Бинокли - Binoculars

Бинокль или бинокль - это два преломляющих телескопа, установленных бок о бок и ориентированных так, чтобы указывать в одном направлении, что позволяет зрителю использовать оба глаза ( бинокулярное зрение ) при просмотре удаленных объектов. Большинство биноклей рассчитаны на то, чтобы их можно было держать обеими руками, хотя размеры широко варьируются от оперных очков до больших военных моделей на пьедестале .

В отличие от ( монокулярного ) телескопа, бинокль дает пользователю трехмерное изображение : каждый окуляр представляет немного другое изображение для каждого из глаз зрителя, а параллакс позволяет зрительной коре головного мозга создавать впечатление глубины .

Оптические конструкции

Галилейский

Практически с момента изобретения телескопа в 17 веке, кажется, были исследованы преимущества установки двух из них бок о бок для бинокулярного зрения. В большинстве ранних биноклей использовалась оптика Галилея ; то есть они использовали выпуклый объектив и вогнутую линзу окуляра . Галилеевский дизайн имеет то преимущество, что представляет собой прямое изображение, но имеет узкое поле зрения и не допускает очень большого увеличения. Этот тип конструкции до сих пор используется в очень дешевых моделях и в оперных или театральных очках. Дизайн Галилея также используется в бинокулярных хирургических и ювелирных лупах с малым увеличением, поскольку они могут быть очень короткими и давать прямое изображение без дополнительной или необычной монтажной оптики, что снижает расходы и общий вес. У них также большие выходные зрачки, что делает центрирование менее критичным, а узкое поле зрения хорошо работает в этих приложениях. Обычно они устанавливаются на оправу для очков или подгоняются под очки.

Кеплеровская оптика

Улучшенное изображение и большее увеличение достигаются в биноклях, использующих оптику Кеплера , где изображение, сформированное линзой объектива, просматривается через положительную линзу окуляра (окуляр). Поскольку кеплеровская конфигурация создает перевернутое изображение, используются разные методы, чтобы повернуть изображение вправо.

Установка линз

В апризматических биноклях с кеплеровской оптикой (которые иногда называли «двойными телескопами») каждая трубка имеет одну или две дополнительные линзы ( ретрансляционные линзы ) между объективом и окуляром. Эти линзы используются для создания изображения. У биноклей с выдвижными линзами был серьезный недостаток: они были слишком длинными. Такие бинокли были популярны в 1800-х годах (например, модели G. & S. Merz), но стали устаревшими вскоре после того, как компания Carl Zeiss представила улучшенные призматические бинокли в 1890-х годах.

Призма

Оптические призмы, добавленные в конструкцию, позволили отображать изображение в правильном направлении без необходимости использования большого количества линз и уменьшения общей длины инструмента, как правило, с использованием призмы Порро или крышных призм.

Порро

Бинокли с призмой Порро названы в честь итальянского оптика Игнацио Порро , который запатентовал эту систему построения изображения в 1854 году. Эта система была позже усовершенствована другими производителями биноклей, особенно компанией Carl Zeiss в 1890-х годах. Бинокли этого типа используют пару призм Порро в Z-образной конфигурации для создания изображения. В результате получаются широкие бинокли с линзами объектива, которые хорошо разделены и смещены относительно окуляров , что дает лучшее ощущение глубины. Конструкции призм Порро имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что оптический путь складывается так, что физическая длина бинокля меньше фокусного расстояния объектива. Бинокли с призмой Порро были созданы таким образом, чтобы создавать изображение в небольшом пространстве, поэтому бинокли с призмами появились именно так.

Крыша

Бинокли с крышными призмами, возможно, появились еще в 1870-х годах в конструкции Ахилла Виктора Эмиля Добресса. В 1897 году Мориц Хенсольдт начал продавать бинокли с крышной призмой. В большинстве биноклей с крышной призмой используется либо призма Аббе-Кенига (названная в честь Эрнста Карла Аббе и Альберта Кенига и запатентованная Карлом Цейссом в 1905 году), либо призма Шмидта-Пехана (изобретенная в 1899 году) для построения изображения и складывания оптического пути. У них линзы объективов примерно на одной линии с окулярами.

