Binocluri

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 18 aprilie 2021; verificările necesită 4 modificări .

Binoclul ( binoclu francez  din latină bini „ două ” + oculus „ochi”) - un dispozitiv optic format din două telescoape paralele și conectate pentru observarea obiectelor îndepărtate cu doi ochi [1] : datorită acestui fapt, observatorul vede o imagine stereoscopică (ca opus lunetei ).  

Dintre opțiunile de construire a binoclului, se folosesc în practică tuburile galileene (dispozitive simple cu un raport mare de deschidere și un câmp vizual mic) și tuburile Kepler , care, la rândul lor, sunt împărțite în funcție de soluția aplicată pentru proiectarea telescopului (aprismatic, mai multe clase prismatice).

Binoclulurile sunt specializate în aplicarea lor: există binocluri de teatru (dispozitive compacte cu mărire redusă), binocluri astronomici (dispozitive pentru observarea obiectelor astronomice), binocluri staționari pentru platforme de vizionare, precum și sport, artilerie, marină și altele. Unele modele de binoclu sunt echipate cu dispozitive suplimentare (de exemplu, busolă , telemetru ), echipate cu componente de stabilizare giroscopică , dispozitive de vedere pe timp de noapte .

Binoclu cu tuburi galileene

În acest binoclu, fiecare lunetă are un obiectiv pozitiv și un ocular negativ . Tubul lui Galileo produce imediat o imagine dreaptă (nu inversată), deci nu există alte părți optice între obiectiv și ocular. Avantajul binoclului lui Galileo este compactitatea lor - sunt mai scurti și mai ușori decât toate celelalte tipuri de binoclu. Dezavantajul este o deteriorare accentuată a calității imaginii la măriri mai mari de patru ori. Binoclul Galileo este folosit în mod obișnuit în teatre, concerte și alte evenimente similare - majoritatea binoclurilor de teatru sunt proiectați cu tuburi Galileene.

Binoclu cu tuburi Kepler

În binoclul cu telescoape Kepler, fiecare lunetă are atât o lentilă obiectiv, cât și un ocular sub forma unei lentile pozitive. De regulă, ambele lentile sunt compuse. Tubul Kepler este capabil să producă o calitate ridicată a imaginii la măriri mari. Dar pentru aceasta, lumina trebuie să parcurgă o distanță mare între lentilă și ocular. Un alt dezavantaj (și principal) al tubului Kepler este imaginea inversată. Pentru a corecta inversarea în binoclu, se folosesc lentile sau prisme.

Binoclu cu lentilă flip (aprismatic)

În binoclul aprismatic, între obiectiv și ocular este plasat un sistem de inversare de una sau două lentile, care răstoarnă în mod repetat imaginea. Grinda centrală din fiecare conductă se desfășoară în linie dreaptă, fără întrerupere. Distanța dintre centrele lentilelor este egală cu distanța dintre centrele ocularelor (adică distanța dintre pupile). Prin urmare, nu este posibilă utilizarea lentilelor cu un diametru mai mare de 65 mm. Dar principalul dezavantaj al unui astfel de binoclu este lungimea lor mare.

Binoclu prismatic

Binoclul cu prismă folosește prisme pentru a reîntoarce imaginea (și pentru a scurta și binoclul). În practică, se folosesc prisme Porro, Abbe și Schmidt-Pehan. Ultimele două tipuri de prisme sunt cunoscute sub denumirea de „acoperiș” („în formă de acoperiș”). .

Binoclu cu prismă Porro

Opticianul italian Ignazio Porro a brevetat un sistem de prisme în 1854 care atât scurtează lungimea binoclului, cât și îndreaptă imaginea inversată. Pentru prima dată, binoclul cu prisme Porro a început să fie produs de Carl Zeiss la sfârșitul anilor 1890 [2] . În prismele Porro, nu există pierderi pe suprafețele reflectorizante [3] , deoarece este utilizată reflexia internă totală. Fasciculul central din fiecare tub își schimbă direcția de patru ori. Distanța dintre lentile este de obicei mai mare decât între pupilele ochiului. Acest lucru face posibilă utilizarea lentilelor cu diametru mare, ceea ce este important pentru binoclurile astronomice și pentru binoclurile maritime mari. În plus, ele extind baza stereo, ceea ce îmbunătățește efectul stereo . Producția de binoclu cu prisme Porro este oarecum mai ieftină decât alte prisme. În mod obișnuit, prismele Porro sunt folosite în binocluri marin și în multe ochelari de câmp. Dezavantajul sistemului Porro este lățimea mare a binoclului.

