目鏡
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目鏡eyepiece，用來觀察前方光學(xué)系統(tǒng)所成圖像的目視光學(xué)器件，是望遠鏡、顯微鏡等目視光學(xué)儀器的組成部分。為消像差，目鏡通常由若干個透鏡組合而成，具有較大的視場和視角放大率。
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含義
目鏡也是顯微鏡的主要組成部分，它的主要作用是將由物鏡放大所得的實像再次放大，從而在明視距離處形成一個清晰的虛像；因此它的質(zhì)量將最后影響到物像的質(zhì)量。在顯微照相時，在毛玻璃處形成的是實像。某些目鏡（如補償目鏡）除了有放大作用外，還能將物鏡造像過程中產(chǎn)生的
殘余像差予以校正。目鏡的構(gòu)造比物鏡簡單得多。因為通過目鏡的光束接近平行狀態(tài)，所以球面像差及縱向（軸向）色差不嚴重。設(shè)計時只考慮橫向色差（放大色差）。目鏡由兩部組成，位于上端的透鏡稱目透鏡，起放大作用；下端透鏡稱會聚透鏡或場透鏡，使映像亮度均勻。在上下透鏡的中間或下透鏡下端，設(shè)有一光欄，測微計、十字玻璃、指針等附件均安裝于此。目鏡的孔徑角很小，故其本身的分辨率甚低，但對物鏡的初步映像進行放大已經(jīng)足夠。常用的目鏡放大倍數(shù)有：8×、10×、12.5×、16×等多種?！ ?/p>
目鏡類型（按構(gòu)造形式分）
1.福根目鏡：目鏡可分正型目鏡系和負型目鏡系兩類。正型目鏡的主焦點在場透鏡以外，雖然由二個或兩個以上的透鏡組合而成，但整個光學(xué)系統(tǒng)可視為單一的凸透鏡，故在適當情況下可單獨作為放大鏡使用。負型目鏡的主焦點是在場透鏡以內(nèi)，即在場透鏡與目透鏡兩個透鏡之間，顯然不能單獨作為放大鏡使用。最簡單類型的目鏡的焦點在兩透鏡之間，屬于“負透鏡”。福根目鏡是負型目鏡系中最簡單的一種。它由二塊分的沒有經(jīng)過色差校正的平凸透鏡組成，接近人眼的一塊稱為目透鏡，它起放大作用。另一塊稱為場透鏡，它起使映像高度均勻的作用。在二塊間裝有一光欄，位于目透鏡的前焦點
處。福根目鏡未進行像差校正，或僅作部分球差校正，仍有一定程度的像差和畸變。其放大倍數(shù)一般不超過15倍，適應(yīng)于配合中、低倍物鏡，用作觀察或攝影。
2.雷斯登目鏡：由兩個平凸透鏡組成，其主焦點在下透鏡（場透鏡）之外，故稱正透鏡。雷斯登目鏡對像場彎曲和畸變有良好的校正，球差也較小，但放大色差比福根目鏡差。它除用于觀察和攝影外，也可用于放大。
3.補償目鏡：垂軸色差為1.5%~2%的平場消色差物鏡、平場半復(fù)消色差物鏡、平場復(fù)消色差物鏡等，都屬于垂軸色差校正不足的物鏡。這些物鏡需要與垂軸色差校正過頭的目鏡配合使用，故稱這種目鏡為補償目鏡。補償目鏡具有過度的校正放大色差的特性，以補償復(fù)消色差、半復(fù)消色差物鏡的殘余色差。由于補償目鏡具有一定量的垂軸色差及其放大倍數(shù)較高（高達30倍），不宜與普通消色差物鏡配合使用，宜與復(fù)消色差物鏡或半復(fù)消色差物鏡配合使用，以抵消這些物鏡的殘余色象差。不可與消色差物鏡配用，因為有“過正”產(chǎn)生，會使映像產(chǎn)生負向色差。
4.測微目鏡：在目鏡中加入一片有刻度的玻璃薄片，用來定量測量，或進行顯微壓痕長度的測量。根據(jù)測量目的可將刻度設(shè)計在直線、十字交叉線、方格網(wǎng)、同心圓或其他幾何圖形上。
5.攝影目鏡： 此目鏡專門用于攝影或近距離投影，不能用作顯微觀察或單獨放大。其像差校正與補償目鏡基本相同，宜與平面復(fù)消色差物鏡或半復(fù)消色差物鏡配用，使在規(guī)定放大倍數(shù)下具有足夠平坦的映像。
