Бинокль - Binoculars

Типичный Призма Порро бинокль дизайн

Бинокль или полевой бинокль два телескопы установлены бок о бок и выровнены так, чтобы указывать в одном направлении, что позволяет зрителю использовать оба глаза (бинокулярное зрение ) при просмотре удаленных объектов. Большинство из них рассчитаны на то, чтобы их можно было держать обеими руками, хотя размеры широко варьируются от театральный бинокль на большой пьедестал, установленный на военные модели.

В отличие от (монокуляр ) телескопа, бинокль дает пользователям трехмерное (3D) изображение: для более близких объектов два вида, представленные каждому из глаз зрителя с немного разных точек обзора, создают объединенный вид с впечатление глубины.

Оптические конструкции

Бинокль Галилея

Бинокль Галилея

Практически с момента изобретения телескопа в 17 веке, кажется, были исследованы преимущества установки двух из них рядом для бинокулярного зрения.^[1] Самые ранние использованные бинокли Галилеевская оптика; то есть они использовали выпуклый задача и вогнутый линза окуляра. Галилейский дизайн имеет то преимущество, что прямое изображение но имеет узкое поле зрения и не способен на очень большое увеличение. Этот тип конструкции до сих пор используется в очень дешевых моделях и в театральный бинокль или театральные очки. Дизайн Галилея также используется в биноклях с малым увеличением в хирургических и ювелирных магазинах. лупы потому что они могут быть очень короткими и создавать вертикальное 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.^[2] Обычно они устанавливаются на оправу для очков или подгоняются по индивидуальному заказу на очки.

Бинокли с кеплеровской оптикой

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

Бинокли с выдвижными линзами

Поперечное сечение релейной линзы апризматической конструкции бинокля

В апризматических биноклях с кеплеровской оптикой (которые иногда называли «двойными телескопами») каждая трубка имеет одну или две дополнительные линзы (реле 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 Karl Zeiss представила улучшенные призматические бинокли в 1890-х годах.^[3]

Бинокль с призмой

Оптические призмы, добавленные в конструкцию, позволили отображать изображение в правильном направлении без необходимости использования большого количества линз и уменьшения общей длины инструмента, обычно с использованием призмы Порро или крышных призм.^[4]

Бинокль с призмой Порро

Конструкция с двойной призмой Порро

Бинокль с призмой Порро

Бинокль с призмой Порро названы в честь итальянского оптика Игнацио Порро, который запатентовал эту систему построения изображения в 1854 году. Эта система позже была усовершенствована другими производителями биноклей, в частности Компания Carl Zeiss в 1890-х гг.^[1] Бинокли этого типа используют пару Призмы Порро в Z-образной конфигурации для создания изображения. Это приводит к получению биноклей широкого, с линзами объективов, которые хорошо разделены и смещены от окуляры, что дает лучшее ощущение глубины. У конструкций призм Порро есть дополнительное преимущество: складывание оптический путь чтобы физическая длина бинокля была меньше фокусное расстояние цели. Бинокли с призмой Порро были созданы таким образом, чтобы создавать изображение в небольшом пространстве, поэтому в биноклях используется призмы началось так.

Бинокли с крышными призмами

Конструкция призмы "крыши" Аббе-Кенига

Бинокли с призмами Шмидта-Печана "крыша"

Бинокль с использованием призмы крыши возможно, появился еще в 1870-х годах в дизайне Ахилла Виктора Эмиля Добресса.^[5][6] В 1897 году Мориц Хенсольдт начал продавать бинокли с крышной призмой. В большинстве биноклей с крышной призмой используется Призма Аббе-Кенига (названный в честь Эрнст Карл Аббе и Альберт Кениг и запатентован Carl Zeiss в 1905 году) или Призма Шмидта-Пехана (изобретен в 1899 г.) конструкции для создания изображения и загибания 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. Порро-призма бинокль по своей природе дает более яркое изображение, чем Шмидт-Печан кровельная призма бинокли с таким 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 центровки их оптических элементов (коллимация ). Это увеличивает их расходы, поскольку конструкция требует, чтобы они использовали фиксированные элементы, которые должны быть настроены на высокую степень коллимации на заводе. Бинокли с призмами Порро иногда нуждаются в повторной юстировке комплектов призм для обеспечения коллимации. Фиксированное выравнивание в конструкциях с крышной призмой означает, что бинокль обычно не требует повторной коллимации.^[7]

