Бинокль

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Бино́кль — оптический прибор, состоящий из двух параллельно расположенных зрительных труб, соединённых вместе, для наблюдения удалённых предметов двумя глазами[1]. За счёт этого, в отличие от зрительной трубы, наблюдатель видит стереоскопическое изображение.

Схема «классического» бинокля
1 — объектив
2 и 3 — призмы Порро
4 — окуляр

Устройство бинокля[править | править вики-текст]

Основной частью бинокля являются две зрительные трубы, соединённые параллельно. На практике используются трубы Галилея и трубы Кеплера.

Бинокли с трубами Галилея[править | править вики-текст]

Бинокль с трубами Галилея
Схема трубы Галилея

В этих биноклях каждая зрительная труба имеет объектив в виде положительной линзы и окуляр в виде отрицательной линзы. Труба Галилея сразу даёт прямое (неперевёрнутое) изображение, поэтому между объективом и окуляром нет других оптических деталей. Достоинством биноклей Галилея является компактность — они короче и легче всех остальных типов биноклей. Недостаток — резкое ухудшение качества изображения при увеличениях больше четырёхкратного. Бинокли с трубами Галилея обычно используются в театрах, на концертах и других аналогичных мероприятиях и поэтому называются театральными биноклями.

Бинокли с трубами Кеплера[править | править вики-текст]

Схема трубы Кеплера

В этих биноклях каждая зрительная труба имеет и объектив, и окуляр в виде положительной линзы. Как правило, обе линзы являются составными. Труба Кеплера способна давать высокое качество изображения при больших увеличениях. Но для этого свет должен пройти большое расстояние между объективом и окуляром. Другой (и главный) недостаток трубы Кеплера — перевёрнутое изображение. Для исправления перевёрнутости в биноклях используют переворачивающие линзы либо призмы.

Бинокли с переворачивающими линзами (апризматические)[править | править вики-текст]

Апризматический бинокль
Оборачивающая система линз между объективом и окуляром

В этих биноклях между объективом и окуляром помещается оборачивающая система из одной или двух линз, повторно переворачивающая изображение. Центральный луч в каждой трубе идёт по прямой линии, без излома. Расстояние между центрами объективов равно расстоянию между центрами окуляров (то есть расстоянию между зрачками). Поэтому невозможно применение объективов диаметром больше 65 мм. Но главным недостатком таких биноклей является большая длина.

Призматические бинокли[править | править вики-текст]

В призматических биноклях для повторного переворачивания изображения (а заодно для укорачивания бинокля) испольэуются призмы. На практике применяются призмы Порро, Аббе и Шмидта-Пехана. Последние два типа призм известны как «roof» («крышеобразные»).

Бинокли с призмами Порро[править | править вики-текст]
Большой морской бинокль
Ход лучей в призме Порро

Итальянский оптик Порро в 1854 году запатентовал систему призм, которая одновременно и укорачивает длину бинокля, и выпрямляет перевёрнутое изображение. Впервые бинокли с призмами Порро стала выпускать фирма Карл Цейсс в конце 1890-х годов. В призмах Порро нет потерь ни на отражающих поверхностях (так как используется полное внутренне отражение), ни на склеенных поверхностях (ввиду их отсутствия). Центральный луч в каждой трубе четыре раза меняет направление. Расстояние между объективами обычно больше, чем между зрачками глаза. Это даёт возможность использовать объективы большого диаметра, что важно для астрономических биноклей и для больших морских биноклей. К тому же они расширяют стереобазу, что усиливает стереоэффект. Производство биноклей с призмами Порро дешевле других призм. Как правило, призмы Порро используются в морских биноклях и многих полевых биноклях. Недостатком системы Порро является большая ширина бинокля.

