Меню Рубрики

Что такое угловое поле зрения бинокля

форум для любителей астрономии

  • Темы без ответов
  • Активные темы
  • Поиск
  • Наша команда

Сообщение Ernest » 29 сен 2013, 11:33

Бинокль — оптический прибор, состоящий из двух параллельно расположенных зрительных труб соединённых вместе, для наблюдения удалённых предметов двумя глазами. Наблюдение двумя глазами повышает комфорт наблюдателя (и соответственно делает необременительными длительные наблюдения), дает мозгу наблюдателя больше информации, предоставляет стереоскопическое изображение и возможность оценивать относительное положение наблюдаемых предметов в глубину. Бинокли обычно имеют компактное исполнение, небольшие увеличения и предназначены для наблюдений с рук. В конструкции биноклей обычно уделяется особенное внимание их устойчивости к тяжелым условиям эксплуатации (удароустойчивость, пыле-влагозащита). Бинокли нашли широкое применения в военно-полевой практике, у охотников и прочих натуралистов, в морском деле, у зрителей всевозможных зрелищных мероприятий.

см. неплохой сайт посвященный обзору лучших биноклей: http://www.bestbinocularsreviews.com/bi . nd_details» onclick=»window.open(this.href);return false;

  • Прямое изображение — для оптической схемы бинокля как для подзорной трубы требуются прямая ориентация изображения — верх изображаемого предмета сверху, левое не путается с правым (позволяют читать тексты).
  • Умеренное увеличение — это характерно для ручного обзорного оптического наблюдательного прибора. Слишком большое увеличение делает затруднительным использование бинокля с рук ввиду колебаний и вибрации изображения.
  • Большое поле зрения — очень узкое поле зрения не способствует оперативности использования бинокля — пока «накроешь» его полем зрения интересующий объект (часто подвижный) нужда в наблюдениях может и пропасть. Кроме того широкое поле зрения позволяет меньше смещать визирную линию наблюдательного прибора сопровождая перемещения цели.
  • Компактная конструкция — бинокль как правило должен сопровождать наблюдателя в самых неблагоприятных условиях и не должен слишком обременять его. Отсюда требование к небольшому размеру и весу этого прибора.
  • Легкость адаптации — бинокль должен позволять использовать его наблюдателям с различными анатомическими особенностями (прежде всего с разным расстоянием между глазами), теми или иными отклонениями в части зрения (той или иной степенью близорукости — возможно разной для левого и правого глаза), при наблюдениях как относительно близких, так и удаленных предметов.
  • Соосность каналов — конструкция бинокля должна обеспечивать хорошую соосность оптических осей левой и правой труб (по вертикали с точностью порядка градуса), чтобы не перегружать зрение наблюдателя сведением изображений левого и правого каналов в одно.

Системы оборачивания и уменьшения продольных габаритов

Для сокращения продольных габаритов труб бинокля и оборачивания изображения (без системы оборачивания объективы строят изображения развернутые на 180 градусов против оригинала — вверх ногами) придумано множество конструктивных приемов. Из них наибольшее распространение получили следующие:

    Система Порро из пары скрещенных прямоугольных призм (в сумме четыре отражения). Одна призма (два полных внутренних отражения) меняет ход света на противоположное, смещает оптическую ось и меняет ориентацию изображения вдоль одной оси. Вторая восстанавливает направление хода света (хотя и со смещением против оригинального), меняет ориентацию второй оси изображения делая итоговую ориентацию прямой. Нетрудно показать, что кроме оборачивания система призм Порро попутно сокращает длину трубы как минимум на 4*d/n, где d — световой диаметр поперечного сечения светового пучка, n — показатель преломления стекла. См. http://en.wikipedia.org/wiki/Porro_prism» onclick=»window.open(this.href);return false;
    Менее распространена система призм Порро II или Аббе-Порро, которая составлена из трех призм: двух прямоугольных по-меньше с одним отражением и большой прямоугольной призмы с двумя отражениями. См. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1% . 1%80%D0%BE» onclick=»window.open(this.href);return false;
    Кстати, чем больше показатель преломления стекла, тем больше может быть светосила объектива бинокля и соответственно меньше длина его труб, больше доступное поле зрения.

Системы фокусировки и диоптрийной настройки

  • Центральная фокусировка (CF) — механика биноклей, которая обеспечивает их фокусировку (на более или менее близкие предметы) одной ручкой (колесиком) для обоих глаз наблюдателя. Обычно такой способ фокусировка сочетается с диоптрийной подстройкой одного из окуляров (обычно левого) под разницу в близорукости левого и правого глаз наблюдателя. Осуществляется или синхронным смещением блока окуляров (внешняя фокусировка, которая способствует накоплению пыли внутри корпуса бинокля), или смещение внутренних оптических элементов (обычно это более дорогое решение используемое в биноклях с крышей).
  • Раздельная фокусировка (IF) — упрощенная механика фокусировки окуляров биноклей, когда фокусировка для каждого глаза осуществляется раздельно (обычно поворотом окуляров). Это менее удобно в случае наблюдений земных предметов и необходимости частой перефокусировки на по разному удаленные предметы.
  • Фиксированная фокусировка или постоянная фокусировка — механика самых дешевых биноклей небольшого увеличения вообще без фокусировки. В таких биноклях нет возможности подстроиться на более близкие предметы, зато упрощенная более устойчивая к эксплуатационным проблемам механика.

Системы смены увеличения

Основные характеристики биноклей

  • Увеличение то во во сколько раз бинокль «приближает» наблюдаемые предметы или, правильнее говоря, увеличивает их видимые размеры. Чем больше увеличение (Г), тем больше деталей можно рассмотреть на удаленных предметах. Но тем больше и эффект от дрожания рук, которые держат бинокль и неустойчивости платформы (например, палубы судна). Чем больше увеличение, тем как правило меньше поле зрения бинокля — труднее ориентироваться, на что именно он наведен, дольше время сканирования в поисках интересующего объекта.
    Малые увеличения 2-4х обычны для театральных биноклей, которым требуется как можно большее поле зрения. Средние увеличения 6-8х используются в полевых биноклях, использование которых не предполагает устойчивой опоры и платформы, с которой производятся наблюдения. Повышенные увеличения 10х-12х используют в морских биноклях и биноклях охотников, с удаленными или мелкими целями и возможностью наблюдений с опоры. Очень большие увеличения 14-16х и более предполагают наблюдения с использованием специальных монтировок или других способов стабилизации изображений.
    Измерить реальное увеличение бинокля попавшего в ваши руки можно опосредовано: разделив диаметр его входной апертуры на диаметр выходного зрачка.
  • Апертура — диаметр линз объектива бинокля (D), его светосила. Чем больше диаметр линз объектива, тем ярче изображение (при том-же увеличении) или по-другому — тем большее увеличение может предложить бинокль с сохранением яркости изображения. Но, понятное дело, тем больше габариты и вес инструмента, труднее его удерживать, обременительнее переносить. Большая апертура в дневных условиях часто оказывается невостребованной — радужная оболочка нормально адаптированного глаза (2-3 мм) просто обрежет большую ее часть. Например, для 10-кратного бинокля в яркий солнечный день физиология зрения наблюдателя едва-ли позволит использовать более 30 мм его входной апертуры (положим диаметр зрачка наблюдателя 3 мм, умножаем на 10х и получаем указанный предел входной апертуры). Обычно, именно, увеличение и апертура указывается в сокращенном обозначении биноклей. Например, 10х50 — бинокль с увеличением 10 крат и диаметром линз объектива 50 мм.
    Реальную входную апертуру бинокля можно измерить методом хода лучей в обратном ходе. Надо аккуратно выставить фокусировку бинокля на «бесконечность». Затем следует уложить бинокль на горизонтальную поверхность (стол, табурет) перед стеной с прислоненной к ней линейкой. Подсветите окуляр одного из каналов с расстояния 30-40 см ярким светодиодным фонариком (желательно с точкой свечения по-меньше). Свет пройдет через оптику бинокля в обратном ходе и на стене появится резкий круг света диаметром равным входной апертуре. Дело за немногим измерить диаметр этого круга.
  • Поле зрения — то насколько большой сектор предметов будет виден через окуляры бинокля. Чем больше поле зрения, тем больше видно через бинокль за один взгляд. Но широкоугольные бинокли дороже так как требуют большего размера призм, сложной конструкции окуляров, тяжелее.
    Обычно в метрических спецификациях биноклей указывают линейный размер Y1000 видимого поля зрения на расстоянии 1000 метров от наблюдателя. Например, бинокль 10х42 с полем зрения 115 метров на расстоянии 1000 метров. Используя эти данные нетрудно определить линейный размер поля зрения на другом расстоянии: Y = L·Y1000/1000. Например, на расстоянии L = 2.5 км бинокль с полем зрения Yo = 115 м на 1000 м покажет сектор диаметром 2500*115/1000 = 287 метров. На некоторых англоязычных ресурсах поле зрения бинокля указывают в футах на расстоянии в 1000 ярдов. Это нетрудно перевести в метрическую меру, достаточно разделить указанные футы на три. Например, бинокль который показывает 262.5 футов на расстоянии 1000 ярдов, будет показывать 262.5/3 = 87.5 метра на расстоянии 1000 метров. .
    Стоит, вероятно, обратить внимание на то, что линейное поле — практически удобная и наглядная характеристика — почти ничего не говорит о степени совершенства оптики бинокля. Для оценки того, насколько широким представится поле зрения для глаз наблюдателя в окулярах бинокля важнее угловое поле зрения его окуляров (W’)- угловая величина видимого сектора поля зрения. Недорогие бинокли с рядовыми окулярами имеют поле зрения около 50 градусов, широкоугольные — порядка 60-65°, сверхширокоугольные дорогие — более 70°. Линейное поле зрения Y1000 бинокля нетрудно перевести в угловое 57.3°·Y1000/1000, а угловое поле зрения окуляров легко посчитать по формуле 57.3°·Г·Y1000/1000 = Г·Y1000/17.5, где Г — увеличение окуляра. Скажем, рассмотренный выше бинокль c Y1000 = 115 м, имеет угловое поле зрения 57.3°·115/1000 = 6.6 градуса. А поле зрения окуляров 57.3°·10·115/1000 = 6.6·10 = 66 градусов.
    Измерить реальное поле зрения бинокля нетрудно. Разместите в 10 метрах от его объективов перпендикулярно направлению на бинокль 2-метровый отрезок рулетки с хорошо читаемыми рисками. Ну и посмотрите через окуляр сколько сантиметров этой рулетки диаметрально пересекающей поле зрения будет видно в нем. Например, видно 115 см — это значит линейное поле зрения этого бинокля 115 метров на дистанции 1000 метров. Пересчет в угловое поле см. выше.
  • Диаметр выходного зрачка определяет яркость изображения, которое строит бинокль и его пригодность для сумеречных наблюдений. Выходной зрачок окуляров — уменьшенное изображение линз объектива, место через которое из окуляра выходят световые лучи. Диаметр выходного зрачка бинокля d равен диаметру апертуры бинокля D деленному на увеличение Г: d = D/Г. Например, для бинокля 10х50 (Г = 10, D = 50 мм) диаметр выходного зрачка равен d = 50/10 = 5 мм. Чем больше диаметр вых. зрачка, тем ярче изображение, лучше различаются цвета, ну. пока этот диаметр меньше диаметра зрачка наблюдателя. В сумерках диаметр зрачка наблюдателя 7-8 миллиметров, пасмурным днем — 4-5 мм, в солнечную погоду 2-3 мм. При наблюдениях в сумерки требуются бинокли с выходным зрачком 5-6 мм, для дневных наблюдениях достаточно иметь выходной зрачок бинокля диаметром 2.5-3.5 мм.
    Диаметр выходного зрачка измерить проще всего. Надо найти место его локализации — как правило в плоскости наружной поверхности наглазника и, направив объективы на протяженный светлый предмет (стенку, потолок), просто измерить диаметр их светящегося кружка.
  • Стереопластика дает возможность ощущать при наблюдениях в бинокль глубину изображения, стереоэффект. Этот параметр рассчитывается произведением увеличения на коэффициент превышения стереобазы. Коэффициент превышения стереобазы это отношение базы бинокля (расстояние между осями его объективов) к межцентровому расстоянию наблюдателя (расстояние между его зрачками). Например, межцентровое наблюдателя 64 мм, расстояние между осями объективов 80 мм, увеличение бинокля 10х. Стереопластика этого бинокля получается равной 10·(80/64) = 12.5.
  • Вынос выходного зрачка — расстояние от глазной линзы окуляра до выходного зрачка (изображения входной апертуры через окуляр). Чем вынос больше, тем комфортнее наблюдения и меньше ограничений на видимость поля зрения при наблюдениях в очках. Обычно «хороший» вынос выходного зрачка составляет 18-20 мм и при диаметре глазной линзы более 20 мм.
  • Просветляющие покрытия оптических поверхностей. На пути света в оптической схеме типичного бинокля большое количество стекла: линз и призм. На каждой поверхности стекло/воздух происходит бликование (часть света отражается). Отразившийся «паразитный» свет затем может отразиться еще раз и засветить изображение светлой вуалью, снизить его контраст или привести к появлению «духов» (видимые в поле зрения изображения — обычно расфокусированные — ярких объектов), исказить цветовые тона рассматриваемой картинки. Просветляющие покрытия призваны уменьшить вред от бликования. В дорогих моделях многослойные (особенно эффективно подавляющие отражения) просветляющие покрытия наносят на все поверхности стекло/воздух оптических деталей, включая и довольно дорогие фазовые покрытия призм с «крышей». В дешевых используют рядовые (одно- двухслойные) просветляющие покрытия линз, а про призмы часто и вовсе забывают. Иногда просветляющее покрытие (часто с ярким цветным бликом зеленого или оранжевого цвета) наносят только на наружные поверхности линз бинокля, оставляя внутренние поверхности непросветленными.
    Особенно стоит отметить так называемое «рубиновое» покрытие наружной поверхности объектива некоторых биноклей. Эти бинокли изначально предполагалось использовать в сумерки на охоте (для контрастирования силуэтов оленей на фоне листвы). При дневном использовании эти бинокли строят изображение сильно отдающее в зелень и голубизну. Теперь наличие такого покрытия, как правило — признак самого дешевого сектора биноклей.
  • Изоляция и обрезинивание корпуса и внутреннего объема позволяют избежать проблем при окунании бинокля в воду (чего не случается в походных условиях), орошения и запыленности линз изнутри, что особенно важно при перепадах температур использования и для получения чистого контрастного изображения.
  • Сумеречный фактор (сумеречное число) — корень квадратный из произведения увеличения бинокля на диаметр входной апертуры объектива бинокля. Чем больше это расчетная величина, тем больше бинокль подходит для наблюдений в условиях недостаточной освещенности (в сумерки).
Читайте также:  Как проверить остроту зрения в домашних условиях у ребенка

Список параметров бинокля для оценки его качества

  • Базовые
    • Увеличение (заявленное и реальное)
    • Апертура (заявленная, реальная и диаметр объективной линзы)
    • Поле зрения (линейное, угловое и видимое — заявленные и реальные)
    • Минимальная дистанция фокусировки (заявленное и реальное)
    • Вес
    • Габариты
  • Особенности конструкции
    • Тип и материал призм
    • Материал и цвет корпуса
    • Оптическая схема (в том числе использование особых стёкол)
    • Тип и диапазон фокусировки
    • Тип и диапазон диоптрийной подстройки
    • Тип и диапазон подстройки межцентрового расстояния
    • Есть-ли адаптер для установки на штатив
    • Водонепроницаемость, аргоновое или азотное заполнение
    • Тип и материал наглазников
  • Оптическое качество
    • Диаметр, искажение формы и вынос выходного зрачка
    • Диаметр глазной линзы
    • Наличие блекаутов
    • Обрезание поля зрения при наблюдениях в очках
    • Качество изображения в центре поля зрения
    • Размер аберрационного пятна на краю поля зрения при максимальном раскрытии зрачка наблюдателя (в сумерки)
    • Вид края поля зрения (края полевой диафрагмы)
    • Оценка дисторсии (искажения формы изображения)
    • Оценка оценка контраста изображения
    • Виньетирование края поля зрения
    • Искажения цветности
    • Степень защиты от посторонней засветки
    • Бликование
    • Просветляющие покрытия
  • Механическое качество
    • Усилие и удобство фокусировки
    • Усилие и удобство диоптрийной настройки
    • Усилие и удобство изменения межцентрового расстояния
    • Диапазон изменения расстояния между осями объективов
    • Качество взаимной коллимации труб бинокля
  • Комплектация
    • Надежность упаковки
    • Крышечки на линзы
    • Наличие, материал и удобство чехла
    • прочие аксессуары
  • Дополнительные фишки
    • дальномер
    • компас
    • зуммирование
    • стабилизация

Назад к оглавлению статей

Основные термины и технические характеристики, общие для биноклей, монокуляров и зрительных труб

Бинокли, монокуляры и зрительные трубы относятся к оптическим наблюдательным прибо-рам, предназначенным для наблюдения удаленных предметов в увеличенном виде.

Любой наблюдательный прибор (бинокль, монокуляр, зрительная труба) в своем составе содержит объектив, оборачивающую систему и окуляр с наглазником.

Окуляр — оптическая система, применяемая для наблюдения глазом изображения, образованного объективом и оборачивающей системой.

Окуляры приходится делать сложными, склеенными из нескольких линз для того, чтобы иметь возможность исправить все искажения изображения.

В биноклях применяются трех, пяти и семи линзовые окуляры. Естественно, чем больше линз, тем больше возможностей устранить искажения качества изображения при большем угле поля зрения, поэтому наиболее дорогостоящие и качественные бинокли с хорошим полем зрения при заданной кратности имеют пяти и семи линзовые окуляры.

Объектив — часть оптической системы, формирующая изображение удаленного объекта.

Объектив, в котором для формирования изображения применяются линзы относят к линзовым, если применяются зеркала — к зеркальным, а если применяются линзы и зеркала — к зеркально-линзовым.

В биноклях, монокулярах и зрительных трубах ведущими производителями используются линзовые объективы. Зеркальные и зеркально-линзовые объективы находят применение, как правило, в астрономических телескопах с большим увеличением.

Оборачивающая система — оптическая система, предназначенная для перевертывания изображения, даваемого объективом. Оборачивающую систему, состоящую из группы призм, применяемых для укорачивания механической длины оптической системы, называют призменной оборачивающей системой. Оборачивающую систему, состоящую из группы линз, которая оборачивает изображение, перенося его из одной плоскости в другую, называют линзовой оборачивающей системой.

Известны несколько призменных оборачивающих систем, которые наиболее широко применяются в наблюдательных приборах — это классическая оптическая система Порро (Porro prism) 1 рода, а также призменные системы с «крышей» (Roof prism) Шмидта–Пехана и Аббе.

Призменная система Порро (Porro prism) 1 рода состоит из двух прямоугольных призм, расположенных под прямым углом относительно друг друга. При этом оптические оси объектива и окуляра сдвигаются относительно друг друга. Схема (рис. 2)

Призменные оборачивающие системы «с крышей» (Roof prism) Шмидта – Пехана и Аббе обеспечивают соосность оптических осей объективов и окуляров наблюдательных приборов (рис. 3). Тем самым достигается большая компактность биноклей, соответственно, меньшие веса и габариты. Однако, технологическая сложность изготовления призм с крышей приводит, как правило, к удорожанию бинокля. Из российских производителей сложной технологией изготовления биноклей с призменной оборачивающей системой Шмидта – Пехана обладает лишь «Казанский оптико-механический завод».

Бинокли, монокуляры и зрительные трубы относятся к одному классу оптических приборов и имеют общие технические характеристики (увеличение Г, диаметр входного зрачка D, диаметр выходного зрачка D’, удаление выходного зрачка от последней поверхности окуляра l, поле зрения в пространстве предметов 2ω, предел разрешения ε, коэффициент пропускания), а также специфические, характерные только для биноклей и бинокулярных зрительных труб (пластика, параллельность, разность углов наклона изображений и разность увеличений оптических каналов), которые, в основном, определяют потребительские свойства наблюдательных приборов.

Теперь опишем эти оптические характеристики наблюдательных приборов, их взаимосвязь и влияние друг на друга и на выбор бинокля при покупке.

Увеличение (кратность) ( Г ) — отношение углового размера изображения малого предмета, видимого через наблюдательный прибор, к угловому размеру самого предмета, видимого невооруженным глазом.

Эта характеристика показывает, во сколько раз увеличивается видимый невооруженным глазом размер удаленного предмета при рассмотрении его через наблюдательный прибор. Другими словами, при наблюдении через наблюдательный прибор с десятикратным увеличением (10 крат), предмет на расстоянии 1000 метров будет виден таким, как его видит человек невооруженным глазом на расстоянии 100 метров. Отсюда расхожее выражение, что бинокли «приближают» наблюдаемые предметы.

Для биноклей, монокуляров этот параметр может быть в пределах от 2 до 30 крат, причем при значениях:

  • до 4 крат их относят к группе малого увеличения,
  • свыше 4 крат до 10 крат включительно — к группе среднего увеличения,
  • свыше 10 крат до 30 крат — к группе большого увеличения.

Для зрительных труб этот параметр может достигать 60 крат. Следует отметить, что на рынке встречаются трубы с увеличением до 100 крат.

Увеличение (кратность) в обязательном порядке указывается на приборе и в сопроводительной документации (паспортах, этикетках).

Российский рынок предлагает покупателю бинокли самых различных увеличений от 2,5 крат до 30 крат с дискретностью 2,5х, 4х, 6х, 7х, 8х, 10х, 12х, 15х, 16х, 20х и даже 30х. Выбор кратности бинокля зависит от того, в каких условиях (на пересеченной местности, в лесах, горах, степи, тундре, на воде или в небе) и какую практическую задачу хочет решить потребитель — насколько мелкие детали объектов наблюдения и на каком предельном расстоянии рассмотреть их.

Но следует обязательно учитывать, что увеличение бинокля более 10-12 крат серьезно осложнит наблюдение с рук, особенно длительное, из-за их дрожания, так называемого тремора рук. Тремор рук вызывает смаз (сдвиг) изображения и Вы не получите качественного и резкого изображения наблюдаемой картины из-за инерционности зрения. Действительно, попробуйте перед глазами подвигать лист с текстом, при определенной скорости движения Вы не сможете его прочитать из-за его смазывания. Так вот бинокль увеличивает скорость этого смаза пропорционально его кратности. Амплитуда дрожания (тремора) рук такова, что в биноклях среднего увеличения до 10х, она на качестве изображения практически не сказывается, а при больших увеличениях требует наблюдения с упоров или установку бинокля на штатив (треногу) для получения четкой и резкой картины наблюдения, либо введения устройства стабилизации изображения.

Выбор неоправданно большого увеличения бинокля, если это не обусловлено потребительской необходимостью, к тому же уменьшает светосилу бинокля, то есть возможность наблюдать в сумерках и даже ночью. Для сохранения светосилы бинокля их производители вынуждены увеличивать диаметр входного зрачка (светового диаметра объектива), а это увеличение габаритов и веса.

Таким образом, только по увеличению выбирать бинокль задача некорректная, необходимо учитывать и другие характеристики бинокля, совокупность которых, по крайней мере, не ухудшала бы возможности глаз человека, а, наоборот, улучшала.

Всякий оптический наблюдательный прибор имеет входное отверстие (апертуру) в пространстве предметов, которое ограничивает пучки световых лучей, исходящих от отдельных точек наблюдаемого предмета. По аналогии со зрачком человеческого глаза, также ограничивающим входящие в глаз пучки световых лучей, входное отверстие называется входным зрачком оптического прибора.

В подавляющем большинстве наблюдательных приборов входным зрачком служит передняя линза объектива, а точнее ее наружная оправа, так как именно она ограничивает световые пучки, входящие в прибор.

После того, как мы определили понятие входного зрачка наблюдательного прибора, можно говорить о важнейшей характеристике прибора — диаметре входного зрачка D (диаметре передней линзы объектива, точнее диаметре ее оправы), измеренном в миллиметрах. Это диаметр наибольшего параллельного оптической оси пучка лучей, проходящего через наблюдательный прибор. Отдельные производители (не отечественные) называют этот параметр световым диаметром объектива.

Диаметр входного зрачка D (диаметр передней линзы объектива или световой диаметр объектива) в значительной мере определяет многие характеристики бинокля, в частности, количество света попадающего в глаз наблюдателя (светосила), величину полезного увеличения, вес и габариты прибора. В то же время от диаметра входного зрачка практически не зависит поле зрения наблюдательного прибора, которое в основном определяется техническими характеристиками окуляра.

Диаметр входного зрачка (диаметр входной линзы объектива или световой диаметр объектива) в миллиметрах обязательно указывается в обозначении наблюдательного прибора и в сопроводительной документации (паспорта, этикетки).

Еще одна очень важная оптическая характеристика наблюдательного прибора – это выходной зрачок прибора.

Все лучи, исходящие от отдельных точек наблюдаемых объектов и заполняющих входной зрачок прибора, после прохождения через оптическую систему формируют изображение объекта на некотором удалении от последней оптической поверхности окуляра. Фактически, это изображение входного зрачка, называемое в оптике выходным зрачком. Поскольку входной зрачок имеет круглую форму, то и его изображение должно иметь форму круга. Диаметр этого круга называют диаметром выходного зрачка D’.

Диаметр выходного зрачка D’ определяют делением диаметра входного зрачка (объектива) D на величину увеличения (кратности) Г.

Практически выходной зрачок Вы можете наблюдать, если держать наблюдательный прибор перед собой на расстоянии 25 – 30 сантиметров и смотреть на окуляр. В центре окуляра должен быть виден светлый круг. Поскольку передняя линза объектива круглой формы, то и ее изображение должно быть круглым. Всякие отклонения выходного зрачка от круглой формы обусловлены дефектами прибора, как правило, из-за некачественной сборки.

Диаметр выходного зрачка характеризует светосилу наблюдательного прибора.

В зависимости от величины диаметра выходного зрачка наблюдательные приборы подразделяются на следующие группы:

  • до 3 мм включительно — малой светосилы;
  • свыше 3 мм до 4,5 мм включительно — средней светосилы;
  • свыше 4,5 мм до 6 мм включительно — светосильные;
  • свыше 6 мм — высоко светосильные.

Наблюдательные приборы малой светосилы предназначены для использования в дневное время, а светосильные и высоко светосильные позволяют вести наблюдение в сумерках и даже лунной ночью. Это объясняется тем, что у человека диаметр зрачка глаза в зависимости от освещенности изменяется от 2 мм в яркий солнечный день до 8 мм в темноте. Отсюда следует, что сетчатка глаза полностью используется только при совпадении размеров выходного зрачка наблюдательного прибора и зрачка глаза наблюдателя.

Диаметр выходного зрачка в обязательном порядке должен указываться в сопроводительной документации (паспортах, этикетках).

Исходя из потребности покупателя, заключающейся в необходимости наблюдения за объектами не только днем, но и в сумерках и даже ночью, в частности на охоте, в первую очередь следует выбирать бинокль по диаметру выходного зрачка — это комплексная характеристика, которая связывает увеличение и диаметр входного зрачка (световой диаметр объектива). Есть еще одно замечательное свойство большого диаметра выходного зрачка бинокля — в такой бинокль гораздо комфортнее наблюдать с подвижного, качающегося или вибрирующего основания. Бинокли с диаметром выходного зрачка менее 2 мм уменьшают разрешающую способность глаз и практически делают невозможным наблюдение в сумерках. Однако, следует знать, что, большое значение диаметра выходного зрачка (светового диаметра) достигается либо увеличением диаметра объектива, следовательно габаритов и веса, либо уменьшением кратности биноклей.

Кроме диаметра выходной зрачок наблюдательного прибора характеризуется удалением.

Как мы уже говорили выше, все лучи, исходящие от отдельных точек наблюдаемых объектов и заполняющих входной зрачок прибора, после прохождения через оптическую систему формируют изображение объекта на некотором удалении от последней оптической поверхности окуляра – это расстояние в миллиметрах и называют Удалением выходного зрачка l или же если сформулировать по другому — расстояние от вершины последней линзы окуляра до выходного зрачка наблюдательного прибора, измеренное вдоль оптической оси в миллиметрах.

Для того, чтобы увидеть в наблюдательный прибор четкое и полное изображение объекта, необходимо смотреть в окуляр именно с этого расстояния. Для облегчения совмещения зрачка глаза наблюдателя с выходным зрачком прибора используется наглазник, выполняющий также функцию защиты глаза наблюдателя.

При небольшом удалении выходного зрачка (менее 12 мм) невозможно пользоваться наблюдательным прибором людям в очках, так как они не позволят приблизить глаз к выходному зрачку.

Наблюдательными приборами с большим удалением выходного зрачка (более 15 мм) можно пользоваться, не снимая очков.

На рисунке представлены исполнения приборов:

А — с большим удалением выходного зрачка;

В — с небольшим удалением выходного зрачка.

Удаление выходного зрачка в миллиметрах обязательно указывается в сопроводительной документации на прибор (паспорт, руководство по эксплуатации, этикетка).

Если Вы носите очки и не желаете снимать их при наблюдении, то Вам надо выбирать бинокли с большим (более 15 мм) удалением выходного зрачка. Все другие бинокли с небольшим и даже средним удалением выходного зрачка создадут Вам дискомфорт.

Следующая важная оптическая характеристика наблюдательного прибора — это угловое или линейное поле зрения.

Поле зрения 2ω — это область пространства видимая через наблюдательный прибор. Величину поля зрения наблюдательного прибора измеренную в угловой мере (градусах, угловых минутах) называют угловым полем зрения или углом поля зрения прибора. Наибольший линейный размер в метрах, который Вы можете видеть через наблюдательный прибор на расстоянии 1000 метров, называют линейным полем зрения прибора. Взаимная однозначная геометрическая зависимость этих характеристик представлена на рис. 5.

Размеры поля зрения наблюдательных приборов определяются конструктивными параметрами окуляра и в меньшей степени зависят от параметров объектива, в том числе от его диаметра.

Есть одна безусловная закономерность — чем больше увеличение (кратность) прибора, тем меньше поле зрения.

Значение поля зрения в угловой или линейной мере также должны быть указаны как на приборе, так и в сопроводительной документации (паспортах, этикетках). Иногда приводятся оба значения.

В современных биноклях одного и того же увеличения их значения примерно одинаковы. Однако, есть, так называемые широкоугольные бинокли, в которых за счет усложнения схемы и конструкции окуляра, следовательно, удорожания бинокля, достигается некоторое увеличение угла поля зрения. Например, бинокль Салаватского оптико-механического завода БПЦ 8х40 имеет поле зрения 7,5 градусов, а в широкоугольном бинокле БПШЦ 8х40 Загорского оптико-механического завода угол поля зрения имеет значение 9,5 градусов. Естественно, наблюдая в широкоугольный бинокль, у которого поле зрения на 2 градуса больше, Вы охватываете большее пространство, но при выборе бинокля учитывайте, сколько это Вам будет стоить. К тому же, как правило, в широкоугольных биноклях растут искажения по краям поля зрения.

Особое место в ряду наблюдательных приборов занимают панкратические бинокли с плавным и непрерывным изменением увеличения в заданных пределах. Фактически они заменяют собой несколько биноклей, тем самым снимают ряд противоречий, присущих каждому в отдельности. Например, при малых увеличениях они имеют большое поле зрения и диаметр выходного зрачка, с ростом увеличения, естественно, поле зрения и диаметр выходного зрачка уменьшаются. Поэтому поиск объектов наблюдения можно проводить при малом увеличении и большом поле зрения, а детали рассматривать при большем увеличении. Если же в сумерках при большом увеличении плохо видно объекты, то можно, уменьшив увеличение, продолжить наблюдение. Конструкция этих биноклей существенно сложней, поэтому и стоят они дороже.

Важнейшая характеристика для определения качества бинокля – это Предел разрешения (разрешающей способности) e — наименьшее угловое расстояние между двумя точками (или штрихами) бесконечно удаленного объекта, которые еще видимы раздельно и не сливаются друг с другом.

Разрешение (разрешающая способность) — характеристика наблюдательного прибора, которая определяет его возможности различать мелкие детали и получать четкое и резкое изображение наблюдаемых объектов. Чем меньше значение угла в угловых секундах (или больше количество штрихов (линий) на 1 мм изображения), тем выше разрешающая способность наблюдательного прибора, следовательно, он даст более четкое и резкое изображение.

Предел разрешения (разрешающей способности) по российским стандартам должен приводиться в сопроводительной документации (паспортах, руководствах по эксплуатации, этикетках) наблюдательных приборов. Измеряется он в угловых секундах или числом штрихов (линий), расположенных на 1 мм (штрих/мм, линий/мм).

При выборе бинокля обязательно нужно обращать внимание на эту характеристику, а отсутствие значения предела разрешения в сопроводительной документации должно наводить на размышление.

Чем меньше значение предела разрешения, тем лучше видны мелкие детали. Однако, имеется разумный предел уменьшения этой характеристики – это разрешение человеческого глаза (60 угловыхсекунд). Поэтому, при выборе бинокля, достаточно проверить , что приведенный в паспорте на бинокль предел разрешения на то, что он не ухудшает разрешающую способность глаз. Для этого :

  • для бинокля с диаметром выходного зрачка £ 4,5 мм — умножьте приведенное значение предела разрешения на его увеличение, полученное значение произведения должно быть не больше 60 угловых секунд (разрешение глаза человека) , т.е. e × Г £ 60” (угловых секунд)
  • а для биноклей с диаметром выходного зрачка > 4,5 мм приведенный предел разрешения e должен быть не больше, чем 300/D, где D — диаметр входного зрачка в миллиметрах.

Только при таких значениях разрешения приборы не будут уменьшать возможности глаза и будут соответствовать требования международных и европейских стандартов качества.

С возможностями человеческого глаза связаны еще одна характеристика наблюдательных приборов — это интервал диоптрийной подвижки (пределы фокусировки) окуляра или фокусирующего устройства оптической системы.

.Если глаз наблюдателя аметропический и его аметропия (близорукость или дальнозоркость) не исправлена очковой оптикой, то исправление этого недостатка в наблюдательных приборах осуществляется небольшим перемещением окуляра вдоль оптической оси или другого фокусирующего элемента оптической системы.

Перефокусировкой прибора достигают также резкого изображения объектов, находящихся на конечном расстоянии. Максимально достижимая перефокусировка прибора определяет наименьшее расстояние до наблюдаемого объекта.

Пределы фокусировки окуляра или фокусирующего устройства оптической системы наблюдательного прибора называют интервалом диоптрийной наводки.

Для наблюдательных приборов интервал диоптрийной наводки установлен в пределах ± 5 диоптрий. Для бинокулярных наблюдательных приборов вводится дополнительная фокусировка правого окуляра в пределах ± 3 диоптрии для корректировки разницы аметропии левого и правого глаза наблюдателя.

Способ фокусировки биноклей зависит от конструкции. В биноклях используются следующие механизмы фокусировок:

  • центральные,
  • раздельные и
  • внутренние.

Центральное фокусирующее устройство путем поворота маховичка, расположенного на шарнирном механизме, обеспечивает синхронную подвижку обоих окуляров, тем самым, создавая удобство в наведении на резкость изображения объектов, особенно при наблюдении за движущимися объектами. Разница в аметропии глаз устраняется предварительным дополнительным поворотом (перемещением) правого окуляра.

Раздельная фокусировка выполняется непосредственно вращением каждого из окуляров в отдельности и используется в основном в биноклях армейского образца, поскольку в них всегда устанавливается угломерная сетка и дополнительно требуется ее настройка на резкость.

Внутренняя фокусировка применяется, как правило, в биноклях с призменной оборачивающей системой, содержащей «крышу», Шмидта-Пехана и Аббе путем подвижки одной из промежуточных линз каждого из оптических каналов бинокля (внутри корпуса бинокля – поэтому внутренняя). В смысле фокусировки дополнительных преимуществ потребителю она не дает, поскольку также осуществляется поворотом маховичка центральной фокусировки. При-менение ее в биноклях обусловлено конструктивными особенностями указанных биноклей, однако отсутствие у бинокля внешних подвижных деталей (окуляров) повышает надежность бинокля при случайных ударах.

Еще одна полезная характеристика, которую следует учитывать при выборе наблюдательного прибора – это Коэффициент пропускания — отношение выходящего из оптической системы наблюдательного прибора светового потока к световому потоку, входящему в нее.

Коэффициент пропускания характеризует потери света при прохождении через оптический прибор на отражение от преломляющих поверхностей.

Для уменьшения потерь света в оптических приборах широко применяют просветление оптики.

Просветление оптики заключается в нанесении на поверхности оптических элементов специальных тонких и прозрачных покрытий. Толщина слоя покрытий — порядка одной четверти длины волны света.

Известно, что непросветленная оптическая линза, имея две преломляющие поверхности, соприкасающиеся с воздухом, отражает около 10 % света, входящего в нее. Однослойное покрытие преломляющих поверхностей линзы уменьшает потери света до 4 %. Многослойными покрытиями достигают уменьшения потерь света на отражение до 1 %.

Проиллюстрируем сказанное:

  • Вариант А – линза без просветляющего покрытия. Потери света составляют 10%.
  • Вариант В – линза с однослойным просветляющим покрытием. Потери света составляют 4%.
  • Вариант С – линза с многослойным просветляющим покрытием. Потери света составляют 1%.

Многослойное покрытие всех поверхностей оптических элементов позволяет получить более совершенные оптические приборы, отличающиеся большой светосилой и высоким качеством изображения.

Кроме уменьшения потерь света покрытия оптических элементов могут наноситься с целью отсечения и не пропускания в глаз вредных для него излучений (ультрафиолетового и инфракрасного).

В частности, рубиновое покрытие наносится на переднюю линзу объектива для отсечения вредного для глаз инфракрасного излучения.

Кроме того, рубиновое покрытие может быть выполнено в виде любого рисунка (символики) — логотипа фирмы, эмблемы и т.п. по заказу покупателя (см. рис. 7). Причем рисунок будет виден только со стороны объектива в отраженном свете и абсолютно не виден при наблюдении через окуляр прибора.

Дополнительно наблюдательные приборы могут комплектоваться сеткой для наведения на цель или для измерения углов и расстояния до цели, светофильтром для изменения спектрального состава или интенсивности оптического излучения, блендой на объективе для отсечки постороннего света.

Модели с дальномерной сеткой предназначены для прямого измерения расстояния до наблюдаемого объекта, если известен один из линейных размеров объекта. Дальномерная сетка имеет две вертикальные шкалы.

По левой шкале вы можете определить расстояние до объекта, если его линейный размер достигает 6 м (телеграфный столб) и более. По правой шкале вы можете определить расстояние до объекта, в случае когда его размеры соизмеримы с ростом человека – 1,75 м.

Модели с угломерной сеткой более универсальны. По известным линейным габаритам объекта и определенному угловому размеру объекта вы просто измеряете расстояние до объекта.

Например: L – известный размер объекта — 10 метров, n – отсчет по шкале сетки в — 70 делений, тогда дальность до объекта Д вычисляется как

Д = L / n * 1000 = 10/70*1000 = 143 метра.

Все рассмотренные нами выше характеристики относятся и к биноклям, и к монокулярам, и к зрительным трубам, а также к приборам ночного видения , теперь же остановимся на некоторых характерных только для биноклей оптических характеристиках. Поскольку бинокли содержат два шарнирно соединенных оптических канала, имеют в отличие от монокулярных наблюдательных приборов ряд специфических особенностей и характеристик.

Благодаря тому, что призменная оборачивающая система параллельно сдвигает оптические оси объектива и окуляра, она может как увеличить эффект стереоскопического (объемного и глубинного) восприятия наблюдаемого пространства, так и уменьшить. Для количественной оценки этого эффекта введено понятие пластики.

Пластика (Р) — численная величина, характеризующая возрастание (убывание) эффекта стереоскопического восприятия пространства при наблюдении в бинокль по сравнению с наблюдением невооруженным глазом и определяется по формуле

где Г — увеличение бинокля,

Р1 — удельная пластика, равная отношению расстояния между оптическими осями объектива к расстоянию между оптическими осями окуляров.

Отсюда следует, что способность видеть объемно и оценивать расстояния до различных предметов на основании зрительного ощущения тем больше, чем больше увеличение бинокля и отношение расстояний между центрами объективов и окуляров.

Будьте внимательны — в сети Интернет много подделок легендарной продукции «КОМЗ» / “KOMZ”.
Гарантия производителя распространяется только на оригинальные изделия.

Выбираем бинокль


Бинокль установленный на фотоштатив с помощью L-адаптера

Апертура


  • 1) Стандартный бинокль — с диаметром объектива от 30 до 50мм. Эти бинокли идеально подходят для наземных наблюдений. Их достаточно легко держать в руках, они дешевые и могут прекрасно использоваться для общего обзора неба и Луны.

  • 2) Астрономические бинокли — с диаметром объектива 50 — 80мм, имеют большое поле зрения и являются отличным выбором для любителя астрономии. К сожалению, эти бинокли малопригодны для наземных наблюдений — из-за своих габаритов и массы. Для результативных наблюдений такие бинокли обязательно следует устанавливать на штатив.

  • 3) Большие астрономические бинокли — с диаметром объектива от 90 мм и выше. Такие бинокли достаточно редкие, стоят очень дорого и, по сути, являются телескопами, так как многие модели имеют сменные окуляры, что позволяет менять их увеличение.


Бинокль со стабилизацией изображения фирмы Canon

Последнее время, особую популярность получили бинокли со стабилизацией изображения выпускаемые фирмой Canon. Главный плюс таких биноклей, возможность проводить наблюдения держа бинокль в руках, так как встроенный механизм стабилизации отлично компенсирует дрожание рук, покачивания и вибрации.

Поле зрения бинокля

Обычно бинокль состоит из 6-10 линз, каждая поверхность которых отражает небольшую часть света (до 4%), проходящего через них. Таким образом, из 100% поступающего в объектив света, до глаз наблюдателя доходит от 45% до 60% (в зависимости от количества оптических поверхностей в бинокле). Чтобы уменьшить отражение от линз, на каждую из оптических поверхностей наносят специальное просветляющее покрытие, например фторид магния (MgF или MgF2). Для бинокля, состоящего из 10 линз, такое покрытие пропускает в среднем 73% света (отражая 27%).

Гораздо лучшие результаты дает применение просветляющего покрытия, состоящего из нескольких различных по химическому составу слоев (многослойное просветление), что позволяет свести отражение к минимуму. К сожалению, производители биноклей (как и любого другого оптического прибора), желая сократить затраты на производство, просветляют не все оптические поверхности, а также уменьшают количество слоев в просветляющем покрытии. Ниже приведена стандартная терминология, описывающее качество просветления оптических приборов.

выбор бинокля: основные параметры и харатеристики биноклей

Кратность (Magnification) — показывает во сколько раз оптическая система бинокля увеличивает наблюдаемый объект. Бинокли с высокой кратностью увеличения (от 12 и выше) рекомендуется использовать со штативом, так как при наблюдении «с рук» из-за естественных колебаний рук наблюдателя очень трудно удерживать объект в поле зрения. Оптимальной для стандартных полевых и морских биноклей считается кратность 7x–10х. Кратность 4x–6х характерна для компактных и сверхкомпактных биноклей.

Объектив (Objective Lens ) — диаметр внешней линзы объектива в миллиметрах.

Диаметр выходного зрачка (Exit Pupil) — это диаметр выходящего светового пучка бинокля в миллиметрах. Для вычисления этого параметра нужно разделить диаметр внешней линзы объектива на кратность бинокля. Полученная характеристика соотносится со светосилой бинокля (чем выше светосила, тем лучше видны наблюдаемые предметы в условиях пониженного освещения).

При значении ДВЗ от 3 до 4,5 мм — бинокль средней светосилы, рассчитан на использование в условиях хорошей освещенности. Значение от 4,5 до 6 мм — характеризует бинокль как светосильный, возможно его использование в сумерках. Значение от 6 до 7 мм — высокосветосильные бинокли, позволяющие вести наблюдение в условиях очень низкой освещенности.

Поле зрения — угловое расстояние между двумя крайними точками изображения, видимого наблюдателю. Поле зрения окуляра представляет собой угол, под которым наблюдатель видит апертуру полевой линзы, ограниченную либо оправой, либо диафрагмой. От величины поля зрения окуляра зависит истинное поле зрения телескопа. Поле зрения телескопа определяется делением поля зрения окуляра на увеличение телескопа, получаемое с этим окуляром. Например, для окуляра с полем зрения 50 градусов при увеличении 30x поле зрения телескопа составит 1,7°.

Полевая линза — передняя линза окуляра, на которую падает свет, собранный объективом.

Разрешение (разрешающая способность) — характеристика наблюдательного прибора, которая определяет его возможности различать мелкие детали и получать четкое и резкое изображение наблюдаемых объектов. Необходимо проверить, что он не ухудшает разрешающую способность глаз в 60″.

Просветляющее покрытие (Antireflecting coating, Antireflecting lens coating) — специальное покрытие оптических элементов прибора для получения более четкого и контрастного изображения с улучшенной цветопередачей. Линза без покрытия пропускает не весь световой поток, отражая примерно 4% светового потока. Учитывая, что в оптической системе бинокля несколько элементов, потери в световом потоке могут быть значительными. Бинокль, состоящий из 6 непросветленных элементов с 12 отражающими поверхностями, может терять до 50% светового потока, а многослойное просветление снизит эти потери до 2%.

Варианты покрытий: Fully Multi-Coated lenses (FMC) — многослойное просветляющее покрытие всех оптических элементов, Fully Сoated lenses (FC) — однослойное просветляющее покрытие оптических элементов.

Yukon 16×50:
Апертура: 50 мм
Увеличение: 16х (большое)
ДВЗ: 3,125 мм (средней светосилы)
Сумеречное число: 28.3
Удаление выходного зрачка: 10 мм (небольшое, необходимо смотреть в окуляр именно с этого расстояния)
Линейное поле зрения на расстоянии 1000 м: 70 м
Угловое поле зрения: 2° (широкоугольный БПШЦ 8×40 имеет 9,5°)
Угловое поле зрения окуляра: 16×2°=30° (

Читайте также:  Мне 16 лет можно сделать лазерную коррекции зрении
Источники:
  • http://www.komz-shop.ru/articles/show/19
  • http://www.realsky.ru/articles/book/startastronomy/%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%B5%D0%BC-%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D1%8C-r13/
  • http://dphq.livejournal.com/573810.html