Оптические параметры

Параметры, указанные на крышке призмы, описывающие мощность 7 увеличение бинокль с 50 мм задача диаметр и 372 футов (113 м) поле зрения на 1000 ярдов (910 м)

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

Задано как первое число в описании бинокля (например, 7х35, 8x50), 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 оригинал, видимый с такого расстояния. Желаемая величина увеличения зависит от предполагаемого применения и в большинстве биноклей является постоянной, не регулируемой функцией устройства (за исключением биноклей с зумом). Переносные бинокли обычно имеют увеличение от 7 до 10, поэтому они будут менее подвержены воздействию рукопожатий.^[8] 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.^[9]

Объективный диаметр

Указывается вторым числом в описании бинокля (например, 7x35, 8x50), диаметр объектив определяет разрешающая способность (резкость) и сколько света можно собрать, чтобы сформировать изображение. Когда два разных бинокля имеют одинаковое увеличение, одинаковое качество и достаточно согласованный выходной зрачок (см. Ниже), больший диаметр объектива дает «более яркое» изображение. ^[10][11][12]и более четкое изображение.^[13][14] Таким образом, 8 × 40 даст более «яркое» и резкое изображение, чем 8 × 25, даже если оба увеличивают изображение одинаково в восемь раз. Более крупные 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, чем бинокль 8x40 по увеличению, резкости и световому потоку. Объективный диаметр обычно выражается в миллиметрах. Бинокли принято классифицировать по увеличение × объективный диаметр; 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.^[9]

Поле зрения

В поле зрения бинокля^[15] зависит от его оптической конструкции и, как правило, обратно пропорционально силе увеличения. Обычно это записывается в линейный значение, например, сколько футов (метров) в ширину будет видно на расстоянии 1000 ярдов (или 1000 м) или в угловатый значение того, сколько градусов можно просматривать.

Выходной ученик

Бинокль концентрирует свет, собранный объективом, в луч, диаметр которого выпускной ученик, - диаметр объектива, деленный на увеличение. Для максимально эффективного сбора света и получения максимально яркого изображения и максимальной резкости,^[11] выходной зрачок должен как минимум равняться диаметру зрачка человеческого глаза - около 7 мм ночью и около 3 мм днем, уменьшаясь с возрастом. Если конус света, выходящего из бинокля, больше чем зрачок, в который он входит, любой свет больше зрачка теряется. В дневное время 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. Выходной ученик, который тоже маленький также представит наблюдателю более тусклый вид, поскольку используется только небольшая часть светосборной поверхности сетчатки.^[11][16] Для приложений, в которых необходимо переносить 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 и не выдерживают веса растраченной впустую апертуры.^[14]

Более крупный выходной зрачок облегчает размещение глаза там, где он может получать свет: подойдет любое место в большом выходном зрачке. Такая простота размещения помогает избежать, особенно в бинокль с большим полем зрения, виньетирование, который предоставляет зрителю изображение с затемненными границами, потому что свет от них частично блокируется, и это означает, что изображение можно быстро найти, что важно при взгляде на птиц или диких животных, которые быстро перемещаются, или для моряка на палуба 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 универсальным стандартом. 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

Облегчение зрения расстояние от задней линзы окуляра до выходного зрачка или точки глаза.^[17] 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. Удаление выходного зрачка бинокля может составлять от нескольких миллиметров до 2,5 сантиметров и более. Удаление выходного зрачка может быть особенно важным для тех, кто носит очки. Глаз носящего очки обычно находится дальше от окуляра, 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 до 30 м, в зависимости от конструкции бинокля. Если расстояние фокусировки мало 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. Объектив, наиболее удаленный от глаза зрителя, называется полевая линза и что ближе всего к глазу линза глаза. Наиболее распространена конфигурация, изобретенная в 1849 г. Карл Келлнер. В этой конструкции линза глаза представляет собой плоско-вогнутый / двояковыпуклый ахроматический дублет (плоская часть формы, обращенная к глазу), а полевая линза - 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% больший вынос выходного зрачка и лучше работает с малым фокусным соотношением, а также имеет немного более широкое поле зрения.^[18]

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 удобство использования при меньшем увеличении.^[18]