Бинокли с призмами Аббе[править | править вики-текст]
Бинокль Аббе 1905 года
Ход лучей в призме Аббе-Кёнига

Призмы Аббе названы по имени изобретателя Эрнста Аббе, сотрудника фирмы Карл Цейсс. Существуют три типа призм Аббе: одна дисперсионная и два типа оборачивающих призм Аббе: тип 1 (призма Аббе-Кёнига) и тип 2. В современных биноклях используется призма Аббе-Кёнига, запатентованная в 1905 году. Центральный луч в каждой трубе несколько раз меняет направление, но в конце возвращается на первоначальную прямую. Расстояние между центрами объективов равно расстоянию между центрами окуляров (то есть расстоянию между зрачками). Поэтому невозможно применение объективов диаметром больше 65 мм. Также недостатками призм Аббе-Кёнига считались потери света на некоторых отражающих поверхностях и на поверхностях склейки. Но в дорогих биноклях специальные технологии сильно уменьшают потери. Кроме того, в призмах Аббе-Кёнига существует фазовый сдвиг между лучами света, проходящими через разные части призмы, что уменьшает яркость и контрастность изображения. Однако, в дорогих биноклях имеется фазокорректирующее покрытие, устраняющее этот недостаток. Преимуществом призм Аббе-Кёнига является компактность бинокля. Другое преимущество — проще осуществить герметичность.

Бинокли с призмами Шмидта-Пехана[править | править вики-текст]

Для потребителя бинокли с призмами Шмидта-Пехана неотличимы от биноклей с призмами Аббе, за двумя исключениями: бинокли с призмами Шмидта-Пехана существенно дешевле, а потери света в них существенно больше.

Основные параметры биноклей[править | править вики-текст]

Диаметр объектива[править | править вики-текст]

Обычно эти параметры указываются на корпусе бинокля, например «10×40».

  • Первое число «10» — это кратность, оно сообщает нам о том, что с помощью этого бинокля мы сможем увидеть изображение объекта в 10 раз больше (в угловой мере), чем при наблюдении невооружённым глазом.
  • Второе число «40» показывает входную апертуру объектива в миллиметрах или, упрощённо говоря, диаметр его передней линзы. Чем больше линза, тем больше света она собирает и даёт более яркое изображение.

Диаметр выходного зрачка[править | править вики-текст]

Диаметр выходящего светового пучка бинокля важен при наблюдениях в условиях сумеречного освещения. Если диаметр выходного зрачка бинокля будет меньше диаметра зрачка человека, максимальный потенциал чувствительности глаза, обеспечивающийся более широким зрачком человека, не будет задействован, что приведёт к более тёмному изображению нежели чем при наблюдении без такового бинокля. И наоборот, если диаметр зрачка человека не расширится до значения выходного зрачка бинокля, будет потеряна часть его светового потока (особенно это критично в отношении биноклей со зрачком 6 и более мм) и бинокль будет работать лишь в часть силы, аналогично биноклю с меньшей апертурой, но имеющим равнозрачковое (совпадение размеров зрачка бинокля и человека) увеличение при той же кратности.

Днём диаметр зрачка взрослого человека средних лет составляет 3—4 мм, тогда как ночью зрачок человека расширяется до 7 мм (до 9 мм у некоторых подростков 15 лет). С возрастом максимальный диаметр зрачка человека уменьшается, в среднем до 6,5 мм в 30 лет, 5,5 мм в 45 лет, и 4,5 мм в 80 лет.[2]

Соответственно, для просмотра из бинокля в условиях сниженной освещённости требуются бинокли с диаметром выходного зрачка не ниже 4 мм, а в ночное время желательно 5-7 мм в зависимости от возраста.

Фактор сумерек[править | править вики-текст]

Это относительная величина, которая зависит от кратности бинокля и диаметра входной линзы объектива. При этом качество оптики не учитывается.

Фактор сумерек рассчитывается путём умножения кратности на диаметр передней линзы и извлечения квадратного корня из результата[3].

При наблюдении в условиях пониженного и сумеречного освещения рекомендуют бинокли с бо́льшим коэффициентом фактора сумерек.[4]

Фокус[править | править вики-текст]

Механизм фокусировки[править | править вики-текст]

Большинство призменных биноклей имеет центральную фокусировку. В этом случае резкость сначала настраивается для левого окуляра (левого глаза) путём поворота центрального барабана (колёсика) фокусировки; затем, при необходимости (если у наблюдателя разная острота зрения на левый и правый глаз) проводится подстройка правого окуляра. В дальнейшем перефокусировка бинокля на более близкие или далёкие объекты проводится только центральным барабаном. Существуют бинокли с индивидуальной, или раздельной фокусировкой каждого окуляра, то есть окуляры не связаны между собой механической системой. В этом случае каждая перефокусировка бинокля требует подстройки и левого, и правого окуляра. По такой схеме выполняются бинокли с дальномерной или угломерной шкалой, морские бинокли с герметичным корпусом, специализированные астрономические бинокли.

