Бинокль

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Типичный бинокль
Схема бинокля с призмами Порро

Бино́кль (франц. binocle, от лат. bini, «двое» + oculus, «глаз») — оптический прибор для наблюдения за удалёнными объектами. Состоит из двух зрительных труб, параллельно соединённых вместе. При этом наблюдатель видит стереоизображение.

Содержание

История[править]

История биноклей восходит к различным системам для получения улучшенного бинокулярного зрения. Пенсне, очки и лорнет в своём развитии привели к сложным устройствам, напоминающим современный театральный бинокль (см. рисунок).

«Портрет дамы с лорнетом» (театральным биноклем), 1884
Современный театральный бинокль (2,5x27)

Устройство и основные параметры[править]

Устройство[править]

Общие схемы биноклей[править]

В зрительных трубах бинокля может использоваться классическая система призм Малофеева-Порро (на рисунке), приводящая к смещению окуляра относительно входного отверстия, либо более современная зеркально-призматическая система («roof»), в этом случае смещения окуляра нет и зрительная труба остается компактной, без излома. Производство биноклей со старой системой дешевле при таком же качестве изображения.

Бинокль 7x50, указано, что поле зрения составляет 372 фута на расстоянии 1000 ярдов (примерно 124 м на дистанции 1000 м); просветлённая оптика

Линзы для биноклей[править]

Оптика биноклей дневного видения[править]

Линзы анастигмата биноклей изготавливаются из разных оптических стекол в зависимомти от предназначения бинокля. Например, бинокли обычные (дневного видения) изготавливаются преимущественно на базе оптических кварцевых стекол из природного кварцевого стекла, под названим — обсидиан.

Главные свойства кварцевого стекла:

  • Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO2 показателем преломления (nD = 1,4584) и наибольшим светопропусканием, особенно ультрафиолетовых лучей.
  • Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1·10−6 К−1 (в диапазоне температур от 20 до 1400 °C).
Оптика биноклей ночного видения[править]

Бинокли ночного видения (см. рис.1) изготавливаются с линзами на основе оптических материалов из однородного кремния, прозрачные для инфракрасного излучения (Например, из однородного кремния изготавливаются оптические элементы, преломляющие Х-лучи).

Свойства:

Линзы из кремния обеспечивают:

  • сверхвысокую изотропию;
  • самую низкую дисперсию;
  • самый большой с абсолютным значением коэффициент преломления n=3,49!;
  • прозрачные для ИК-излучения в диапазоне 2 мм — 760 нм шкалы элекромагнитных волн;
  • сохранять свои свойства и характеристики в течение длительного времени при возможном воздействии внешних факторов (механических, климатических, лучевых, химических, бактериологических и т. п.);
  • стойкость к Х-лучам;
  • высокую плотность = 2,33 г/см³;
  • высокую твердость по сошлифовыванию — НS = 1,5 — 1,9 (то есть скорость износа материала при шлифовке). «(Она определяется относительным значением (Н S) твердости различных оптических материалов по сравнению с твердостью стекла К8 (твердость которого принимается за единицу) и равна отношению сошлифованного объема стекла марки К8 к объему данного материала, сошлифованного в тех же условиях.) [1]. Это делает его незаменимым в изготовлении оптических систем и элементов с новыми возможностями управлять электромагнитными излучениями в зоне от 2 мм — 760 нм (ИК-излучения). (Современная технология обработки монокристаллов кремния обеспечивают перевод его в стекловидно-аморфное состояние с высокими оптическими характеристиками. Это делает его незаменимым материалом для изготовления линз. (Например, в приборах ночного видения, биноклях; в зоне частот (ЭИ) — радиоволн, обладая способностью сжимать расходяшиеся сферические радиоволны в сходяшиеся, они применяются в радарах, прицелах и др.)

Линзо-призматические схемы биноклей[править]

Призма Порро в схеме бинокля

Использование линзо-призматических оптических схем позволяет получить прямое изображение, и существенно уменьшить габариты бинокля.

Система Schmidt-Pechan-Dachkant
Система Abbe-König-Dachkant

Основные характеристики биноклей[править]

Кратность вместе с диаметром передней линзы объектива[править]

  • Кратность бинокля или Увеличение — отношение размера изображения предмета, наблюдаемого с помощью бинокля, к размеру этого же предмета, наблюдаемого невооруженным глазом.
  • Диаметр передней линзы объектива определяет, какой светосилой обладает линза (светосила будет больше, если диаметр линзы будет больше). Чем больше светосила, тем больше яркость. Данная характеристика определяет такие параметры бинокля как светосила, величина полезного увеличения, вес и габариты. Диаметр обычно указывается на корпусе сразу же после значения кратности, например 10х40 (10 кратность, 40 — диаметр линзы в мм). Чем больше диаметр линзы, тем больше светосила бинокля (то есть тем легче решается проблема наблюдения при плохой освещенности), и тем шире угол зрения. Диаметр входного зрачка также сказывается на габаритах: чем больше диаметр, тем более тяжелым и громоздким является и сам бинокль.

Данные характеристики обозначаются на корпусе бинокля, с разделителем в форме значка х.

Пример обозначения: „10х40“.

  • „10“ обозначает саму кратность, то есть во сколько раз изображение, видимое с помощью бинокля, больше, чем изображение, видимое невооруженным глазом.
  • „40“ обозначает диаметр линзы объектива.

Диаметр выходного зрачка[править]

Диаметр выходного зрачка — изображение передней линзы объектива, которое сформировалось после прохождения лучшей света через оптическую систему бинокля.

Диаметр выходного зрачка равен отношению диаметра передней линзы объектива к значению кратности. От данного параметра также зависит светосила (чем больше диаметр выходного зрачка, тем больше светосила). Данный параметр особенно важен для наблюдений в условиях плохой освещённости.

Удаление выходного зрачка[править]

Удаление выходного зрачка — расстояние от крайней линзы окуляра до глаза человека, обеспечивающее четкое и необрезанное изображение объекта. Измеряется в миллиметрах. Обычно величина удаления составляет около 9-10 мм (компактные бинокли) или 9-12 (стандартные бинокли). При большом удалении выходного зрачка (больше 15 мм) можно пользоваться биноклями, не снимая очков.

Разрешение[править]

Разрешение — очень важная характеристика бинокля, которая показывает возможность наблюдательного прибора различать детали объекта. Разрешение измеряется в угловых единицах. Чем меньше значение угла, тем выше разрешающая способность бинокля, и тем больше резкость получаемого изображения.

Разрешение также связано с диаметром передней линзы объектива (чем больше диаметр, тем больше и разрешающая способность).

Предел разрешения — это наименьшее угловое расстояние между двумя точками бесконечно удаленного объекта.

Угол зрения[править]

Угол зрения или поле зрения — видимая область пространства. Измеряется в градусах или в метрах. Чем больше увеличение, тем меньше угол зрения. Бинокли, обладающие большим углом или полем зрения называются широкопольными или широкоугольными.

Коэффициент пропускания света[править]

Каждая соприкасающаяся с воздухом поверхность линзы отражает около 5 процентов света. Поэтому существует параметр „Коэффициент пропускания света“.

Коэффициент пропускания света — отношение количества света, выходящего из оптической системы, к количеству входящего света. Измеряется в процентах. Каждая соприкасающаяся с воздухом поверхность линзы отражает около 5 процентов света. Так как в бинокле как правило 10-12 линз, то можно посчитать, что значение коэффициента может составлять менее 50 процентов.

Просветляющие покрытия линз[править]
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Просветление оптики

Для устранения бликов от отражения падающих лучей поверхностью линз и призм применяют специальные просветляющие покрытия, уменьшающие отражение света. В качестве покрытий применяются просветляющие плёнки.

Эти плёнки очень тонкие (толщина сопоставима с кратными величинами долей длины волны оптического излучения, то есть меньше одного мкм). К современным технологиям нанесения покрытий относятся также плазменная полимеризация и магнетронное разбрызгивание наносимйх элементов.

Обычно пленки на поверхность линз наносят методами плазменного напыления в специальных установках в среде с высоким вакуумом, например, оксидов металлов (титана, циркония и т. п.). При наличии такой пленки коэффициент отражения света от линзы значительно уменьшается (в результате интерференции света, отражаемого от передней и задней границы пленки).

Для уменьшения отражения света во всем видимом диапазоне применяются многослойные (3-5 слоев) просветляющие плёнки. Высококачественные просветляющие покрытия снижают коэффициент отражения света до 0,25 % и меньше. Остаточное отражение имеет для каждого покрытия свой характерный цвет.