Механический дизайн

Фокус и настройка

Бинокль с центральной фокусировкой и регулируемым межзрачковым расстоянием

Бинокли имеют фокусировка расположение, которое изменяет расстояние между линзами окуляра и объектива. Обычно для обеспечения фокуса используются два разных механизма: «независимый фокус» и «центральный фокус»:

• Независимый фокус это устройство, в 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 представляет собой устройство, которое включает вращение центрального фокусирующего колеса для совмещения обеих трубок. Кроме того, один из двух окуляров можно дополнительно отрегулировать для компенсации различий между глазами зрителя (обычно путем поворота окуляра в его креплении). Поскольку изменение фокусного расстояния, производимое регулируемым окуляром, можно измерить в обычных единицах преломляющей силы, диоптрия, сам регулируемый окуляр часто называют диоптрия. После того, как эта регулировка сделана для данного зрителя, бинокль можно перефокусировать на объект на другом расстоянии, используя колесо фокусировки для совмещения обеих тубусов без дополнительной регулировки окуляра.

Существуют бинокли с «бесфокусной» или «фиксированной фокусировкой», у которых нет другого механизма фокусировки, кроме регулировок окуляра, которые предназначены для установки на глаза пользователя и остаются фиксированными. Они считаются компромиссными конструкциями, подходящими для удобства, но не очень подходящими для работы, выходящей за рамки их проектного диапазона.^[19]

Бинокль можно использовать без очков. близорукий (близорукий) или дальнозоркость (дальновидные) пользователи, 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.^{[нужна цитата ]} Тем не менее, людям с серьезным астигматизмом может потребоваться использование очков при использовании бинокля.

Люди, использующие бинокли

Некоторые бинокли имеют регулируемое увеличение, зум-бинокль, предназначенный для того, чтобы дать пользователю возможность иметь одну пару биноклей с широким диапазоном увеличения, обычно с помощью рычага «зума». Это достигается за счет сложной серии регулировочных линз, подобных зум-объектив камеры. Эти конструкции считаются компромиссом и даже трюк^[20] поскольку они добавляют биноклю объемность, сложность и хрупкость. Сложный оптический путь также приводит к узкому полю зрения и большому падению яркости при большом увеличении.^[21] Модели также должны соответствовать увеличению для обоих глаз во всем диапазоне увеличения и поддерживать коллимацию, чтобы избежать напряжения глаз и усталости.^[22]

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 "межзрачковое расстояние ". Большинство из них оптимизированы для межзрачкового расстояния (обычно 56 мм) для взрослых.^[23]

Стабильность изображения

Некоторые бинокли используют стабилизация изображения технология для уменьшения тряски при больших увеличениях. Это делается с помощью гироскоп перемещать часть инструмента или с помощью механических механизмов, приводимых в действие гироскопическими или инерциальными детекторами, или с помощью крепления, предназначенного для противодействия и гашения эффекта сотрясения. 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 треноге, стабилизированные бинокли также имеют тенденцию быть более дорогими и тяжелыми, чем нестабилизированные бинокли аналогичной спецификации.

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 вызывает неопределенный дискомфорт и зрительное утомление, поскольку мозг пытается объединить искаженные изображения.^[24]

Выравнивание выполняется небольшими движениями к призм, путем корректировки внутренней ячейки поддержки или путем поворота внешнего установочные винты, или отрегулировав положение объектива с помощью эксцентричный кольца, встроенные в объективную ячейку. Выравнивание обычно выполняется профессионалом, хотя конечный пользователь может получить доступ к внешним функциям регулировки.

Оптические покрытия

Бинокли с красными многослойными покрытиями

Поскольку в типичном бинокле имеется от 6 до 10 оптических элементов ^[25] с особыми характеристиками и до 16 поверхностей воздух-стекло, производители биноклей используют различные типы оптические покрытия по техническим причинам и для улучшения создаваемого ими имиджа.

Антибликовые покрытия

Антибликовые покрытия уменьшить потери света на каждой оптической поверхности за счет отражение 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 материалов и отражают только 0,25% или меньше, чтобы получить изображение с максимальной яркостью и естественными цветами.

Покрытия для фазовой коррекции

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 1. Если поверхности крыши не имеют покрытия, механизм отражения Полное внутреннее отражение (МДП). 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 изображения. Функция распределения точек и ухудшение изображения. Страдают разрешение и контраст. Эти нежелательные эффекты помех можно подавить с помощью осаждение паром специальный диэлектрическое покрытие известный как фазокорректирующее покрытие или р-покрытие на кровельных поверхностях 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 почти 100% у фазокорректирующего покрытия, поэтому p-покрытие желательно для применений при слабом освещении.

Бинокли с Кровельная призма Шмидта – Пехана или Кровельная призма Аббе-Кенига выиграть от фазовых покрытий. Призма Порро бинокли не разделяют лучи и поэтому не требуют фазовых покрытий.

Металлические зеркальные покрытия

В биноклях с крышными призмами Шмидта – Пехана на некоторые поверхности кровельной призмы добавляются зеркальные покрытия, поскольку свет падает на одну из границ стекло-воздух призмы под углом, меньшим, чем угол критический угол так полное внутреннее отражение не происходит. Без зеркального покрытия большая часть этого света была бы потеряна. Покрытие алюминиевого зеркала призмы Шмидта – Пехана (отражательная способность от 87% до 93%) или серебряное зеркальное покрытие (коэффициент отражения от 95% до 98%).

В более старых конструкциях использовались серебряные зеркальные покрытия, но эти покрытия окислялись и теряли отражательную способность со временем в незапечатанных биноклях. Алюминиевые зеркальные покрытия использовались в более поздних незапечатанных конструкциях, потому что они не тускнеют, хотя имеют более низкую отражательную способность, чем серебро. В современном дизайне используется алюминий или серебро. Серебро используется в современных высококачественных конструкциях, которые герметизированы и заполнены инертной атмосферой азота или аргона, так что серебряное зеркальное покрытие не тускнеет.^[26]

Призма Порро Бинокли и бинокли с крышной призмой, в которых используется кровельная призма Аббе – Кенига, не используют зеркальные покрытия, потому что эти призмы отражают со 100% коэффициентом отражения, используя полное внутреннее отражение в призме.

Диэлектрические зеркальные покрытия

Диэлектрические покрытия используются в крышных призмах Шмидта – Пехана, чтобы заставить поверхности призм действовать как диэлектрическое зеркало. Неметаллический диэлектрик световозвращающее покрытие формируется из нескольких многослойных чередующихся высоких и низких показатель преломления материалы, нанесенные на отражающие поверхности призмы. Это многослойное покрытие увеличивает отражательную способность от поверхностей призм, действуя как распределенный брэгговский отражатель. Хорошо продуманное диэлектрическое покрытие может обеспечить отражательную способность более 99% в видимом спектре света. Эта отражательная способность намного лучше 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, в которых используется кровельная призма Аббе-Кенига, не используют диэлектрические покрытия, поскольку эти призмы отражают с очень высокой отражательной способностью, используя полное внутреннее отражение в призме, а не требует зеркального покрытия.

Термины, используемые для описания покрытий

Специальные световозвращающие покрытия на больших морских биноклях

Для всех биноклей

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

• оптика с покрытием: одна или несколько поверхностей имеют однослойное антибликовое покрытие.
• полностью покрытый: все поверхности типа воздух-стекло имеют антибликовое однослойное покрытие. Однако пластиковые линзы, если они используются, нельзя покрывать.^{[нужна цитата ]}.
• многослойный: одна или несколько поверхностей имеют многослойное антибликовое покрытие.
• полностью многослойное покрытие: все поверхности типа "воздух-стекло" имеют многослойное антибликовое покрытие.

Только для биноклей с крышными призмами (не требуется для призм Порро)

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

Приложения

Общее использование

Башня оптическая монетные бинокли

Переносные бинокли варьируются от маленьких 3х10 галилеевых театральный бинокль, используется в театры на очки с увеличением от 7 до 12 раз и объективами диаметром от 30 до 50 мм для типичного использования на открытом воздухе.

Много достопримечательности установили на пьедестале бинокли с монетоприемником, чтобы посетители могли ближе познакомиться с достопримечательностью.

Обследование земли и сбор географических данных

Хотя технологии превзошли использование биноклей для сбора данных, исторически это были продвинутые 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.^[27] Обычно используются бинокли с увеличением от 8 до 10, хотя многие производители выпускают модели с 7-кратным увеличением для более широкого поля зрения. Еще одно важное обстоятельство для биноклей для наблюдения за птицами - это размер объектива, собирающего свет. Объектив большего размера (например, 40-45 мм) лучше работает при слабом освещении и для просмотра листвы, но также делает бинокль тяжелее, чем объектив 30-35 мм. Может показаться, что вес не является основным фактором при первом поднятии бинокля, но наблюдение за птицами требует значительного удержания на месте. Наблюдатели за птицами советуют осторожно делать покупки. ^[28] Разумная пара для начинающего орнитолога должна стоить от 200 до 300 долларов, но можно потратить гораздо больше.

Охота

Охотники обычно используют бинокли в полевых условиях, чтобы увидеть диких животных, находящихся слишком далеко, чтобы их можно было заметить невооруженным глазом.^[29] Охотники чаще всего используют бинокли с 8-кратным увеличением с пропусканием света и достаточно большими объективами, чтобы улавливать свет в условиях низкой освещенности.^[30]

Определение дальности

Некоторые бинокли имеют дальномер сетка (масштаб) наложенный на вид. Эта шкала позволяет оценить расстояние до объекта, если высота объекта известна (или может быть оценена). В обычном бинокле Mariner 7 × 50 такие шкалы с углом между отметками равным 5мил.^[31] 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:

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

где:

• ${ displaystyle D}$ это Расстояние до объекта в метрах.
• ${ displaystyle OH}$ это известный Высота объекта.
• ${ displaystyle { text {Mil}}}$ угловая высота объекта в количестве Mil.

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

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

Военные

Немецкий U.D.F. Бинокль для подводных лодок 7 × 50 blc (1939-1945)^[32]

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. Обычно они избегают хрупкого расположения центра фокуса в пользу независимого фокуса, что также способствует более легкой и эффективной защите от атмосферных воздействий. Наборы призм в военных биноклях могут иметь избыточное алюминированное покрытие на наборах призм, чтобы гарантировать, что они не потеряют свои отражающие качества при намокании.

Бинокль

Один вариант формы назывался «траншейный бинокль», комбинация биноклей и перископ, часто используется для огневой стрельбы. Он выступал всего на несколько дюймов над парапетом, таким образом удерживая голову зрителя в траншее.

Военные бинокли Холодная война эпохи иногда оснащались пассивными датчиками, обнаруживающими активные ИК-излучение, а современные обычно оснащены фильтрами, блокирующими лазерные лучи, используемые в качестве оружия. Кроме того, бинокли, предназначенные для использования в военных целях, могут включать стадиометрическая сетка в одном окуляре для облегчения оценки дальности.

Бинокли для морских кораблей

Есть бинокли, разработанные специально для гражданского и военного использования на море. Переносные 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.

Очень большой бинокль военно-морской дальномеры (расстояние между двумя линзами объектива до 15 метров, вес 10 тонн, для дальности Вторая Мировая Война морские орудия, находящиеся на расстоянии 25 км), хотя технологии конца 20-го века сделали это применение в основном излишним.

Астрономический

Бинокль 25 × 150 адаптированный для астрономического использования

Бинокли широко используются астрономы-любители; их широкий поле зрения делает их полезными для комета и сверхновая звезда поиск (гигантский бинокль) и общее наблюдение (портативный бинокль). Бинокли, специально предназначенные для астрономических наблюдений, будут иметь больший размер. отверстие объективы (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 изменения 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. Бинокли гораздо большего размера были изготовлены любительские производители телескопов, по сути, используя два преломляющих или отражающих астрономических телескопа.

Особое значение для просмотра при слабом освещении и астрономических наблюдений имеет соотношение между увеличением и диаметром линзы объектива. Меньшее увеличение обеспечивает большее поле зрения, что полезно при просмотре Млечный Путь и большие туманные объекты (называемые глубокое небо объекты), такие 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 чем на 5 мм. 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 световое загрязнение. Многие астрономические объекты величиной 8 и более ярких, такие как звездные скопления, туманности и галактики, перечисленные в Каталог Мессье, легко просматриваются в ручной бинокль в диапазоне от 35 до 40 мм, как во многих домашних хозяйствах для наблюдения за птицами, охоты и просмотра спортивных мероприятий. 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.^[33]

Смоделированный вид того, как Галактика Андромеды (Мессье 31) появится в бинокль

Немного открытые кластеры, например, яркое двойное скопление (NGC 869 и NGC 884 ) в созвездии Персей, и шаровые скопления, такие как M13 в Геркулесе их легко заметить. Среди туманностей, M17 в Стрелец и Туманность Северная Америка (NGC 7000 ) в Cygnus также легко просматриваются. Бинокль может показать несколько более широких точек зрения. двойные звезды такие как Альбирео в созвездии Лебедь.