Конструкции крышных призм создают более узкий и компактный инструмент, чем призмы Порро. Также есть разница в яркости изображения. Бинокль с призмой Порро по своей природе дает более яркое изображение, чем бинокль с крышной призмой Шмидта-Пехана с тем же увеличением, размером объектива и оптическим качеством, потому что в этой конструкции с крышной призмой используются посеребренные поверхности, которые снижают светопропускание на 12–15%. Конструкции крышных призм также требуют более жестких допусков для юстировки их оптических элементов ( коллимации ). Это увеличивает их расходы, поскольку конструкция требует, чтобы они использовали фиксированные элементы, которые должны быть установлены на заводе с высокой степенью коллимации. Бинокли с призмами Порро иногда нуждаются в повторной юстировке наборов призм для обеспечения коллимации. Фиксированное выравнивание в конструкциях с крышной призмой означает, что бинокль обычно не требует повторной коллимации.

Оптические параметры

Бинокли обычно разрабатываются для конкретных целей. Эти различные конструкции требуют определенных оптических параметров, которые могут быть указаны на крышке призмы бинокля. Вот эти параметры:

Увеличение

Приведенное как первое число в описании бинокля (например, 7 x 35, 8 x 50), увеличение - это отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Это дает увеличительную силу бинокля (иногда выражаемую как «диаметр»). Например, коэффициент увеличения 7 дает изображение в 7 раз больше, чем исходное изображение, видимое с такого расстояния. Желаемая величина увеличения зависит от предполагаемого применения, и в большинстве биноклей это постоянная, не регулируемая функция устройства (за исключением биноклей с зумом). Ручные бинокли обычно имеют увеличение от 7 до 10, поэтому они будут менее восприимчивы к воздействию рукопожатий. Чем больше увеличение, тем меньше поле зрения, и для стабильности изображения может потребоваться штатив. Некоторые специализированные бинокли для астрономии или военного использования имеют увеличение от 15 до 25 крат.

Объективный диаметр

Заданный как второе число в описании бинокля (например, 7x 35 , 8x 50 ), диаметр линзы объектива определяет разрешение (резкость) и количество света, которое может быть собрано для формирования изображения. Когда два разных бинокля имеют одинаковое увеличение, одинаковое качество и достаточно согласованный выходной зрачок (см. Ниже), больший диаметр объектива дает более «яркое» и резкое изображение. Таким образом, 8 × 40 даст более «яркое» и резкое изображение, чем 8 × 25, даже если оба увеличивают изображение одинаково в восемь раз. Большие передние линзы в 8 × 40 также производят более широкие лучи света (выходной зрачок), выходящие из окуляров. Это делает его более удобным для просмотра с 8 × 40, чем с 8 × 25. Бинокль 10x50 лучше бинокля 8x40 по увеличению, резкости и световому потоку. Объективный диаметр обычно выражается в миллиметрах. Принято классифицировать бинокли по увеличению × диаметру объектива ; например, 7 × 50 . Бинокли меньшего размера могут иметь диаметр всего 22 мм; 35 мм и 50 мм - обычные диаметры для полевых биноклей; астрономические бинокли имеют диаметр от 70 до 150 мм.

Поле зрения

Поле зрения пары биноклей зависит от его оптической конструкции , и , в общем, обратно пропорциональна мощности увеличительным. Обычно это записывается в виде линейного значения, например, сколько футов (метров) ширины будет видно на 1000 ярдов (или 1000 м), или в угловом значении, которое можно увидеть в градусах.

Выходной ученик

Бинокль концентрирует свет, собранный объективом, в пучок, диаметр выходного зрачка которого равен диаметру объектива, деленному на силу увеличения. Для максимально эффективного сбора света и самого яркого изображения, а также для максимальной резкости выходной зрачок должен как минимум равняться диаметру зрачка человеческого глаза: около 7 мм ночью и около 3 мм днем, уменьшаясь с возрастом. Если световой конус, исходящий из бинокля, больше, чем зрачок, в который он входит, любой свет, превышающий размер зрачка, тратится впустую. При дневном использовании зрачок человека обычно расширен примерно на 3 мм, что примерно равно выходному зрачку бинокля 7 × 21. Гораздо больший бинокль 7 × 50 будет давать световой конус больше, чем зрачок, в который он входит, и этот свет в дневное время будет тратить впустую. Слишком маленький выходной зрачок также предоставит наблюдателю более тусклый обзор, поскольку используется только небольшая часть светосборной поверхности сетчатки. Для приложений, где необходимо носить оборудование (наблюдение за птицами, охота), пользователи выбирают гораздо меньшие (более легкие) бинокли с выходным зрачком, который соответствует их ожидаемому диаметру диафрагмы, поэтому они будут иметь максимальное разрешение, но не несут вес потерянной апертуры.