Binoclu cu prisme Abbe

Prismele Abbe poartă numele inventatorului Ernst Abbe , un angajat al companiei Carl Zeiss. Există trei tipuri de prisme Abbe: una dispersivă [4] și două tipuri de prisme Abbe inversoare: tipul 1 (prismă Abbe-König) și tipul 2. . Binoclul modern cu tuburi drepte utilizează prisma Abbe-König, care a fost patentată în 1905. Fasciculul central din fiecare tub își schimbă direcția de mai multe ori, dar la sfârșit revine la linia dreaptă inițială. Distanța dintre centrele lentilelor este egală cu distanța dintre centrele ocularelor (adică distanța dintre pupile). Prin urmare, nu este posibilă utilizarea lentilelor cu un diametru mai mare de 65 mm. Dezavantajele prismei Abbe-König au fost, de asemenea, considerate a fi pierderea de lumină pe unele suprafețe reflectorizante și pe suprafețele de legătură. Dar în binoclurile scumpe, tehnologiile speciale reduc foarte mult pierderile. În plus, în prismele Abbe-König, există o schimbare de fază între razele de lumină care trec prin diferite părți ale prismei, ceea ce reduce luminozitatea și contrastul imaginii. Cu toate acestea, binoclurile scumpe au un strat de corectare a fazei care elimină acest dezavantaj. Avantajul prismelor Abbe-König este compactitatea binoclului. De asemenea, este mai ușor să proiectați un dispozitiv sigilat pentru astfel de prisme.

Binoclu cu prisme Schmidt-Pehan

Pentru consumator, binoclul cu prisme Schmidt-Pehan nu se distinge de binoclul cu prisme Abbe, cu două excepții: astfel de binoclu sunt mult mai ieftini, iar pierderea de lumină în ele este mult mai mare.

Binoclu digital

Binoclu cu camera video digitala, cu zoom digital, exista binoclu digital suplimentar cu functii: GPS , cu busola electronica, altimetru, exista binoclu cu functie de fotografiere nocturna. [5]

Parametrii de bază ai binoclului

Diametrul lentilei

De obicei, acești parametri sunt indicați pe corpul binoclului, de exemplu „ 10x40 ”.

Diametrul pupilei de ieșire

Diametrul fasciculului luminos de ieșire al binoclului este important pentru observații în condiții de amurg . Dacă pupila de ieșire a binoclului este mai mică decât pupila umană, potențialul maxim de sensibilitate a ochiului oferit de pupila umană mai largă nu va fi utilizat, rezultând o imagine mai întunecată decât este posibil. Și invers, dacă diametrul pupilei unei persoane nu se extinde la valoarea pupilei de ieșire a binoclului, o parte din fluxul său luminos se va pierde (acest lucru este deosebit de critic pentru binocluri cu o pupila de 6 mm sau mai mult) iar binoclul va lucra doar o parte din forță, similar binoclului cu o deschidere mai mică, dar având o mărire pupilară egală (coincidență a mărimii pupilei binoclului și a unei persoane) la aceeași mărire.

În timpul zilei, diametrul pupilei unui adult de vârstă mijlocie este de 3-4 mm, în timp ce noaptea pupila unei persoane se extinde la 7 mm (până la 9 mm la unii adolescenți de 15 ani). Odată cu vârsta, diametrul maxim al pupilei umane scade, în medie, la 6,5 ​​mm la 30 de ani, 5,5 mm la 45 de ani și 4,5 mm la 80 de ani [6] . În consecință, pentru vizualizarea din binoclu în condiții de lumină scăzută, este necesar un binoclu cu un diametru al pupilei de ieșire de cel puțin 4 mm, iar noaptea - 5-7 mm, în funcție de vârstă.

The Twilight Factor

Aceasta este o valoare relativă care depinde de mărirea binoclului și de diametrul lentilei obiectivului. În acest caz, calitatea opticii nu este luată în considerare.

Factorul crepuscul este calculat prin înmulțirea măririi cu diametrul lentilei frontale și luând rădăcina pătrată a rezultatului. Când se observă în condiții joase și crepusculare, se recomandă binoclu cu un coeficient de factor crepuscular mai mare.

Focus

Majoritatea binoclurilor cu prismă au o focalizare centrală. În acest caz, claritatea este mai întâi reglată pentru ocularul stâng (ochiul stâng) prin rotirea rotiței de focalizare (rotiță) centrală; apoi, dacă este necesar (dacă observatorul are o acuitate vizuală diferită la ochiul stâng și cel drept), se reglează ocularul drept. În viitor, reorientarea binoclului asupra obiectelor mai apropiate sau mai îndepărtate este efectuată numai de tamburul central. Există binocluri cu focalizare individuală sau separată a fiecărui ocular, adică ocularele nu sunt legate printr-un sistem mecanic. În acest caz, fiecare refocalizare a binoclului necesită reglarea atât a ocularului stâng, cât și a celui drept. Conform acestei scheme, se fabrică binocluri cu telemetru sau scară goniometru, binoclu marin cu carcasă etanșă, binoclu astronomic specializat.