Ряд объектов Солнечной системы, которые в большинстве случаев полностью невидимы для человеческого глаза, могут быть обнаружены в бинокль среднего размера, включая более крупные кратеры на поверхности. Луна; тусклые внешние планеты Уран и Нептун; внутренние "малые планеты" Церера, Веста и Паллада; Самый большой спутник Сатурна Титан; и Галилеевы луны из Юпитер. Хотя видно без посторонней помощи загрязнение - свободное небо, Уран и Веста требуют бинокля для легкого обнаружения. Бинокль 10 × 50 ограничен кажущаяся величина от +9,5 до +11 в зависимости от условий неба и опыта наблюдателя.^[34] Астероиды вроде Интерамния, Давида, Европа и, кроме исключительных случаев Гигиея, 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 Эрис. Другие сложные бинокулярные цели включают фазы Венера и кольца Сатурн. Только бинокль с очень большим увеличением, 20x или выше, способен различать кольца Сатурна в заметной степени. Бинокль с большим увеличением иногда может показать один или два пояса облаков на диске Юпитера, если оптика и условия наблюдения достаточно хорошие.

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 в Вторая мировая война. Новая линейка биноклей Barr & Stroud в настоящее время производится в Китае (ноябрь 2011 г.) и распространяется компанией Optical Vision Ltd.
• Бауш и Ломб (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.
• БЕЛОМО (Беларусь) - выпускаются как модели призм Порро, так и призмы крыши.
• Брессер (Германия)
• Bushnell Corporation (НАС)
• Burris Optics (НАС)
• Blaser - Премиум бинокль^[35]
• Canon Inc (Япония) - И. серия: варианты порро
• Селестрон
• Доктер Оптика (Германия) - серия Nobilem: призмы Порро
• Fujinon (Япония) - серии FMTSX, FMTSX-2, MTSX: porro
• Оптика Хоука (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)
• I.O.R. (Румыния)
• Красногорский завод (Россия) - модели как с призмой Порро, так и с крышной призмой, модели с оптическими стабилизаторами. Завод является частью Группа компаний Швабе Холдинг
• Калес Оптик
• Камера Leica (Германия) - Ноктивид, Ультравид, Дуовид, Геовид, Триновид: большинство из них - призмы крыши, с несколькими примерами высококлассных призм Порро.
• Leupold & Stevens, Inc (НАС)
• Инструменты Meade (США) - Glacier (призма крыши), TravelView (порро), CaptureView (призма складной крыши) и Astro Series (призма крыши). Также продается под названием Коронадо.
• 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
• Корпорация Олимп (Япония)
• PCO S.A. (Польша)
• Pentax (Япония) - серия DCFED / SP / XP: кровельная призма; Серия UCF: перевернутое порро; Серия PCFV / WP / XCF: порро
• Штайнер-Оптик (на немецком) (Германия)^[36]
• ПРАКТИКА (Великобритания) для наблюдения за птицами, осмотра достопримечательностей, походов, кемпинга.
• Сунагор (Япония)
• Sightron - бинокли с крышной призмой ^[37]
• Сваровски Оптик^[38]
• Такахаши Сейсакушо (Япония)
• Таско
• Vixen (телескопы) (Япония) - Apex / Apex Pro: кровельная призма; Ultima: порро
• Вивитар (НАС)
• Вихревая оптика (НАС)
• Юкон Оптика (По всему миру)
• Zeiss (Германия) - FL, Victory, Conquest: призма крыши; 7 × 50 BGAT / T: porro, 15 × 60 BGA / T: porro, снято с производства
• Зенит (Япония)
• Зрак (Югославия, Босния, Сараево, Теслич)^[39]

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

• Руководство по биноклю Эмиль Неата
• История телескопа и бинокля Питер Абрахамс, май 2002 г.