Увеличенный выходной зрачок облегчает размещение глаза там, где он может получать свет; в любом месте большого выходного зрачка подойдет световой конус. Такая простота размещения помогает избежать, особенно в биноклях с большим полем зрения, виньетирования , которое дает зрителю изображение с затемненными границами, потому что свет от них частично блокируется, и это означает, что изображение можно быстро найти, что является это важно при наблюдении за быстро движущимися птицами или дичью, а также для моряка на палубе качающейся лодки или корабля. Бинокль с узким выходным зрачком также может быть утомительным, потому что инструмент необходимо держать точно на месте перед глазами, чтобы обеспечить качественное изображение. Наконец, многие люди используют бинокли в сумерках, в пасмурную погоду и ночью, когда их зрачки больше. Таким образом, дневной выходной зрачок не является желательным стандартом для всех. С точки зрения комфорта, простоты использования и гибкости применения, бинокли большего размера с большим выходным зрачком являются удовлетворительным выбором, даже если их возможности не используются в полной мере днем.

Облегчение зрения

Удаление выходного зрачка - это расстояние от задней линзы окуляра до выходного зрачка или точки глаза. Это расстояние, на котором наблюдатель должен расположить свой глаз за окуляром, чтобы увидеть изображение без виньетирования. Чем больше фокусное расстояние окуляра, тем больше возможное удаление выходного зрачка. У биноклей вынос выходного зрачка может составлять от нескольких миллиметров до 2,5 сантиметров и более. Удаление выходного зрачка может быть особенно важным для тех, кто носит очки. Глаз носителя очков обычно находится дальше от наглая, что требует большего удаления выходного зрачка, чтобы избежать виньетирования и, в крайних случаях, сохранить все поле зрения. Бинокль с коротким выносом выходного зрачка также может быть затруднен в случаях, когда его трудно удерживать неподвижно.

Близкое расстояние фокусировки

Близкое расстояние фокусировки - это ближайшая точка, на которую может сфокусироваться бинокль. Это расстояние варьируется от 0,5 м до 30 м, в зависимости от конструкции бинокля. Если расстояние фокусировки короткое по сравнению с увеличением, бинокль можно использовать также для просмотра деталей, не видимых невооруженным глазом.

Окуляры

Бинокулярные окуляры обычно состоят из трех или более линз в двух или более группах. Линза, наиболее удаленная от глаза зрителя, называется полевой линзой, а ближайшая к глазу - глазной линзой . Наиболее распространена конфигурация, изобретенная в 1849 году Карлом Келлнером . В этой конструкции линза глаза представляет собой плоско-вогнутый / двояковыпуклый ахроматический дублет (плоская часть формы, обращенная к глазу), а полевая линза представляет собой двояковыпуклый синглет. В 1975 году был разработан перевернутый окуляр Келлнера, в котором полевая линза представляет собой двойной вогнутый / двойной выпуклый ахроматический дублет, а линза глаза представляет собой двойной выпуклый синглет. Обратный Келлнер обеспечивает на 50% большее удаление выходного зрачка и лучше работает с малым фокусным соотношением, а также имеет немного более широкое поле зрения.

Бинокли с широким полем зрения обычно используют какую-то конфигурацию Эрфле, запатентованную в 1921 году. Они состоят из пяти или шести элементов в трех группах. Группы могут быть двумя ахроматическими дублетами с двойным выпуклым синглетом между ними или все могут быть ахроматическими дублетами. Эти окуляры, как правило, не работают так же хорошо, как окуляры Келлнера при большом увеличении, потому что они страдают астигматизмом и призрачными изображениями. Однако у них большие линзы для глаз, отличное удаление выходного зрачка и их удобно использовать при меньшем увеличении.

Механический дизайн

Фокус и регулировка

Бинокль имеет устройство фокусировки, которое изменяет расстояние между линзами окуляра и объектива. Обычно для обеспечения фокуса используются два разных механизма: «независимый фокус» и «центральный фокус»:

• Независимая фокусировка - это устройство, при котором два телескопа фокусируются независимо путем регулировки каждого окуляра. Бинокли, предназначенные для интенсивного использования в полевых условиях, например в военных целях, традиционно использовали независимую фокусировку.
• Центральная фокусировка - это устройство, которое включает в себя вращение центрального колеса фокусировки для регулировки обеих трубок вместе. Кроме того, один из двух окуляров можно дополнительно отрегулировать для компенсации различий между глазами зрителя (обычно путем поворота окуляра в его креплении). Поскольку изменение фокуса, производимое регулируемым окуляром, можно измерить в обычной единице преломляющей силы, диоптрии , сам регулируемый окуляр часто называют диоптрией . После того, как эта регулировка сделана для конкретного зрителя, бинокль можно перефокусировать на объект на другом расстоянии, используя колесо фокусировки для совмещения обеих тубусов без перенастройки окуляра.

