Бинокли, их устройство и назначение

Вернуться к категории [ Статьи о биноклях ]

Бинокль – это оптический прибор, с помощью которого производится наблюдение за удаленными объектами. Бинокль состоит из двух соединенных вместе зрительных труб, благодаря чему изображение получается стереоскопическим. Это делает наблюдение более комфортным и позволяет более точно оценить величину объекта и расстояние до него, а поскольку наш мозг приспособлен обрабатывать информацию максимально эффективно тогда, когда она поступает от обоих глаз, в бинокль можно разглядеть объект более детально, чем в зрительную (подзорную) трубу той же кратности.

Бинокль, как правило, состоит из оптической части, корпуса и механической системы. Театральные, а также самые дешевые бинокли изготавливаются по схеме Галилея: их оптическая система представляет собой сочетание выпуклой собирающей свет линзы (окуляр) и вогнутой рассеивающей линзы (объектив). Такие бинокли достаточно компактны, но их заметным недостатком являет малое поле зрения.

Оптическая схема бинокля Галилея

Подавляющее большинство современных биноклей изготовлено по схеме Кеплера. Такие бинокли имеют собирающие линзы и в объективе, и в окуляре, а для того, чтобы получаемое изображение имело правильную ориентацию, между линзами бинокля помещают оборачивающие призмы.

Объектив – часть оптической системы, которая формирует изображение – может быть линзовым (то есть, состоять только из линз), зеркальным (представлять собой зеркало) либо зеркально-линзовым (состоять из линз и зеркал). Зеркальные и зеркально-линзовые бинокли, как правило, дешевле и легче линзовых биноклей, но заметно уступают им в качестве изображения. Насколько светлым будет изображение, получаемое при помощи бинокля, зависит от величины линзы его объектива, точнее, ее апертуры, входного отверстия, ограниченного оправой. Чем больше апертура бинокля, тем более светосильным он будет.

Окуляр – выходная линза бинокля – обращена к глазу наблюдателя. Для того, чтобы изображение имело как можно меньше искажений, окуляры биноклей делаются из нескольких элементов, каждый их которых изготовлен из 1-3 склеенных между собой линз.

Для производства окуляров биноклей высшего качества применяются особые оптические стекла с экстра-низкой дисперсией ( ED -стекла).

Схема бинокля с Порро-призмами

Бинокли средней ценовой категории нередко оснащены окулярами, линзы которых содержат асферические элементы. Такие окуляры помогают исправить некоторые оптические аберрации, используя всего одну линзу. Это позволяет удешевить бинокль и сделать его более легким. В биноклях экстра-класса асферика не применяется.

Призменные оборачивающие системы бывают двух типов – Porro (порро) и Roof (руф, иначе крышеобразные призмы).

Бинокль с Порро-призмами Nikon Action EX 8x40 CF

В биноклях с Порро-призмами используются двойные Z -образные призмы, вследствие чего оптическая ось такого бинокля «ломается» и его трубы имеют выступ. Благодаря тому, что оптические каналы биноклей с Порро-призмами достаточно широко разнесены в пространстве, такие бинокли обеспечивают яркое изображение с хорошей передачей объемности объекта наблюдения.

Схема прохождения света через призму Аббе-Кёнига

Бинокли с руф-призмами более компактны, чем бинокли с Порро-призмами. В них практически не происходит излома оптической оси. В современных биноклях используются руф-призмы двух типов: Аббе-Кёнига и Шмидта-Пехана. Наиболее распространены бинокли с призмами Аббе-Кёнига. К преимуществам биноклей с руф-призмами можно отнести то, что вследствие особенностей их конструкции такие бинокли проще сделать герметичными, чем бинокли с Порро-призмами. Однако бинокли с руф-призмами, как правило, дороже биноклей с Порро-призмами, поскольку они сложнее последних в изготовлении. Кроме того, у биноклей с руф-призмами средней ценовой категории, как правило, менее яркое и менее контрастное изображение, чем у биноклей с Порро-призмами того же размера и той же кратности.