Как правило для уменьшения внутренних межлинзовых отражений в объективах нанесении просветляющего покрытия производится на обе поверхности линзы.

Системы фокусировки[править]

Существует два типа систем фокусировки: центральная и раздельная.

  • Центральная фокусировка заключается в настройке резкости одновременно обеих зрительных труб при помощи поворота маховика. Благодаря такому типу фокусировки можно достаточно быстро навести бинокль на резкость.
  • Раздельная фокусировка заключается в настройке резкости каждого из окуляров в отдельности.

[2]

Другие характеристики[править]

[2]

Виды биноклей[править]

Спортивные бинокли[править]

Спортивные бинокли — категория биноклей с небольшими габаритами и весом. Обычно это бинокли средней или низкой ценовой категории (не более 800$). Основным производителем биноклей данного класса для всех брендов является Китай.

Астрономические бинокли[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Астрономические бинокли

Такие бинокли строятся по схеме двойной кеплеровой трубы с системой Порро. Их разрешающая способность ограничивается возможностями глаза, поэтому обратнo пропорциональна кратности бинокля (оптика даёт 3-6"), поле зрения 3-9°, проницающая сила 9-11m[3].

25 x 150 бинокуляр, приспособленный для астрономических наблюдений


Театральные бинокли[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Театральный бинокль

Театральный бинокль — оптический прибор, предназначенный для наблюдения театральных, цирковых, эстрадных представлений, спортивных соревнований.

Военные бинокли[править]

Военные бинокли имеют специальные оптические схемы[4], преимущественно призматические. Наиболее известен полевой бинокль, но номенклатура военных биноклей гораздо шире.

Современный морской бинокль (бинокуляр «Big Eyes»)

Современные морские бинокулярные системы имеют объективы, разнесенные на расстояние (базис) до 15 метров, вес до 10 тонн, используются для наведения на цели, отстоящие на 25 км.

Бинокли ночного видения[править]

Рис.1.Бинокль БН-2

Бинокль ночного видения (например, БНВ-2) — оптико-электронное устройство, предназначенное для визуального наблюдения объектов в ночное время суток при естественной освещенности от 5х\(10^{-8}\) до 1 люкса и более низких уровнях света, для ориентирования на местности, на водной поверхности при естественной освещенности с использованием встроенного ИК-осветителя.

Охотничьи бинокли[править]

Охотничьи бинокли — самые популярные бинокли. У таких биноклей высокая светосила, большая кратность, точная передача формы и цвета, надежность, компактность, а также такие дополнительные характеристики как наличие дальномера (для того, чтобы можно было определить расстояние до наблюдаемого объекта), стабилископа, компаса, термометра и высотомера[5].

Производители[править]

Производство сложных оптических приборов традиционно сосредоточено в небольшом количестве центров точной механики и оптики. Некоторые широко известные фирмы-производители перечислены ниже.

Производители в странах СНГ[править]

Отечественные бинокли имеют традиционно хорошую оптику и высокую надежность конструкции.

Бинокли этих производителей работоспособны при температуре окружающей среды от —30 °C до +45 °C

«Зарубежные бинокли, как правило, теряют работоспособность уже при —15 °C, в лучшем случае при —20 °C, что вполне достаточно для климатических условий Европы и Америки, но совершенно недостаточно для России.»[6]

Зарубежные производители[править]

Некоторые сведения о зарубежных производителях на русский язык пока не переведены, но их можно найти по указанным ниже ссылкам на английскую википедию:

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?dir=3&tutindex=46&index=3&layer=1
  2. а б Основные параметры биноклей Ошибка цитирования Неверный тег <ref>: название «binokular» определено несколько раз для различного содержимого
  3. Сайт Астрофорум — о выборе бинокля для астрономических наблюдений
  4. Военные бинокли
  5. Охотничьи бинокли
  6. http://vsya-optika.ru/foto/binokl/optika7.html Сайт «Ваша оптика»
  7. "Intellectual property, by Gordon V. Smith, Russell L. Parr, page 167". Books.google.com. Retrieved 2009-11-03. 
  8. "www.steiner-binoculars.com". Retrieved 2009-12-21. 
  9. "www.regionhall.at —The Swarovski story". Regionhall.at. Retrieved 2009-11-03. 
  10. "www.swift-sportoptics.com". Retrieved 2009-12-31. 

Внешние ссылки[править]

На английском языке[править]