Unele binocluri nu au un mecanism de focalizare ca atare: sistemul optic oferă o imagine clară condiționat de la o anumită distanță până la infinit, similar cu un obiectiv fotografic setat la distanță hiperfocală ( DOF ); adaptarea la obiecte îndepărtate și apropiate este posibilă numai datorită abilității naturale a ochilor de a se adapta . Avantajele binoclului cu focalizare fixă ​​includ simplificarea designului și, în consecință, reducerea costurilor, creșterea fiabilității datorită absenței părților în mișcare și impermeabilității corpului.

Uneori trebuie să te uiți prin binoclu la obiecte care se află în imediata apropiere, de exemplu, un fluture pe o floare. Astfel de observații necesită un binoclu cu o distanță minimă de focalizare de cel mult 0,5-1,5 metri.

Iluminarea sistemului

În caracteristicile tehnice ale binoclului, datele privind calitatea elementelor optice sunt rareori găsite, deși calitatea finală a imaginii depinde de aceasta:

  • o lentilă neacoperită reflectă 4 - 5% din fluxul luminos;
  • lentilă cu un singur strat  - aproximativ 1%;
  • lentilă cu acoperire multiplă (MC) - doar 0,2% lumină.

Deoarece designul binoclului folosește nu una, ci mai multe lentile, în practică, pierderea de lumină este și mai mare. De exemplu, pentru binoclul format din 6 elemente neacoperite (12 suprafețe), pierderea de lumină va fi de aproximativ 40%, în timp ce pentru același design cu lentile cu acoperire multi-acoperire (MC) - doar 2,4% (adică, de 17 ori mai puțin) . Acoperirea optică minimizează, de asemenea, reflexiile interne, îmbunătățind claritatea imaginii, reproducerea culorilor și contrastul.

Puteți determina stratul de acoperire multistrat al lentilelor exterioare ale binoclului prin stratul violet sau verde al lentilelor la lumina zilei. Iluminarea într-un singur strat este de obicei albastră, cu o ușoară nuanță violetă, dar există excepții de la această regulă. O modalitate suplimentară de a determina acoperirea poate fi considerată intensitatea reflectării surselor de lumină punctuale de către suprafața lentilelor și vizibilitatea unui fundal întunecat (diferența este vizibilă mai ales când se compară una lângă alta). Acoperirea cu mai multe straturi de înaltă calitate oferă o reflexie întunecată ușor distinsă cu efectul absenței lentilelor, iar acoperirea cu un singur strat oferă o imagine mai strălucitoare și mai contrastantă.

Separat, merită evidențiate cazurile în care acoperirea lentilei arată ca o oglindă roșie sau portocalie: aceasta nu este o acoperire optică, ci o acoperire cu funcție de filtru de lumină. De obicei, se aplică un filtru de lumină pentru a îmbunătăți calitatea observării în condiții de ceață. Un astfel de filtru taie vizibil lumina în partea spectrului de la roșu la galben și parțial albastru, albastru, violet (adică doar acele intervale la care ochiul este cel mai susceptibil) [7] .

Elemente asferice

Lentilele asferice sunt, de asemenea, utilizate în proiectarea multor binocluri , ele măresc claritatea și contrastul imaginii, reducând la minimum distorsiunea optică .

Punctul ocular extins

Multe binocluri au un punct ocular extins datorită lungimii mari de lucru a ocularului. Aceasta înseamnă că în timpul observației este posibil să țineți binoclul la o anumită distanță de ochi și să vedeți în continuare imaginea completă. În acest caz, este posibil să privești prin binoclu cu ochelari fără a degrada imaginea.

Stabilizarea imaginii

Un stabilizator de imagine a fost instalat în unele dispozitive de la sfârșitul secolului al XX-lea - începutul secolului al XXI-lea; acest binoclu utilizează două giroscoape , alimentate de baterii încorporate, care de obicei durează câteva ore. Sunt utilizate acolo unde observatorul se află de obicei pe o suprafață în mișcare (navigație, aeronautică).

Note

  1. ↑ Binoclu // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  2. ↑ Istoricul binocular. Cum a început totul Arhivat 30 martie 2019 la Wayback Machine pe zeiss.com
  3. ↑ Sveshnikova I. S., Zapryagaeva L. A., Guzeeva V. A., Filonov A. S. 2.3.3 Prisme // Fundamentals of Geometric Optics. - M. : Shiko, 2009. - 216 p. - ISBN 5-900758-42-7 .
  4. ↑ Prisme spectrale // Enciclopedie fizică  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică (vol. 1-2); Marea Enciclopedie Rusă (vol. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
  5. ↑ Binoclul digital - cum să alegi? . Preluat la 16 iulie 2019. Arhivat din original la 16 iulie 2019.
  6. ↑ Rob Roy. Ochi în vârstă și dimensiunea pupilei //  Orizontul evenimentelor. - Hamilton Amateur Astronomers, 1996. - Aprilie ( vol. 3 , nr. 6 ). - S. 8 . Arhivat din original pe 28 septembrie 2006.  
  7. ↑ Marks, WB, Dobelle, WH și MacNichol, E.F. Pigmenți vizuali ai conurilor de primate unice   // Știință. - 1964. - Vol. 143 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice