Устройство бинокля: Устройство и характеристики бинокля.

Содержание

Устройство бинокля и его технические характеристики — KOZAKI.com.ua

Основные параметры бинокля:

Кратность, которую еще называют увеличение (Magnification) – это показатель того, во сколько раз крупнее устройство позволяет видеть объекты. Так, при увеличении равном 10 изображение, которое мы видим в бинокль, будет увеличено ровно в 10 раз. Таким образом, если между нами и объектом расстояние 100 метром, то оптика прибора позволит нам рассмотреть его, словно до объекта всего 10 метров. При этом кратность может иметь постоянно или переменное значение, что называется зумом (Zoom).

Поле зрения (FieldofView) – угол обзора (панорама), которая может выражаться в угловых величинах (секунды, минуты, градусы) или в линейных (сотни или тысячи метров). Крупное поле зрения позволяет нам получить больше визуальной информации. Но в это же время по краям изображение искажается. И чем больше панорама, тем больше это искажение.

Разрешающая способность – характеристика оптического устройства, которая позволяет передавать наблюдателю мелкие детали.

В оптике это понимают, как раздельное изображение двух точек. Разрешение, как и поле зрения измеряется в угловых величинах. При этом угловая секунда – наименьший угол между лучами, которые проводят из центра входного зрачка к различаемым точкам. Другими словами, чем меньше значение углового разрешения, тем выше детализация (лучше видно небольшие детали). Иногда «разрешающую способность» называют «пределом разрешения». Но это понятие стоит понимать точно так же: минимальное расстояние, на котором два близко расположенных предмета в виде точек будут отображаться раздельно.

Кроме угловых величин для измерения разрешения используются штрихи в миллиметрах. Это значение более понятно рядовому потребителя: чем оно больше, тем лучше видно небольшие объекты. Если же прибор включает в себя электронно-оптические преобразователи, то разрешение измеряется числом штрихов (черные и белые линии чередуются), которые вмещаются на 1 мм полосатой миры. При этом штрихи не должны сливаться, а оставаться видными раздельно.

Чтобы можно было наблюдать раздельные линии, необходим контраст не менее 5% или коэффициент его передачи не ниже 0,05.

Светосила (RelativeBrightness) – величина, которая отражает способность оптического устройства показывать достоверное изображение при недостатке света. Показатель напрямую зависит от размера выходного зрачка, поэтому его редко можно встретить в описании характеристик бинокля. Чем больше значение, тем более ярким будет полученная картинка. В идеале светосила должна равняться 50.

Размер выходного зрачка (ExitPupil) – калибр изображение, которое видно в окуляре бинокля. Чем больше размер, тем лучше различимы предметы. Это играет особую роль при плохом освещении. Размер выходного зрачка определяется как отношение диаметра линзы объектива к кратности.

К примеру, бинокль 7х50 имеет размер выходного зрачка 7,1мм (50/7=7,1). Чтобы понять работу зрачка оптического устройства, необходимо вспомнить анатомию человека. Зрачок глаза человека имеет непостоянную величину – он сужается при ярком свете и расширяется при плохом освещении. При этом его диаметр колеблется в диапазоне 2-8 мм. А вот зрачок бинокля имеет постоянную величину, при этом большую, чем человеческий. Это направлено на то, чтобы смотрящий комфортно себя чувствовал и мог получить максимум информации с изображения.

При хорошем освещении зрачок глаза имеет диаметр около 2-3 мм. Поэтому бинокль с таким же размером зрачка годится лишь для кратковременного использования при ярком свете. Связано это с тем, что глаза человека устают и со временем требуют больше света, для чего расширяется зрачок. А вот для длительного наблюдения в бинокль потребуется оптический прибор с диаметром выходного зрачка 5-7мм. Особенно это актуально при недостаточном освещении.

Сумеречное число стоит воспринимать как характеристику качества изображения при плохом освещении. Вычислить значение удастся по формуле «корень квадратный произведения увеличения на диаметр объектива». Стоит понимать, что сумеречное число не может полностью раскрыть свойства оптического устройства. Они определяются светопрокускной способностью, контрастом, разрешением и другими характеристиками.

Призму стоит понимать, как многогранник, две грани которого лежат в параллельных плоскостях, а ребра, которые не принадлежат этим основаниям, строго параллельны между собой.

Сейчас в производстве оптических устройств используется всего 2 вида призм:

PORRO-призма. Она представляет собой классическую систему призм, при которой одна из призм наполовину закрывает другую и повернута к ней под углом 90 градусов. Такое устройство смотрится, обычно, более крупным из-за того, что окуляр и объектив расположены на одной прямой ступенчато. Такая система призм была придумана еще в 1850 году оптиком Игнацио Порро. В его честь она и была названа. А вот в конструкции бинокля она была впервые применена в конце XIXвека Эрнстом Аббе. С тех самых пор она стала широко применяться в строении оптических приборов.

ROOF-призма. Такое устройство еще называют крышеобразной призмой. Это уже более сложная система, в которой обе используемые призмы полностью перекрывают друг друга. При этом окуляр и объектив расположены так, что они находятся на одной прямой. С помощью такой хитрости удалось уменьшить размеры устройства, уменьшить светорассеяние и модифицировать некоторые характеристики. Но бинокли с ROOF-призмой стоят существенно дороже стандартных.

Также важно знать, что PORRO-призма в отличие от ROOF-системы позволяет избежать раздвоения изображения. Также она сокращает потери света в устройстве.

Материалы. В наше время одним из лучших материалов для производства оптических призм считается стекло Вак-4. Системы, в которых используются это стекло, гарантируют сравнительно большую степень собирания света. Помимо этого Вак-4 создает чистое изображение без затенения по краям.

Просветляющее покрытие. Любой оптический элемент имеет нанесенное просветление. Покрытие должно быть нанесено не только на линзах, которые видны снаружи, но и на всем пути преломления света внутри системы.

Просветление – процесс напыления на поверхность стекла тонкой пленки. Показатель преломления этого элемента существенно меньше, чем стекла, используемого в оптике. Если же прибор имеет качественное просветляющее покрытие, то это увеличивает светопропускную способность устройства. А это играет более существенную роль, чем изменение цветовой гаммы или абберация, которая приводит к потерям резкости изображения.

Диапазон фокуса (FocusRange) – диапазон расстояний, на который настраивается резкость. Стоит обращать внимание на ближний предел, который называется в оптике ClosestFocus. Как правило, ближний предел измеряется в линейных величинах (футы, метры). Дальний предел всех устройств – бесконечность.

Параллакс (с греческого – отклонение) стоит понимать, как видимое изменение положения объектов относительно друг друга во время перемещения взгляда смотрящего в устройство. Так, в прицелах или микроскопах параллакс возникает при перемещении глаз человека перед окуляром лишь тогда, когда сетка, по которой проводится отсчет, не совпадает с плоскостью изображения, что дает объектив.

Оптическая система Галилео. Зрительная труба (первая оптическая система) была изобретена Галилео Галилеем, поэтому и носит его имя. Галилеевская оптика не предусматривает использования призмы, а окуляром в ней служит обыкновенная вогнутая линза.

Производство оптических устройств по схеме великого изобретателя актуально и на сегодняшний день. Но они увеличивают всего в 2-3 раза, а поэтому их используют, как правило, в театре при просмотре спектакля. На это повлияло также малое поле зрения прибора.

Линзы. Линза представляет собой прозрачный объект, ограниченный двумя сферическими поверхностями. Главная характеристика линз – способность давать изображение предметов. Одна асферическая линза способна заменить целую систему обычных линз. При этом она обеспечивает лучшую коррекцию аберраций и меньшие светопотери. Как результат – более четкое изображение.

Бинокль. Виды и устройство. Работа и параметры. Как выбрать

Бинокль – это переносной оптический прибор, который представляет собой соединенные вместе две зрительные трубы с линзами. Он применяется для удаленного наблюдения за предметами, животными, людьми или панорамами. Устройство увеличивает изображение, что позволяет четко рассматривать детали, которые сложно увидеть невооруженным глазом.

Чтобы научиться применять подобную оптику потребуются считанные секунды. В плане использования это очень простая техника. Нужно взять корпус бинокля в руки и приложить его окуляры к глазам. В связи с тем, что строение лица у каждого человека индивидуальное, расстояние между глазами отличается. В связи с этим в конструкции устройства предусматривается возможность корректировки некоторых параметров. Зрительные трубы соединены между собой не жестко, что позволяет менять угол между ними, расширяя или сужая расстояние между глазками под особенности строения лица.

После того, как устройство настроено под расстояние между глазами нужно выставить кратность увеличения. Такая функция имеется не у всех биноклей. Регулировка осуществляется специальным колесиком или рычагом, расположенным за правым окуляром. Вращение регулировочной шайбы позволяет подстроить оптимальную степень увеличения. Если рассматривать сравнительно близкие объекты, выставляется минимальная кратность. Когда нужно обследовать дальний горизонт, степень увеличения ставится на максимальный уровень.

Помимо индивидуальных особенностей строения лица, у каждого человека разное качество зрения. Одни страдают близорукостью, вторые дальнозоркостью, а третьи имеют практически идеальные глаза. В результате кристаллик глаза по-разному проектирует изображение, передавая его в мозг. В связи с этим расположение линз внутри бинокля должно быть адаптировано под особенности человека. Это явление абсолютно аналогично с тем, что и в очках для зрения. Линзы с разными диоптриями подходят одним, и совершенно непригодны другим. Для решения данной проблемы у биноклей осуществляется фокусировка путем вращения правового или обоих глазков. Если установленные настройки не подходят, то изображение кажется размытым и практически белым. После регулировки оно приобретает четкость.

Бинокли по предназначению

Спортивные.
Туристические.
Охотничьи.
Астрономические.
Военные.
Театральные.

Спортивные обычно применяются судьями различных состязаний, для наблюдения за спортсменами. Также их используют участники военно-спортивных состязаний, таких как пейнтбол.

Туристические используют путешественники. Это сравнительно легкие устройства, с помощью которых можно просматривать окружающий ландшафт в поисках более простого маршрута по пересеченной местности.

Также бинокль применяется и охотниками для наблюдения за дичью. Использование оптических приборов позволяет находясь на одном месте определить где находится птица или другая живность, не создавая при этом отпугивающий шум.

Астрономические являются довольно массивными, поскольку имеют многократную степень увеличения. Они применяются для наблюдения за небосводом. Конечно, их кратность существенно уступает телескопу, но такие приборы имеют большое преимущество – возможность наблюдения за объектом двумя глазами. Большинство любительских телескопов имеют только один окуляр, поэтому бинокли в этом плане их превосходят. Их способность увеличивать объекты позволяет рассматривать Луну, а также движущиеся неподалеку небесные тела. Технические возможности такой техники не оставляют шансов открыть новые кометы или планеты, но для развлекательных осмотров параметры вполне достаточные.

Военные являются одними из самых безотказных. Для них характерна повышенная устойчивость к механическому воздействию. Такие бинокли могут существенно отличаться между собой в зависимости от направления их применения. Для военных целей выпускают бинокли предназначенные для разведывательной деятельности, корректировки обстрела артиллерией или дозорных на вышках и морских судах.

Самыми компактными являются театральные. Они имеют небольшую кратность и часто оснащаются специальной ручкой для удобного удержания рукой на протяжении длительного времени. Такие устройства покупают любители посещать театры и концерты. Увеличительная оптика позволяет рассматривать действие на сцене, при этом находясь в последних рядах.

Кратность бинокля

Или степень увеличения бинокля является одним из главных критериев выбора данной оптики. Чем выше этот показатель, тем с более удаленного расстояния можно будет рассматривать объект, определяя при этом мелкие детали. Зачастую каждый бинокль имеет в своем названии цифровое обозначение, к примеру: 20X50. Цифра 20 обозначает, что устройство способно увеличить изображение в 20 раз. Не указание данного показателя в названии является редким исключением. В этом случае узнать о кратности можно осмотрев корпус прибора. Надпись пишется нестираемой краской со стороны окуляра. Приборы, у которых имеется функция корректировки кратности тоже имеют цифровое обозначение. К примеру: 8-24X50 означает, что оптика способна проводить увеличение в пределах от 8 до 24 раз.

Диаметр объектива

Очень важным фактором, на который нужно обратить внимание приобретая бинокль, является диаметр объектива. Этот показатель определяет размерные параметры линз, которые обеспечивают увеличение.

Нужно понимать, что объектив и окуляр — это разные части бинокля. Объектив представлен трубкой большего диаметра. Он поворачивается к объекту исследования, а глазок – это линзы, к которым прикладываются глаза.

Показатели диаметра объектива также указываются в цифровой части названия модели. К примеру: надпись 10×25 обозначает, что устройство имеет объектив диаметром 25мм. Чем выше этот показатель, тем лучше изображение. Дело в том, что большой объектив получает много света, поэтому увеличенная картинка получается контрастной и хорошо освещенной. Так, если устройство с диаметром 25 мм сможет работать только на хорошем дневном свете, то с объективом на 70 мм можно даже в ночное время.

Показатели выходного зрачка

Это также важный параметр, на который нужно обратить внимание, подбирая бинокль. Иными словами, под данным понятием скрывается уровень потока света, который окуляр может передать глазу. Он высчитывается простой математической формулой. Необходимо диаметр объектива разделить на кратность. К примеру: устройство с показателями 10х50 имеет показатель выходного зрачка 5 мм (50/10=5 мм).

Необходимо, чтобы этот показатель соответствовал возможностям человеческого глаза. Так в дневное время зрачок сужается до уровня 2-4 мм. Таким образом, если прибор тоже работает в этом диапазоне, смотреть через него будет более чем комфортно. Ночью зрачок человека значительно расширяется до показателей 6-8 мм, поэтому бинокль с показателем выхода зрачка 2 мм будет не комфортным для зрения. Оптимальным считается, если характеристика выходного зрачка располагается в пределах от 4 до 7 мм, что сделает оптику универсальной для дня и ночи.

Наличие просветляющего покрытия

Бинокль состоит из множества линз, которые способны пропустить через себя не весь свет, поскольку обладают свойством отражения. Даже у сравнительно недорогого бинокля может быть 10 линз. В конечном счете через них до глаз дойдет около 45% света, поэтому изображение будет менее контрастным и светлым. Чтобы компенсировать этот недостаток линз на них наносится специальное покрытие.

Просветляющий слой делает производство более дорогим, поэтому не все бинокли его имеют. В связи с этим при выборе оптического устройства нужно искать в инструкции к нему следующие термины:

Coated – один слой полимера на внешней линзе.
Fully coated – по одному слою на всех линзах.
Multi coated – многослойное покрытие только на внешней линзе.
Fully multi coated – многослойное покрытие по всем установленным линзам.

Устройство линз в зрительных трубках

Если рассматривать устройство бинокля внешне, то несложно понять, что зачастую его линзы располагаются по отношению друг к другу не в один ряд, как у подзорной трубы, которую раньше использовали мореплаватели и военные генералы. Трубки окуляров обычно сдвинуты по отношению к каналу объектива.

Если рассматривать системы устройства линз в зрительных трубках, которые применяются сейчас, то можно выделить следующие системы:

Галилея.
Порро.
Руф-призмы.

Система призм по методу Галилея предусматривает их прямое расположение. Такой способ можно встретить разве что в театральных биноклях, поскольку он имеет массу недостатков и является самым примитивным. Именно из него осуществлялось развитие оптики.

Призмы Порро предусматривают отличную пропускаемость света. Получаемое от них изображение имеет повышенную контрастность. Такая система дает картинку с высокой объемностью, но сама конструкция довольно массивная. В результате устройство имеет увеличенные габариты, поэтому его не так легко переносить.

Руф-призмы практически не уступают системе Порро, но при этом обладают гораздо меньшими габаритами. Такие бинокли довольно часто встречаются в продаже. Они особенно ценятся туристами благодаря небольшому весу и габаритам, что особенно важно при пешем путешествии по пересеченной местности.

Бинокль | Определение, схема и факты

бинокль

; скачки

Просмотреть все медиа

Похожие темы:: телескоп оперный бинокль стереомикроскоп монокуляр оптическая система

См. все сопутствующие материалы →

бинокль , оптический прибор, обычно портативный, для получения увеличенного стереоскопического изображения удаленных объектов. Он состоит из двух одинаковых телескопов, по одному на каждый глаз, смонтированных на единой раме. Одно маховичок может управлять фокусировкой обоих телескопов одновременно, и может быть предусмотрена возможность регулировки фокусировки каждого отдельно, чтобы учесть различные характеристики двух глаз. Бинокль предназначен для получения вертикального обзора, правильно ориентированного слева направо. Поскольку они позволяют использовать оба глаза естественным образом, они более удобны, чем одиночные телескопы, обеспечивают восприятие глубины и улучшают остроту зрения, предоставляя зрительной системе человека два набора данных для обработки и объединения.

В большинстве биноклей каждый телескоп снабжен двумя отражающими призмами. Призмы переворачивают или выпрямляют перевернутое изображение, полученное от объектива каждого телескопа. Они предписывают сложенный путь для световых лучей, что позволяет уменьшить общую длину инструмента. Когда используются призмы типа Порро ( см. Оптика: Отражающие призмы), они также обеспечивают лучшее восприятие глубины на больших расстояниях, позволяя устанавливать два объектива дальше друг от друга, чем окуляры. Расположение этих призм и других оптических компонентов показано на рисунке.

Основные оптические характеристики бинокля обычно описываются двумя числами, за первым из которых следует знак умножения, например, 7×50.

Первое число указывает на увеличение (например, 7×, что означает «в 7 раз»), а второе — на диаметр объектива в миллиметрах (1 дюйм равен примерно 25 миллиметрам). Эта последняя цифра является мерой светосилы прибора. Для данного увеличения более крупные объективы дают более яркое изображение в тусклом свете, но также создают более массивный бинокль. Портативные бинокли, предназначенные для типичных применений, таких как охота, наблюдение за спортивными соревнованиями, изучение природы или любительская астрономия, имеют диапазон от 6 × 30 до 10 × 50. Инструменты с большим увеличением и светосилой слишком тяжелы, чтобы их можно было удерживать устойчиво, особенно в течение длительного времени, но их можно закрепить на штативе или другом креплении.

В случаях, когда восприятие глубины не имеет значения, можно использовать один телескоп, называемый монокуляром. По сути, это половина бинокля и обычно включает призмы на пути света.

Оперные бинокли и бинокли представляют собой бинокли с простыми, часто недорогими системами линз и узкими полями зрения и обычно изготавливаются с увеличением от 2,5× до 5×.