6.廣角目鏡：一般目鏡視場角度在30°左右。廣角目鏡是指視場角在50°以上，放大倍數(shù)在12.5倍以上的平場目鏡，和視場角在40°以上，放大倍數(shù)在10倍以下的平場目鏡?！ ?/p>
目鏡特征
1.目鏡的標記 目鏡上刻有如下標記：目鏡類別、放大率。例如10×平場目鏡刻有p10×；p即表示平場目鏡，10×為放大率，一般惠更斯目鏡不刻標記。
2.目鏡的放大倍數(shù) 目鏡放大倍數(shù)是有規(guī)定的。目鏡的作用是把物鏡放大的實像（中間像）再放大一遍，并把物像映入觀察者的眼中，實質(zhì)上目鏡就是一個放大鏡。已知顯微鏡的分辨率能力是由物鏡的數(shù)值孔徑所決定的，而目鏡只是起放大作用。因此，對于物鏡不能分辨出的結(jié)構(gòu)，目鏡放
的再大，也仍然不能分辨出。
由于不同系列目鏡光學(xué)設(shè)計不同，所以不能混用。
觀測用的目鏡依其焦距來區(qū)分其放大倍率，目鏡的焦距愈長，數(shù)字愈多其放大倍率愈小，視野也就愈大。
一般而言40毫米以上，稱之為低倍目鏡，適合觀測星云、星團、彗星等微光、暗淡天體。
25毫米—12毫米，稱之為中倍目鏡，適合觀測月面、行星、雙星及明亮星云內(nèi)部。
12毫米—4毫米稱之為高倍目鏡，適合觀測月面細部坑洞、行星表面、雙星等。
對于各種不同的天體，要依不同對象選擇不同焦距的目鏡，一般市售望遠鏡均附有二三個目鏡，分為中、高、低（如12毫米，6毫米，25毫米）或是中、高倍（如18毫米，6毫米）配備。建議倘若有機會應(yīng)另外添購40毫米長焦專用低倍目鏡，它們在觀看星云、星團時效果特別地好。
值得注意的一點是，普通目鏡的規(guī)格是24.5毫米，另外還有3種”大頭”目鏡的規(guī)格是31.7毫米、36.4毫米、50.8毫米，直徑變大使目鏡玻璃也變大，觀看起來就像看大屏幕的電視一樣?！ ?/p>
決定功能的基本性質(zhì)
目鏡的一些性質(zhì)對光學(xué)產(chǎn)品的功能非常重要，需要比較以決定最適合需求的目鏡?！ ?/p>
入射光瞳的距離設(shè)計
目鏡的入射光瞳永遠不變的被設(shè)計在目鏡的光學(xué)系統(tǒng)之外，它們必須被設(shè)計在特定的距離上有優(yōu)異的性能（即在這個距離上的變形極小）。在折射式的天文望遠鏡，入射瞳通常很靠近物鏡的位置，與目鏡通常有數(shù)英呎的距離；在顯微鏡，入射瞳通常緊靠著物鏡的后焦平面，與目鏡只有幾英吋的距離。因此顯微鏡的目鏡與望遠鏡的目鏡性質(zhì)不同，不是互換就能獲得適當?shù)谋憩F(xiàn)?！ ?/p>
元素和群
每一個獨立鏡片稱為元素，通常是簡單的透鏡，可以組合成單鏡、膠合的雙鏡或是三合鏡。當這些元素被兩個或三個黏合在一起時，這種組合就成為群。
第一個目鏡只是單片的透鏡元素，得到的影像有高度的變形。二或三個元素的設(shè)計發(fā)明之后，由于改進了影像的品質(zhì)，很快就成了標準的設(shè)計。今天，工程師在計算機協(xié)助規(guī)劃下的設(shè)計，以七或八個元素提供了絕佳的影像?！ ?/p>
內(nèi)部反射和散射
內(nèi)部反射有時也稱為散射，導(dǎo)致穿過目鏡的光線不僅分散還降低了目鏡產(chǎn)生影像的對比。當影像的效果很差時就會出現(xiàn)"鬼影"，稱為幻像。多年以來，設(shè)計時玻璃與玻璃之間制造很小的空氣隙，就能有效的改善這個問題。
對薄透鏡可以采用在元素表面鍍膜的方法來解決這個問題。這一層厚度只有一或兩個波長的膜，可以改變通過元素的光線折射來減少反射和散射。有些鍍膜可經(jīng)由全反射的過程吸收這些光線以低淺角度射入的光線，使它們不會穿過透鏡?！ ?/p>
側(cè)向色差
目鏡
色差的產(chǎn)生是因為不同的顏色（波長）由一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)時，有不同的折射率。對目鏡而言，色差來自穿越空氣和玻璃之間的界面。藍光和紅光在經(jīng)過目徑的元素之后不能距焦在同一個焦點上，這種現(xiàn)象對點光源 的結(jié)果是可能產(chǎn)生一個圍繞著焦點的模糊色環(huán)，通常的結(jié)果是造成影像模糊不清。
有幾種方法可以減緩這個問題，一種是利用薄膜來改正目鏡的元素。較為傳統(tǒng)的方法則是利用多個不同玻璃和曲度的元素來消減變形。
縱向色差在光學(xué)望遠鏡中，因為焦距很長而成為很顯著的效應(yīng)；顯微鏡，因為一般的焦距都很短，就不受這種效應(yīng)的影響。
通常，目鏡在改善色差時，這兩種都需要做修正。
焦長（焦距）
焦長是平行的光經(jīng)過目鏡后匯距的點與目鏡主平面的距離。在使用時，目鏡焦長和物鏡焦長的結(jié)合，確定了附屬的放大倍率。當單獨提到目鏡時，他的單位通常是毫米（mm）；而當在一架可以更換目鏡的儀器上使用時，有些用戶喜歡使用經(jīng)過目鏡后所能得到的放大倍數(shù)做為單位。
對望遠鏡，一些特殊的目鏡可以產(chǎn)生不同的角放大率，并且望遠鏡和顯微鏡的組合倍率可以用下面的慣例式來計算：MA是要計算的角放大倍率，fO是望遠鏡物鏡的焦長，fE是目鏡的焦長，要用同樣的測量單位來表示。fT對一個復(fù)合式顯微鏡的慣用式是距離最接近的明視距離（通常是250mm），DEO是物鏡的后焦面和目鏡的后焦面（稱為筒長）的距離，在現(xiàn)代的儀器上這個距離通長是160mm O是物鏡的焦長，F(xiàn)E是目鏡的焦長。因此，要提高放大倍率，可以將目鏡的焦長減短，或是將儀器本身的焦長
加長。例如，焦長25mm的目鏡用在焦長1200mm的望遠鏡上，放大倍率是48倍；焦長4mm的目鏡用在相同的望遠鏡上，放大倍率是300倍。
業(yè)余天文學(xué)家使用的望遠鏡的目鏡傾向于將焦長標示出來。在天文學(xué)，焦長的表示單位通常是毫米（mm），范圍則在3至50毫米間。實際的放大倍率則依使用的望遠鏡的焦長來決定。
但是當描述觀測現(xiàn)象時，天文學(xué)家對于目鏡的標示，卻又慣用放大倍率，而不是標示目鏡的焦長。在觀測報告上使用放大倍率是比較方便的，因為它更直接的提示了觀測者實際上看到的是什么的看法。由于放大倍率是依賴所使用的望遠鏡決定，因此單獨只提放大倍率對望遠鏡的目鏡是毫無意義的。
依據(jù)協(xié)議，顯微鏡的目鏡通常標示具體的倍率來取代焦長。顯微鏡的倍率 PE和物鏡的倍率PO因而對一個復(fù)合式的顯微鏡前端角放大率的表示是：
倍率的定義是依據(jù)儀器對任易分離角度在目鏡和物鏡之間被放大的能力。不同于歷史上對顯微鏡目鏡的分析，是依據(jù)目鏡對角度的放大倍率，和物鏡原本的放大能力。這對光學(xué)設(shè)計師是很方便，但從顯微鏡學(xué)實用的觀點上看卻缺乏便利性，因此便被摒棄了。 一般目鏡的放大倍率是8X、10X、15X、和20X。這些倍數(shù)是與正常人的能看清楚的最短明視距離，D250mm，比較得到的，所以目鏡的焦距可以用250mm除以放大倍率而計算出來。雖然被接受的標準距離是250mm，但現(xiàn)在的顯微鏡會設(shè)計成只有160mm的焦距，使得儀器變得非常的緊湊。現(xiàn)在的儀器也許還會被設(shè)計成管子實際上是無限長的(在鏡筒內(nèi)使用一個輔助透鏡)。 顯微鏡影像整體的角放大率是目鏡放大率與物鏡放大率的乘積。例如，10X的目鏡與40X的物鏡組合就會得到400X的放大倍數(shù)?！ ?/p>
焦平面的位置
有一些目鏡，像是冉斯登目鏡 ，焦平面的位置在目鏡之外的場透鏡前方，因此很適宜做為標線或測微表等十字線安置的位置。在惠更斯目鏡，焦平面的位置在眼睛和在目鏡內(nèi)的場透鏡之間，是不容易接近的位置?！ ?/p>
視野
視野，經(jīng)常會使用縮寫FOV，描述的是經(jīng)由目鏡能看見的目標 (從觀測者所在地測量得到的角度) 。目鏡的視野范圍會根據(jù)各自所結(jié)合的望遠鏡或顯微鏡的放大率而有所變化，也和目鏡本身的性質(zhì)有關(guān)。目鏡由他們的視野闌做區(qū)分，這是進入目鏡的光線抵達場透鏡前所經(jīng)過的最狹窄孔徑。
由于這些可變的因素，"視野"這個名詞通常有兩種意義，并且總是只表示其中之一。
實視野是使用某一架望遠鏡時，由于具體的放大效果，通過目鏡能看見的真實天空的角度大小，它的范圍通常在0.1度至2度間。視視野是被測量的目鏡所有的一個恒定值，范圍從35度至80度以上。它本身，明顯的是一個抽象的數(shù)值，但是可以經(jīng)由望遠鏡與目鏡結(jié)合所得到的的放大率測量出實視野。目鏡的視視野通常都會作為目鏡的特性標示出來，為用戶提供一個便的方法，計算在自己的望遠鏡上使用時的實視野。目鏡的使用者通常都需要計算實視野，因為這表示出目鏡與望遠鏡結(jié)合時，實際上能看見的天空大小。計算實視野最方便的方法取決于是否知道視視野。 如果已經(jīng)知道視視野，實視野可以經(jīng)由下面的近似公式計算：
FOVC是實視野，計量的單位是以FOVP時所提供的角度單位來測量。.FOVP 是視視野。mag是放大倍數(shù)。fT是望遠鏡的焦長。 E是目鏡的焦長，用與fT相同的量度單位來標示。望遠鏡物鏡的焦長是物鏡的口徑乘上焦比的值，他代表鏡子或透鏡將光線聚集在一個點上的距離。
這種形式的精確度可以在4%以內(nèi)，或視視野達到40°都是良好的，而在60° 時的誤差為10%。 如果不知道視視野，實視野可以使用下面的方法來概估： FOVC 是實視野，以度為計算單位。d是目鏡視野闌的直徑，單位為mm。fT式望遠鏡的焦距，單位為mm。第二個式比第一個來得精確，但是多數(shù)廠家通常都不會告知視野闌的大小。如果視場不是平坦的，或是對設(shè)計的角度大于60°的超廣角目鏡，第一個式就會不準確?！ ?/p>
筒徑
目鏡
最小的標準筒徑是0.965 英吋 (24.5mm)，但幾乎已經(jīng)被摒棄了。仍然使用這種筒徑的望遠鏡不是玩具店內(nèi)的商品，就是通常只在商城 (大賣場) 內(nèi)仍然充斥的品質(zhì)較差的望遠鏡。許多在這種望遠鏡上的目鏡都是塑膠制造的，有些甚至連透鏡都是塑膠的。高品質(zhì)的望遠鏡早已不再種尺寸的目鏡了。大部分的目鏡筒徑都是1? 英吋 (31.75mm)，這種筒徑的目鏡在實用上的焦距上限大約是32mm。焦
距更長的目鏡，焦距比32mm更長的目鏡，筒徑的邊緣限制了視視野的大小不能超過50°，而多數(shù)的業(yè)余者認為這是可以接受的最小視野。這種筒徑的螺旋可以置入30mm的濾鏡。
2 英吋 (50.8 mm) 筒徑的目鏡經(jīng)常被使用。2英吋目鏡的焦距極限大約在50mm，大于2英吋 (50.8 mm) 的筒徑主要在協(xié)助延伸目鏡焦距的極限。這種目鏡的價值通常都很昂貴，并且可能重得足以傾覆望遠鏡。這種目鏡的螺旋適用48mm的濾鏡 (或是49mm的)。顯微鏡的目鏡使用mm為單位，標準筒徑為23.5mm和30mm，都比望遠鏡的筒徑小一些。
適眼距
眼睛需要在目鏡后方的一段距離內(nèi)觀看經(jīng)過目鏡形成的影像，這段適當?shù)木嚯x稱為適眼距。有著較大的適眼距，意味著目鏡的品質(zhì)越佳，也越容易觀看到影像。但是如果適眼距太大，要讓眼睛長期處在正確的位置上，它會造成眼睛的不舒適?；谶@個原因，有些有著長適眼距的目鏡，在目鏡透鏡的后方有眼罩