Существуют бинокли с «бесфокусным» или «фиксированным фокусом», у которых нет другого механизма фокусировки, кроме регулировок окуляра, которые предназначены для установки на глаза пользователя и остаются фиксированными. Считается, что это компромиссные конструкции, подходящие для удобства, но не очень подходящие для работы, выходящей за рамки их проектного диапазона.

Бинокль обычно можно использовать без очков близорукими (близорукими) или дальнозоркими ( дальнозоркими ) пользователями, просто отрегулировав фокус немного дальше. Большинство производителей оставляют небольшой дополнительный доступный диапазон фокусных расстояний за пределами бесконечной остановки / настройки, чтобы учесть это при фокусировке на бесконечность. Однако людям с серьезным астигматизмом может потребоваться использование очков при использовании бинокля.

Некоторые бинокли имеют регулируемое увеличение, бинокли с зумом , предназначенные для того, чтобы дать пользователю возможность иметь одну пару биноклей с широким диапазоном увеличения, обычно путем перемещения рычага «зума». Это достигается за счет сложной серии регулировочных линз, аналогичных объективу зум-камеры . Эти конструкции считаются компромиссом и даже уловкой, поскольку они добавляют биноклю объем, сложность и хрупкость. Сложный оптический путь также приводит к узкому полю зрения и большому падению яркости при большом увеличении. Модели также должны соответствовать увеличению для обоих глаз во всем диапазоне увеличения и поддерживать коллимацию, чтобы избежать напряжения глаз и усталости.

Большинство современных биноклей также регулируются с помощью шарнирной конструкции, которая позволяет регулировать расстояние между двумя половинами телескопа для удобства зрителей с разным расстоянием между глазами или « межзрачковым расстоянием ». Большинство из них оптимизированы для межзрачкового расстояния (обычно 56 мм) для взрослых.

Стабильность изображения

В некоторых биноклях используется технология стабилизации изображения для уменьшения дрожания при большом увеличении. Это достигается с помощью гироскопа, перемещающего часть инструмента, или с помощью механизмов, приводимых в действие гироскопическими или инерциальными детекторами, или с помощью крепления, предназначенного для противодействия и гашения эффекта встряхивающих движений. Стабилизация может быть включена или отключена пользователем по мере необходимости. Эти методы позволяют держать в руках бинокль с увеличением до 20x и значительно улучшают стабильность изображения инструментов с малым увеличением. Есть некоторые недостатки: изображение может быть не таким хорошим, как у лучших нестабилизированных биноклей, когда они установлены на штатив, стабилизированные бинокли также имеют тенденцию быть более дорогими и тяжелыми, чем нестабилизированные бинокли аналогичного качества.

Выравнивание

Два телескопа в бинокле выровнены параллельно (коллимированы) для получения единого кругового, по-видимому, трехмерного изображения. Несоосность приведет к тому, что бинокль будет давать двойное изображение. Даже небольшое смещение вызовет неопределенный дискомфорт и зрительное утомление, поскольку мозг пытается объединить искаженные изображения.

Юстировка осуществляется небольшими перемещениями призм, регулировкой внутренней опорной ячейки или поворотом внешних установочных винтов , или регулировкой положения объектива с помощью эксцентриковых колец, встроенных в ячейку объектива. Выравнивание обычно выполняется профессионалом, хотя конечный пользователь может получить доступ к внешним функциям регулировки.

Оптические покрытия

Поскольку типичный бинокль имеет от 6 до 10 оптических элементов с особыми характеристиками и до 16 поверхностей воздух-стекло, производители биноклей используют различные типы оптических покрытий по техническим причинам и для улучшения создаваемого ими изображения.

Антибликовое

Антибликовые покрытия уменьшают потерю света на каждой оптической поверхности за счет отражения на каждой поверхности. Уменьшение отражения с помощью антибликовых покрытий также снижает количество «потерянного» света внутри бинокля, что в противном случае сделало бы изображение мутным (низкая контрастность). Бинокль с хорошим оптическим покрытием может дать более яркое изображение, чем бинокль без покрытия с большим объективом, благодаря лучшему пропусканию света через узел. Классическим материалом для покрытия линз является фторид магния , который уменьшает отраженный свет с 5% до 1%. Современные покрытия линз состоят из сложных многослойных и отражают только 0,25% или меньше, чтобы получить изображение с максимальной яркостью и естественными цветами.

