Бинокли

Со времен изобретения телескопа предпринимались попытки создания версии, которая могла бы быть использована с использованием обоих глаз. Первый "бинокль" был зарегистрирован еще в 1608 г. До 1854 г., когда Игнацио Порро запатентовал систему выведения изображения, наблюдаемого через прибор с помощью призм, бинокли были, в основном, галилейского типа. На самом деле, только к концу 19-го века первые настоящие призменные бинокли увидели свет. Они были продуктом совместных усилий, осуществленных под руководством дизайнера оптики Эрнстом Аббе, который усовершенствовал набор призм Порро, Отто Шотта, производителя оптического материала на основе стекла, и Карла Цейса, производителя оптических инструментов. Вместе они разработают внушительное количество инструментов, в том числе первые современные бинокли с использованием призм Порро - увеличительный инструмент 8x20  - в 1894 г.

Steiner бинокль
Схема биноклей на основе призмы Порро

Современные бинокли являются высокоточными оптическими приборами, преследующими цель обеспечения трехмерного изображения объекта, находящегося в поле зрения наблюдателя. Они состоят из двух телескопов, которые соединены друг с другом для того, чтобы сделать возможным использование обоих глаз одновременно. 

Телескоп состоит из линзы, которая улавливает свет и направляет его в окуляр. В результате изображение увеличивается и затем направляется обратно в глаз наблюдателя.

Таким образом, бинокль представляется довольно простым прибором, в то время как, на самом деле, их производство представляется довольно сложным в техническом отношении: проблема заключается в правильном выравнивании между двумя оптическими приборами и в достижении их оптической когерентности, так как они должны быть абсолютно идентичными.

Простейший вариант телескопа отправляет обратно изображение, которое был повернуто на 180 градусов, так что на практике мы видим его перевернутым вверх ногами.

Steiner бинокль
Схема бинокля с призмой, дающей перевернутое изображение

В отличие от большинства телескопов, которые опираются в своей работе на набор дополнительных линз для выравнивания изображения, современные бинокли используют набор призм как для вращения изображения, так и для уменьшения размера инструмента (путем сокращения пути, по которому проходит луч света). В настоящее время обычно используются две оптические схемы. Одна включает в себя пару призм, размещенных в соответствии с традиционной конфигурацией Порро, а другая основана на схеме призм, дающих перевернутое изображение.

Легко отличить одну оптическую схему от другой. Все бинокли, где линзы расположены в шахматном порядке по отношению к оси окуляра, оснащены призмой Порро, в то время как бинокль с коаксиальным окуляром имеет призму, дающую перевернутое изображение.

Steiner бинокль
Steiner Nighthunter XP 8x30 - это бинокль отличного качества, основанный на дизайне с использованием призмы Порро

Производство биноклей с призмами, дающими перевернутое изображение, является более дорогим и сложным, чем традиционных биноклей, использующих призмы Порро. Кроме того, из-за большего количества светопроводящих путей через воздух и стекло - по крайней мере в  конфигурации Шмидта-Печана, которая является наиболее широко используемой из-за своей последовательности - увеличенная внутренняя дисперсия света также может иметь место. Призмы Шмидта-Печана, дающие перевернутое изображение, также нуждаются в специальной обработке поверхности для коррекции фазы (в сокращенном виде на ПК). Это обычно делается для того, чтобы избежать потери контраста и / или дополнительных хроматических аберраций (например, помехи), а также чтобы создать абсолютно новые рефракционные поверхности (зеркала), которые реагируют на чрезмерно малые углы преломления, которые не являются достаточными для достижения общего внутреннего преломления, которое имеет место при превышении критического угла. Также существует призма Аббе-Кенига, которая, однако, придает конструкции бинокля гораздо большую громоздкость.

Steiner бинокль
Оптический блок с призмами Порро
Steiner бинокль
Оптический блок с призмами, дающими перевернутое изображение, с использованием конфигурации Шмидта-Печана

Кроме того, хотя использование призм, дающих перевернутое изображение, обычно делает бинокль более компактным, увеличенное расстояние между осью линз, как это обеспечивается при использовании традиционной схемы призм Порро, позволяет создать более глубокое трехмерное восприятие наблюдаемых объектов даже на значительном расстоянии. Если мы сравним два бинокля с аналогичной мощностью и спецификациями, при прочих равных - то есть качество используемых материалов и качество производственного процесса - бинокль, оснащенный призмой, дающей перевернутое изображение, будет иметь значительное преимущество с точки зрения эргономики, возможности фокусировки на короткие расстояния (менее 3 м) и превосходный показатель восприятия изображения зрачком глаза (от 16 мм и выше) в дополнение к более легкому весу, меньшему размеру и более чистому и элегантному виду. Тем не менее, бинокль, оснащенный традиционными призмами Порро, наберет больше очков с точки зрения оптических характеристик, обеспечивая при этом более глубокое трехмерное изображение с более низкими производственными издержками. С точки зрения качества разрыв между двумя моделями недавно уменьшился. В результате чего высококлассные призменные бинокли практически могут сравниться по своей мощности с традиционными биноклями. К сожалению, качество всегда сопровождается высокой ценой. При равном качестве бинокли с призмами, дающими перевернутое изображение, как правило, на 25 процентов дороже, чем традиционные.

Текущие тенденции, которые в значительной степени обусловлены эстетическими вкусами потребителей, недавно переориентировались в пользу приборов, оснащенных призмами, дающими перевернутое изображение. В результате чего крупные производители переориентировали свои исследования и разработки именно в это направлении.