杯的設(shè)計，可以幫助觀測者能長時間的在正確的距離上觀測目標。出射瞳的大小應(yīng)該與拉姆斯登盤的大小相符。在天文望遠鏡的情況下，入射光瞳的影像對應(yīng)于物鏡的大小。
適眼距的典型范圍在2mm至20mm之間，依據(jù)目鏡的構(gòu)造來決定。長焦距的目鏡通常都有較寬裕的適眼距，但短焦距目鏡的適眼距就有問題了。直到最近，這仍然是相當普遍與共通的，短焦點目鏡的適眼距就較短。好的設(shè)計指南建議適眼距至少要有5-6mm，以避免睫毛造成的不舒適。現(xiàn)代的設(shè)計可以增加許多透鏡元件，不僅在這方面獲得改善，還可以在高倍率的觀測上變得更加舒適。特別是對于帶眼鏡的觀測者，他們至少需要20mm的距離才能容納德下它們的眼鏡?！ ?/p>
天文望遠鏡的目鏡種類與結(jié)構(gòu)
惠更斯目鏡（H式或HW式）
荷蘭科學(xué)家惠更斯于1703年設(shè)計，有兩片平凸透鏡組成，前面為場鏡，后面為接目鏡，他們的凸面都朝向物鏡一端，場鏡的焦距一般是接目鏡的2-3倍，鏡片間距是它們焦距之和的一半?；莞鼓跨R視場約為25-40度。過去，惠更斯目鏡是小型折射鏡的首選，但隨著望遠鏡光力的增大，其視場小，反差低，色差，球差場曲明顯的缺點逐漸暴露出來，所以目前這種結(jié)構(gòu)一般為顯微鏡的目鏡采用。
冉斯登目鏡（R式或SR式）
于1783年設(shè)計成功，也是兩片兩組結(jié)構(gòu)，由凸面相對，焦距相同的兩個平凸透鏡組成。間距為兩者焦距和的2/3-3/4，其色差略大，場曲顯著減小，視場約為30-45度，目前已很少采用?！ ?/p>
凱爾納目鏡（K式）
是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，出現(xiàn)于1849年，主要改進是將單片的接目鏡改為雙膠合消色差透鏡，大大改善了對色差和邊緣像質(zhì)的改善，視場達到40-50度，低倍時有
著舒適的出瞳距離，所以目前在一些中低倍望遠鏡中廣泛應(yīng)用，但是在高倍時表現(xiàn)欠佳。另外，凱爾納目鏡的場鏡靠近焦平面，這樣場鏡上的灰塵便容易成像，影響觀測，所以要特別注意清潔。美國一家司在凱爾納目鏡的基礎(chǔ)上進一步改進，研制出了RKE目鏡，其邊緣像質(zhì)要好于經(jīng)典結(jié)構(gòu)?！ ?/p>
阿貝無畸變目鏡(OR式)
1880年由德國蔡司公司創(chuàng)始人之一的阿貝設(shè)計，為四片兩組結(jié)構(gòu)，其中場鏡為三膠合透鏡，接目鏡為平凸透鏡，該目鏡成功的控制了色差和球差，并把鬼像和場曲降低到難以察覺的程度，它還具有40-50度的平坦視場和足夠的出瞳距離，在各倍率都有良好表現(xiàn)，一直被廣泛采用?！ ?/p>
愛勒弗廣角目鏡
1917年研制成功，是專門為需要大視場的軍用望遠鏡設(shè)計，是其后所有廣角目鏡的鼻祖，結(jié)構(gòu)為5片三組，視場高達60-75度。非常適合觀測深空天體，由于邊緣存在像散，所以不太適合高倍設(shè)計，其在低倍時的表現(xiàn)是非常出色的?！ ?/p>
普羅素目鏡（PL式）
又稱為對稱目鏡。由完全相同的兩組雙膠合消色差透鏡組成，其參數(shù)表現(xiàn)與OL目鏡相當，但具有更大的出瞳距離和視場，造價更低，而且適用于所有的放大倍率， 是目前應(yīng)用最為廣泛的目鏡，曾派生出多種改進型。
Nagler目鏡
一種于1979年由美國人設(shè)計的高檔目鏡，有著82度的驚人視場，優(yōu)質(zhì)的邊緣像質(zhì)和舒適的出瞳距離，以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高昂的價格，和超過一公斤的重量。
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