Фазовая коррекция

В биноклях с крышными призмами световой путь разделяется на два пути, которые отражаются по обе стороны от конька кровельной призмы. Одна половина света отражается от поверхности крыши 1 к поверхности крыши 2. Другая половина света отражается от поверхности крыши 2 к поверхности крыши 1. Если поверхности крыши не имеют покрытия, механизм отражения - это полное внутреннее отражение (TIR). В TIR свет, поляризованный в плоскости падения (p-поляризованный), и свет, поляризованный ортогонально плоскости падения (s-поляризованный), испытывают разные фазовые сдвиги. Как следствие, линейно поляризованный свет выходит из эллиптически поляризованной призмы крыши. Кроме того, состояние эллиптической поляризации двух путей через призму различается. Когда два пути рекомбинируют на сетчатке (или детекторе), возникает интерференция между светом от двух путей, вызывающая искажение функции распределения точек и ухудшение изображения. Страдают разрешение и контраст. Эти нежелательные интерференционные эффекты могут быть подавлены путем осаждения из паровой фазы специального диэлектрического покрытия, известного как фазово-корректирующее покрытие или p-покрытие, на поверхности кровли призмы кровли. Это покрытие устраняет разницу в фазовом сдвиге между s- и p-поляризацией, поэтому оба пути имеют одинаковую поляризацию и никакие помехи не ухудшают изображение. Металлическое покрытие на поверхности крыши также устраняет фазовый сдвиг (хотя и не полностью). Металлические покрытия проще, легче наносить и дешевле. Однако коэффициент отражения ниже, чем коэффициент отражения, близкий к 100%, у фазокорректирующего покрытия, поэтому p-покрытие желательно для применений при слабом освещении.

Бинокли, в которых используется кровельная призма Шмидта – Пехана или кровельная призма Аббе – Кенига, выигрывают от фазовых покрытий. Бинокли с призмой Порро не разделяют лучи и поэтому не требуют фазовых покрытий.

Металлическое зеркало

В биноклях с крышными призмами Шмидта – Пехана зеркальные покрытия добавляются на некоторые поверхности кровельной призмы, потому что свет падает на одну из границ стекло-воздух призмы под углом меньше критического, поэтому полное внутреннее отражение не происходит. Без зеркального покрытия большая часть этого света была бы потеряна. Используется алюминиевое зеркальное покрытие призмы Шмидта – Пехана ( коэффициент отражения от 87% до 93%) или серебряное зеркальное покрытие (коэффициент отражения от 95% до 98%).

В старых конструкциях использовались серебряные зеркальные покрытия, но эти покрытия окислялись и со временем теряли отражательную способность в незапечатанных биноклях. Покрытия для алюминиевых зеркал использовались в более поздних незапечатанных конструкциях, потому что они не тускнеют, хотя имеют более низкую отражательную способность, чем серебро. В современном дизайне используется либо алюминий, либо серебро. Серебро используется в современных высококачественных конструкциях, которые герметизированы и заполнены инертной атмосферой азота или аргона, так что серебряное зеркальное покрытие не тускнеет.

Бинокли с призмой Порро и бинокли с крышной призмой, использующие крышную призму Аббе-Кенига, не используют зеркальные покрытия, потому что эти призмы отражают со 100% -ной отражательной способностью, используя полное внутреннее отражение в призме.

Диэлектрическое зеркало

В крышных призмах Шмидта – Пехана используются диэлектрические покрытия, которые заставляют поверхности призм действовать как диэлектрическое зеркало . Неметаллическое диэлектрическое отражающее покрытие образовано из нескольких слоев чередующихся материалов с высоким и низким показателем преломления, нанесенных на отражающие поверхности призмы. Это многослойное покрытие увеличивает отражательную способность от поверхностей призм, действуя как распределенный брэгговский отражатель . Хорошо продуманное диэлектрическое покрытие может обеспечить коэффициент отражения более 99% в видимом спектре света. Эта отражательная способность значительно улучшена по сравнению с алюминиевым зеркальным покрытием (от 87% до 93%) или серебряным зеркальным покрытием (от 95% до 98%).

Бинокли с призмой Порро и бинокли с крышной призмой, использующие крышную призму Аббе-Кенига, не используют диэлектрическое покрытие, потому что эти призмы отражают с очень высокой отражательной способностью за счет полного внутреннего отражения в призме, а не требуют зеркального покрытия.

Условия

Все бинокли

Наличие каких-либо покрытий в биноклях обычно обозначается следующими терминами:

• оптика с покрытием : одна или несколько поверхностей имеют антибликовое однослойное покрытие.
• с полным покрытием : все поверхности типа воздух-стекло имеют однослойное антибликовое покрытие. Однако пластиковые линзы, если они используются, нельзя покрывать.
• многослойное покрытие : одна или несколько поверхностей имеют антибликовое многослойное покрытие.
• полностью многослойное покрытие : все поверхности типа воздух-стекло имеют многослойное антибликовое покрытие.

Только призмы крыши

• с фазовым покрытием или P-покрытием : призма крыши имеет фазокорректирующее покрытие
• с алюминиевым покрытием : призматические зеркала на крыше имеют алюминиевое покрытие (по умолчанию, если зеркальное покрытие не упоминается).
• с серебряным напылением : призматические зеркала на крыше покрыты серебристым покрытием
• с диэлектрическим покрытием : призматические зеркала на крыше имеют диэлектрическое покрытие

Приложения

Общее использование

Переносные бинокли варьируются от небольших оперных биноклей Галилея 3 × 10 , используемых в театрах , до очков с увеличением в 7–12 раз и объективами диаметром от 30 до 50 мм для типичного использования на открытом воздухе.

Многие туристические достопримечательности установили монтируемые на пьедестале бинокли с монетоприемником, чтобы посетители могли ближе познакомиться с достопримечательностью.

Земельные исследования и сбор географических данных

Хотя технологии превзошли использование биноклей для сбора данных, исторически это были передовые инструменты, используемые географами и другими геофизиками. Бинокли и сегодня могут обеспечить визуальную помощь при съемке больших площадей.

Наблюдение за птицами

Наблюдение за птицами - очень популярное хобби среди любителей природы и животных; бинокль - их самый простой инструмент, потому что большинство человеческих глаз не могут различить достаточно деталей, чтобы полностью оценить и / или изучить мелких птиц. Обычно используются бинокли с увеличением от 8x до 10x, хотя многие производители выпускают модели с 7-кратным увеличением для более широкого поля зрения. Другой важный фактор, который следует учитывать при выборе бинокля для наблюдения за птицами, - это размер объектива, улавливающего свет. Объектив большего размера (например, 40–45 мм) лучше работает при слабом освещении и для просмотра листвы, но также делает бинокль более тяжелым, чем объектив 30–35 мм. Вес может не казаться первостепенным при первом выборе бинокля, но наблюдение за птицами требует значительного удержания на месте. Сообщество любителей орнитологов рекомендует делать покупки осторожно.

Охота

Охотники обычно используют бинокли в полевых условиях, чтобы увидеть диких животных, которые находятся слишком далеко, чтобы их можно было заметить невооруженным глазом. Охотники чаще всего используют бинокли с 8-кратным увеличением с пропусканием света и достаточно большими объективами, чтобы улавливать свет в условиях низкой освещенности.

Определение дальности

В некоторых биноклях на изображение накладывается прицельная сетка (шкала) дальномера . Эта шкала позволяет оценить расстояние до объекта, если высота объекта известна (или может быть оценена). В обычном бинокле Mariner 7 × 50 эти шкалы имеют угол между отметками 5  мил . Один мил эквивалентен углу между верхом и низом объекта высотой один метр на расстоянии 1000 метров.

Следовательно, для оценки расстояния до объекта с известной высотой используется формула:

${\ displaystyle D = {\ frac {OH} {\ text {Mil}}} \ times 1000}$

куда:

• ${\ displaystyle D}$это расстояние до объекта в метрах.
• ${\ displaystyle OH}$- известная высота объекта .
• ${\ displaystyle {\ text {Mil}}}$- угловая высота объекта в мил .

При типичной шкале 5 мил (каждая отметка 5 мил) маяк высотой 3 отметки и, как известно, высотой 120 метров, находится на расстоянии 8000 метров.

${\ displaystyle 8000 {\ text {m}} = {\ frac {120 {\ text {m}}} {15 {\ text {mil}}}} \ times 1000}$

Военный

Бинокли имеют долгую историю использования в военных целях. Галилеевы конструкции широко использовались до конца XIX века, когда они уступили место типам призм Порро. Бинокли, предназначенные для общего военного использования, обычно более прочны, чем их гражданские аналоги. Как правило, они избегают хрупкого расположения центра фокуса в пользу независимого фокуса, что также обеспечивает более легкую и эффективную защиту от атмосферных воздействий. Наборы призм в военных биноклях могут иметь избыточное алюминизированное покрытие на наборах призм, чтобы гарантировать, что они не потеряют свои отражающие качества при намокании.

Один вариант формы назывался «окопный бинокль», комбинация бинокля и перископа , часто используемая для целей артиллерийского наблюдения. Он выступал всего на несколько дюймов над парапетом, таким образом надежно удерживая голову зрителя в траншее.

