для микроскопа: виды, увеличение и маркировка

Окуляр микроскопа — часть оптической системы, через которую наблюдатель рассматривает изображение, сформированное объективом и другими элементами микроскопа. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение и определяет удобство наблюдения, доступное поле зрения и положение глаза относительно прибора.

Наиболее распространённый вариант современных лабораторных микроскопов — широкопольные окуляры 10×. Однако внешне похожие окуляры могут заметно отличаться по полевому числу, оптической конструкции, выносу выходного зрачка, посадочному размеру и возможности установки измерительной сетки.

Поэтому при выборе окуляра важно смотреть не только на увеличение 10×, 15× или 20×, но и на его совместимость с конкретной оптической системой.

Как работает окуляр микроскопа

Объектив микроскопа формирует увеличенное изображение объекта, а окуляр позволяет наблюдателю рассматривать его под увеличенным углом.

В отличие от объектива, окуляр обычно не определяет предельное разрешение микроскопа. Основной объём информации о мелких деталях должен сначала сформировать объектив.

Поэтому установка окуляра большего увеличения не способна восстановить детали, которые объектив не разрешил.

Что означает маркировка окуляра

Типичная современная маркировка может выглядеть так:

WF10×/20

Она обычно читается следующим образом:

• WF — Wide Field, то есть широкопольный окуляр;
• 10× — увеличение окуляра;
• 20 — полевое число FN, обычно указываемое в миллиметрах.

В зависимости от производителя могут встречаться обозначения EW, SW, PL, WH, H и другие. Их точное значение необходимо уточнять по документации конкретной оптической системы.

Увеличение окуляра: 10×, 15× или 20×

Для большинства биологических, металлографических и исследовательских микроскопов стандартным является окуляр 10×.

Также встречаются окуляры:

• 5× — малое увеличение;
• 10× — стандартное универсальное;
• 12,5× — промежуточное;
• 15× — повышенное увеличение;
• 20× — высокое окулярное увеличение.

Общее визуальное увеличение классического микроскопа приблизительно определяется как:

увеличение объектива × увеличение окуляра

Например:

40× × 10× = 400×.

Если вместо 10× установить окуляр 20×, получится номинальное увеличение 800×. Но это не означает удвоение разрешения.

Почему большое увеличение окуляра не всегда полезно

Разрешающая способность светового микроскопа определяется прежде всего объективом, его числовой апертурой и длиной волны света.

Если объектив уже передал максимум доступных деталей, дальнейшее увеличение окуляром делает изображение крупнее, но не добавляет новой информации.

Это называют пустым увеличением.

Поэтому для большинства лабораторных систем качественный широкопольный окуляр 10× практичнее, чем попытка получить максимальное увеличение только за счёт окуляра.

Поле зрения и полевое число FN

Одна из важнейших характеристик современного окуляра — полевое число FN (Field Number).

Например:

• WF10×/18;
• WF10×/20;
• WF10×/22;
• WF10×/25.

При прочих равных чем больше FN, тем большую область изображения можно одновременно наблюдать.

Приближённый диаметр поля зрения непосредственно на объекте можно оценить:

поле объекта ≈ FN / увеличение объектива

Например, для окуляра FN 20 и объектива 10×:

20 / 10 = около 2 мм.

Для объектива 40× с тем же окуляром:

20 / 40 = около 0,5 мм.

Реальное поле конкретного микроскопа также зависит от конструкции всей оптической системы.

Широкопольные окуляры WF

Широкопольные окуляры предназначены для наблюдения увеличенного поля при сохранении приемлемого качества изображения по его площади.

Именно широкопольные окуляры сегодня являются наиболее распространёнными на современных лабораторных микроскопах.

Большое поле особенно удобно:

• при поиске объектов на препарате;
• при рутинной лабораторной работе;
• при исследовании больших структур;
• при длительном визуальном наблюдении;
• при работе со стереоскопическими микроскопами.

Вынос выходного зрачка

Вынос выходного зрачка характеризует расстояние от последней поверхности окуляра до положения, в котором глаз наблюдателя видит полное поле зрения.

Если вынос слишком мал, глаз приходится располагать практически вплотную к окуляру.