Некоторые бинокли не имеют механизма фокусировки как такового: оптическая система даёт условно четкое изображение от некоторого расстояния до бесконечности аналогично фотографическому объективу, настроенному на гиперфокальное расстояние (см. ГРИП); настройка на дальние и ближние предметы возможна только за счёт естественной способности глаз к аккомодации. К достоинствам биноклей с фиксированной фокусировкой можно отнести упрощение конструкции и, следовательно, удешевление, повышение надёжности из-за отсутствия движущихся частей и улучшенной влагозащищённости корпуса.

Диапазон фокусировки[править | править вики-текст]

Иногда приходится рассматривать в бинокль объекты, находящиеся в непосредственной близости, например, бабочку на цветке. Для таких наблюдений требуется бинокль с минимальной дистанцией фокусировки не более 0,5-1,5 метра.

Просветление системы[править | править вики-текст]

В технических характеристиках биноклей редко встречаются данные о качестве оптических элементов, хотя именно от этого зависит конечное качество изображения:

  • непросветлённая линза отражает 4 — 5 % светового потока;
  • линза с однослойным просветлением — около 1 %;
  • линза с многослойным (MC) просветлением — всего 0,2 % света.

Так как в конструкции бинокля используется не одна, а несколько линз, на практике потери света оказываются ещё больше. Например, для бинокля, состоящего из 6 непросветлённых элементов (12 поверхностей), потери света будут составлять примерно 40 %, тогда как для такой же конструкции с линзами с многослойным (MC) просветлением — всего 2,4 % (то есть в 17 раз меньше). Просветление оптики также сводит к минимуму внутренние отражения, улучшая чёткость, цветопередачу и контраст изображения.

Определить многослойное просветление наружных линз бинокля можно по фиолетовому или по зелёному покрытию линз при дневном свете. Однослойное просветление как правило голубое с, временами, лёгким уклоном в фиолетовый. Но есть и исключения из этих правил. Дополнительным способом определения покрытия можно считать интенсивность отражения точечных источников света поверхностью линз и различимость тёмного фона, особенно разница заметна при сравнении бок о бок. Качественное многослойное просветление даёт слаборазличимое, тёмное отражение, с эффектом «отсутствия линз», а однослойное — более яркое и контрастное.

Нужно обратить внимание на то, чтобы покрытие не было зеркально-красным или оранжевым. Это не просветление оптики, а нанесение светофильтра. Специальный светофильтр наносится для улучшения наблюдения в условиях тумана. Такой светофильтр очень сильно обрезает свет в части спектра от красного до жёлтого, а также отчасти голубой, синий, фиолетовый спектры (то есть тот свет, к которому глаз наиболее восприимчив).[источник не указан 853 дня]

Соответственно, по цвету наружных линз бинокля уже можно сделать определённые выводы — какого качества линзы и с каким типом покрытия они сделаны.

Асферические элементы[править | править вики-текст]

В конструкции многих биноклей применяются также асферические линзы. Они увеличивают чёткость и контраст изображения, сводя к минимуму оптические искажения.

Вынесенная окулярная точка[править | править вики-текст]

Многие бинокли имеют вынесенную окулярную точку благодаря большому рабочему отрезку окуляра. Это значит, что во время наблюдения можно держать бинокль на некотором расстоянии от глаз и при этом видеть полное изображение. В таком случае возможно смотреть в бинокль в очках без ухудшения изображения.

Стабилизация изображения[править | править вики-текст]

Стабилизатор изображения — одно из новых свойств современных биноклей. В таких биноклях два гироскопа, которые работают от встроенных батарей, которых хватает обычно на несколько часов работы. Применяются там, где наблюдатель обычно находится на подвижной поверхности (судоходство, воздухоплавание и др.).

Типы биноклей[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]