Военные бинокли времен холодной войны иногда оснащались пассивными датчиками, обнаруживающими активное ИК-излучение , в то время как современные обычно оснащены фильтрами, блокирующими лазерные лучи, используемые в качестве оружия . Кроме того, бинокли, предназначенные для использования в военных целях, могут включать в себя стадиометрическую сетку в одном окуляре для облегчения оценки дальности.

Существуют бинокли, разработанные специально для гражданского и военного использования на море. Ручные модели будут иметь размер от 5 × до 7 ×, но с очень большими наборами призм в сочетании с окулярами, предназначенными для значительного удаления выходного зрачка. Эта оптическая комбинация предотвращает виньетирование или потемнение изображения, когда бинокль наклоняется и вибрирует относительно глаза зрителя. Большие модели с большим увеличением и большими объективами также используются в фиксированных креплениях.

Использовались очень большие военно-морские бинокли- дальномеры (расстояние между двумя линзами объектива до 15 метров, вес 10 тонн, для прицеливания целей морской пушки времен Второй мировой войны на расстоянии 25 км), хотя технологии конца 20-го века сделали это применение в основном излишним.

Астрономический

Бинокли широко используются астрономами-любителями ; их широкое поле зрения делает их полезными для поиска комет и сверхновых (гигантский бинокль) и общих наблюдений (портативный бинокль). Бинокли, специально предназначенные для астрономических наблюдений, будут иметь объективы с большей апертурой (в диапазоне 70 мм или 80 мм), потому что диаметр линзы объектива увеличивает общее количество захваченного света и, следовательно, определяет самую слабую звезду, которую можно наблюдать. Бинокли, разработанные специально для астрономических наблюдений (часто 80 мм и больше), иногда проектируются без призм, чтобы обеспечить максимальное пропускание света. Такие бинокли также обычно имеют сменные окуляры для разного увеличения. Бинокли с большим увеличением и большим весом обычно требуют какого-либо крепления для стабилизации изображения. 10-кратное увеличение обычно считается практическим пределом для наблюдения в портативный бинокль. Для биноклей более мощных, чем 15 × 70, требуется какая-либо опора. Изготовители телескопов-любителей сделали гораздо более крупные бинокли , в основном с использованием двух преломляющих или отражающих астрономических телескопов.

Особое значение для просмотра при слабом освещении и астрономических наблюдений имеет соотношение между увеличением и диаметром линзы объектива. Меньшее увеличение обеспечивает более широкое поле зрения, что полезно для просмотра Млечного Пути и больших туманных объектов (называемых объектами глубокого космоса ), таких как туманности и галактики . Большой (типичный 7 мм при использовании 7x50) выходной зрачок [объектив (мм) / мощность] этих устройств приводит к тому, что небольшая часть собранного света не может использоваться людьми, чьи зрачки недостаточно расширяются. Например, зрачки людей старше 50 редко расширяются более 5 мм в ширину. Большой выходной зрачок также собирает больше света от фонового неба, эффективно уменьшая контраст, что затрудняет обнаружение слабых объектов, за исключением, возможно, удаленных мест с незначительным световым загрязнением . Многие астрономические объекты с величиной 8 и более ярких, такие как звездные скопления, туманности и галактики, перечисленные в каталоге Мессье , легко просматриваются в ручной бинокль в диапазоне от 35 до 40 мм, как во многих домах для наблюдения за птицами, охоты. и просмотр спортивных событий. Для наблюдения небольших звездных скоплений, туманностей и галактик бинокулярное увеличение является важным фактором для видимости, потому что эти объекты кажутся крошечными при типичном бинокулярном увеличении.

Некоторые рассеянные скопления , такие как яркое двойное скопление ( NGC 869 и NGC 884 ) в созвездии Персея , и шаровые скопления , такие как M13 в Геркулесе, легко обнаружить. Среди туманностей также легко увидеть M17 в Стрельце и туманность Северная Америка ( NGC 7000 ) в Лебеде. Бинокль может показать несколько двойных звезд с более широким разделением, таких как Альбирео в созвездии Лебедя .