Окуляры с увеличенным выносом выходного зрачка особенно удобны для пользователей, работающих в очках.

В некоторых системах такие окуляры обозначаются как High Eyepoint или аналогичным термином производителя.

Диоптрийная регулировка

В бинокулярных и тринокулярных микроскопах часто предусмотрена диоптрийная коррекция.

Она позволяет компенсировать разницу между глазами наблюдателя и добиться резкого изображения одновременно для обоих глаз без постоянной перенастройки фокусировки.

В зависимости от конструкции регулировочное кольцо может находиться на окуляре или на окулярном тубусе.

Наглазники окуляров

Резиновые или силиконовые наглазники помогают правильно расположить глаза, уменьшают влияние бокового света и делают длительную работу комфортнее.

Для работы в очках наглазники обычно складывают или опускают, если это предусмотрено конструкцией.

Измерительные окуляры и окуляр-микрометры

Для измерения объектов в поле зрения могут использоваться измерительные окуляры, окулярные шкалы и сетки.

Внутри окуляра размещается шкала с делениями или специальная сетка. Однако сами деления не имеют постоянной цены в микрометрах для всех объективов.

Перед измерением систему необходимо откалибровать с помощью объект-микрометра.

Калибровку выполняют отдельно для каждого используемого увеличения объектива.

Окулярные сетки

Помимо линейных измерительных шкал применяются различные окулярные сетки:

• крестовые;
• координатные;
• квадратные;
• счётные;
• сравнительные;
• специализированные шаблоны.

Они используются для подсчёта частиц, оценки размеров, позиционирования объекта и выполнения специализированных методик.

Посадочный диаметр окуляра

Окуляр устанавливается в окулярный тубус, поэтому одним из базовых параметров совместимости является его посадочный диаметр.

В различных типах микроскопов используются разные диаметры. В частности, встречаются окуляры примерно 23,2 мм, 30 мм, 30,5 мм и другие конструкции.

Поэтому перед заменой окуляра необходимо проверить фактический размер и документацию микроскопа.

Совпадение посадочного диаметра ещё не гарантирует полной оптической совместимости.

Можно ли поставить другой окуляр на микроскоп

Физически подходящий окуляр не обязательно будет правильно работать с конкретным микроскопом.

При подборе необходимо учитывать:

• посадочный диаметр;
• увеличение;
• полевое число FN;
• диаметр изображения, формируемого системой;
• тип оптической коррекции;
• положение фокальной плоскости;
• возможность установки сетки или шкалы;
• конструкцию окулярной головки.

На современных микроскопах желательно применять окуляры, рекомендованные производителем либо проверенные на совместимость с конкретной оптической системой.

Компенсационные окуляры

В классических микроскопических системах часть остаточных аберраций объектива могла корректироваться окуляром. Для этого применялись компенсационные окуляры.

Такие объективы и окуляры проектировались как единая система, поэтому произвольная замена одного элемента могла ухудшить качество изображения.

В современных оптических системах принципы распределения коррекции между объективом, тубусной линзой и окуляром зависят от конкретного производителя.

Окуляры Гюйгенса, Кельнера и другие классические схемы

В истории микроскопической оптики применялось множество конструкций окуляров. Среди наиболее известных — окуляры Гюйгенса, Кельнера, ортоскопические, симметричные и компенсационные системы.

Окуляр Гюйгенса

Классическая схема из двух линз, широко применявшаяся в более ранних микроскопах. Конструкция проста, но по размеру исправленного поля уступает современным широкопольным окулярам.

Окуляр Кельнера

Содержит более совершенную коррекцию хроматических аберраций и исторически применялся в различных оптических приборах.

Ортоскопические окуляры

Такие схемы разрабатывались с акцентом на небольшую дисторсию и хорошую передачу геометрии изображения.

Для пользователя современного лабораторного микроскопа эти исторические названия обычно менее значимы, чем конкретные параметры увеличения, FN, выноса зрачка и совместимости с оптической системой.

Окуляры для стереоскопических микроскопов

В стереоскопических микроскопах широкое поле зрения особенно важно, поскольку такие приборы часто применяются для визуального контроля и манипуляций с крупными объектами.

Для них распространены широкопольные окуляры 10×, а также дополнительные окуляры повышенного или пониженного увеличения.

При выборе необходимо учитывать, что изменение увеличения окуляра меняет общее увеличение системы, но не изменяет рабочее расстояние, определяемое оптической схемой микроскопа и установленным объективом.

Перейти в раздел: стереоскопические микроскопы .

Окуляры для биологических микроскопов

Для современных биологических микроскопов наиболее универсальным вариантом являются широкопольные окуляры 10×.

При лабораторной работе большое значение имеют:

• широкое поле зрения;
• удобный вынос выходного зрачка;
• диоптрийная коррекция;
• возможность работы в очках;
• совместимость с измерительными сетками.

Современные модели представлены в разделе биологических микроскопов МИКРОАНАЛИЗ .

Окуляры для металлографических микроскопов

Для металлографии также востребованы широкопольные окуляры, поскольку оператору важно быстро осматривать поверхность образца и находить характерные участки.

Если микроскоп применяется для количественного анализа, могут использоваться окулярные сетки, шкалы и другие измерительные приспособления.

См. раздел: металлографические микроскопы .

Нужен ли окуляр при работе с цифровой камерой

Если изображение регистрируется через отдельный фототубус тринокулярного микроскопа, окуляр наблюдателя обычно непосредственно не участвует в формировании изображения на матрице.

Для камеры используется отдельный оптический канал, адаптер и при необходимости проекционная оптика.

Поэтому увеличение, указанное на визуальном окуляре, нельзя автоматически использовать для расчёта масштаба цифрового изображения.

Для цифровой регистрации см.: камеры для микроскопов .

Как выбрать окуляр для микроскопа

Перед покупкой или заменой окуляра желательно проверить следующие параметры:

1. Модель микроскопа. Это самый простой способ определить совместимость.
2. Посадочный диаметр. Окуляр должен физически подходить к тубусу.
3. Увеличение. Для большинства задач оптимальны 10×.
4. Полевое число FN. Оно определяет доступное поле изображения.
5. Оптическая совместимость. Особенно важна для систем, где коррекция распределена между объективом и окуляром.
6. Вынос выходного зрачка. Важен для длительной работы и пользователей в очках.
7. Диоптрийная коррекция. Полезна при бинокулярном наблюдении.
8. Необходимость измерений. Для них нужен окуляр с сеткой, шкалой либо специальный окуляр-микрометр.

Частые ошибки при выборе окуляра

• Выбирать окуляр только по увеличению.
• Считать, что 20× всегда лучше 10×.
• Пытаться увеличить разрешение только заменой окуляра.
• Не учитывать полевое число FN.
• Покупать окуляр только по посадочному диаметру.
• Использовать измерительную сетку без калибровки объект-микрометром.
• Ставить разные окуляры в левый и правый канал бинокулярной головки.

Частые вопросы об окулярах микроскопа

Что означает WF10×/20?

WF означает широкопольную конструкцию, 10× — увеличение окуляра, а 20 — полевое число FN.

Что лучше — окуляр 10× или 20×?

Для большинства микроскопических задач 10× является более универсальным. Окуляр 20× даёт большее номинальное увеличение, но не увеличивает разрешение объектива и обычно уменьшает доступное поле зрения.

Чем широкопольный окуляр отличается от обычного?

Он рассчитан на наблюдение большего поля изображения с приемлемым качеством по его площади. На современных лабораторных микроскопах широкопольные окуляры стали стандартным решением.

Можно ли поставить окуляр другого производителя?

Иногда да, но совпадения диаметра недостаточно. Нужно проверить оптическую совместимость, полевое число и конструкцию тубуса.

Для чего нужен окуляр-микрометр?

Для измерения размеров объектов. Перед работой шкалу необходимо откалибровать с помощью объект-микрометра для каждого используемого объектива.

Где подобрать окуляр для микроскопа

Для правильного подбора желательно знать модель микроскопа, маркировку штатного окуляра, посадочный диаметр и требуемое поле зрения.

Если окуляры подбираются одновременно с новой оптической системой, можно посмотреть микроскопы МИКРОАНАЛИЗ или направить нам задачу для подбора комплектации.

См. также: объективы для микроскопа , типы световых микроскопов , цифровые камеры для микроскопов .