Схема прохождения луча света сквозь призму Шмидта-Пехана

Для самых качественных биноклей призмы изготавливают из оптического стекла ВАК-4. Бинокли более низкой ценовой категории могут иметь призмы из стекла ВК7.

Фазокорректирующее покрытие применяется только у биноклей с руф-призмами (бинокли с Порро-призмами в них не нуждаются). В результате множественных внутренних отражений светового луча, происходящих внутри руф-призм, свет частично поляризуется. Между векторами поляризации возникает угол, называемый углом фазового сдвига. В последствии, когда два эти вектора складываются, результирующее изображение получается менее ярким и контрастным, чем у биноклей с Порро-призмами. Фазокорректирующее покрытие помогает сохранить яркость и контрастность изображения и его правильную цветопередачу.

Количество света, доносимого до глаз биноклем, зависит от особенностей просветляющего покрытия его оптики. Если бы оптика бинокля не имела просветляющего покрытия, то от любой поверхности стекло/воздух отражалось бы около 10% света.

Однослойное покрытие снижает потери света до 4%.

Многослойное покрытие помогает уменьшить их до 0,25% для каждой линзы и даже более того. Лучшие бинокли имеют светопропускание, равное 95-97%.

Очень важно, чтобы бинокль имел достаточно большой выходной зрачок. Выходной зрачок – это диаметр светового пучка, поступающего к глазу наблюдателя. Размер выходного зрачка определяется отношением апертуры бинокля, выраженной в мм, к его кратности. Если выходной зрачок бинокля мал (3-4 мм), то вести наблюдение с помощью такого бинокля можно будет только днем. В сумерках количества света, выходящего из него, окажется недостаточным, и изображение получится очень темным. Если предполагается вести наблюдение в условиях недостаточной освещенности, лучше выбирать бинокль с выходным зрачком в 7-8 мм. Если же у бинокля выходной зрачок оказывается больше этого значения, часть света будет теряться впустую.

Кратность (увеличение) бинокля – величина, которая показывает, во сколько раз данный бинокль увеличивает изображение предмета по сравнению с тем, каким он был бы виден невооруженным глазом. Как правило, кратности бинокля в 10-12х достаточно для того, чтобы вести полноценные наблюдения за Луной. Причем для наблюдений с помощью такого бинокля наблюдателю не потребуется штатив, так как изображение будет устойчиво. Если же увеличение у бинокля превышает это значение, то его изображение будет «прыгать». На его стабильность влияет незаметная на первый взгляд дрожь в руках наблюдателя. Поэтому бинокли с кратностью 16х и выше рекомендуется использовать только со штативом. Также следует учесть тот факт, что с увеличением кратности поле зрения бинокля уменьшается, то есть в бинокль с большой кратностью виден только узкий сектор пространства. Бинокли высокой кратности, как правило, предназначены для астрономических наблюдений. У них большая апертура (60-120 мм), и они весят более 3 кг. Поэтому удерживать их в руках более или менее длительное время часто бывает просто невозможно.

Астрономический бинокль Miyauchi 26x100 "Galaxy" Bj-iCE APO

Кроме биноклей с постоянной кратностью, существуют бинокли с переменной кратностью (панкратические бинокли). Их увеличение может меняться от 7 до 35х и даже от 10 до 60х. Какой бы привлекательной не казалась идея заменить несколько биноклей одним, стоит хорошо подумать, прежде чем покупать такой бинокль. Панкратические бинокли довольно сложны в изготовлении. Изображение, получаемое с их помощью, всегда уступает по качеству изображению, получаемому с помощью бинокля с постоянной кратностью. Производителю бывает трудно сделать так, чтобы при смене кратности пучки света в обоих каналах бинокля оставались параллельны, изображение не вращалось вокруг своей оси и т.д. А большое число подвижных механических частей делает эти бинокли менее надежными, чем бинокли с постоянной кратностью.

© Profoptic

Источник - http://www.profoptic.ru/articles/?id=53

---