Ряд объектов Солнечной системы, которые в большинстве случаев или полностью невидимы для человеческого глаза, можно легко обнаружить в бинокль среднего размера, включая более крупные кратеры на Луне ; тусклые внешние планеты Уран и Нептун ; внутренние «малые планеты» Церера , Веста и Паллада ; Самый большой спутник Сатурна Титан ; и галилеевых лун от Юпитера . Хотя видны невооруженный в загрязнении -свободного неба, Уран и Вест требуют бинокля для легкого обнаружения. Бинокль 10 × 50 имеет видимую визуальную величину от +9,5 до +11 в зависимости от условий неба и опыта наблюдателя. Астероиды, такие как Интерамния , Давида , Европа и, если не исключительные условия, Гигея , слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть в обычные бинокли. Точно так же слишком тусклыми, чтобы их можно было увидеть в большинство биноклей, являются спутники планет, за исключением Галилеи и Титана, а также карликовые планеты Плутон и Эрида . Другие сложные бинокулярные цели включают фазы Венеры и кольца Сатурна . Только бинокль с очень большим увеличением, 20x или выше, способен различать кольца Сатурна до заметной степени. Бинокль с большим увеличением иногда может показать один или два пояса облаков на диске Юпитера, если оптика и условия наблюдения достаточно хороши.

Бинокль также может помочь в наблюдении за созданными человеком космическими объектами, например, при обнаружении спутников в небе, когда они проходят .

Список производителей биноклей

Есть много компаний, производящих бинокли, как прошлых, так и настоящих. Они включают:

• Барр и Страуд (Великобритания) - коммерческие продажи биноклей и основной поставщик Королевскому флоту во время Второй мировой войны . Новая линейка биноклей Barr & Stroud в настоящее время производится в Китае (ноябрь 2011 г.) и распространяется компанией Optical Vision Ltd.
• Bausch & Lomb (США) - не производит бинокли с 1976 года, когда они передали лицензию на свое имя компании Bushnell, Inc., которая производила бинокли под маркой Bausch & Lomb до истечения срока действия лицензии, которая не была продлена в 2005 году.
• BELOMO (Беларусь) - выпускаются как модели призм Порро, так и призмы крыши.
• Брессер (Германия)
• Bushnell Corporation (США)
• Burris Optics (США)
• Blaser - бинокль премиум-класса
• Canon Inc (Япония) - серия IS: варианты порро
• Селестрон
• Docter Optics (Германия) - серия Nobilem: призмы Порро
• Fujinon (Япония) - серии FMTSX, FMTSX-2, MTSX: porro
• Hawke Optics (Великобритания)
• IOR (Румыния)
• Красногорский завод (Россия) - модели призм Порро и крышной призмы, модели с оптическими стабилизаторами. Завод входит в группу компаний « Швабе Холдинг».
• Kahles Optik
• Leica Camera (Германия) - Noctivid, Ultravid, Duovid, Geovid, Trinovid: большинство из них являются крышными призмами, с несколькими примерами высококачественных призм Порро.
• Leupold & Stevens, Inc (США)
• Meade Instruments (США) - Glacier (призма крыши), TravelView (порро), CaptureView (призма складной крыши) и Astro Series (призма крыши). Также продается под названием Coronado .
• Meopta (Чехия) - Meostar B1 (кровельная призма)
• Минокс
• Nikon (Япония) - серии EDG, High Grade, Monarch 3, 5, 7, RAII и Spotter: кровельная призма; Серии Prostar, Superior E, E и Action EX: порро; Серия Prostaff, серия Aculon
• Olympus Corporation (Япония)
• Pentax (Япония) - серия DCFED / SP / XP: кровельная призма; Серия UCF: перевернутое порро; Серия PCFV / WP / XCF: порро
• Steiner-Optik (на немецком языке) (Германия)
• PRAKTICA (Великобритания) для наблюдения за птицами, осмотра достопримечательностей, пеших прогулок, кемпинга.
• Сунагор (Япония)
• Sightron - бинокль с крышной призмой
• Сваровски Оптик
• Такахаши Сейсакушо (Япония)
• Таско
• Vixen (телескопы) (Япония) - Apex / Apex Pro: кровельная призма; Ultima: порро
• Вивитар (США)
• Vortex Optics (США)
• Zeiss (Германия) - FL, Victory, Conquest: кровельная призма; 7 × 50 BGAT / T: porro, 15 × 60 BGA / T: porro, снято с производства
• Зенит (Япония)
• Зрак (Югославия, Босния, Сараево, Теслич)

Смотрите также

• Анти туман
• Биновевер
• Эффект земного шара
• Линза
• Список типов телескопов
• Монокуляр
• Оптический телескоп
• Зрительная труба
• Смотритель башни

использованная литература

дальнейшее чтение

• Вальтер Дж. Шваб, Вольф Веран: "Оптика для охоты и наблюдения за природой". ISBN  978-3-00-034895-2 . 1-е издание, Вецлар (Германия), 2011 г.

внешние ссылки

• История телескопа и бинокля Питера Абрахамса, май 2002 г.