Как работает бинокль
Бинокли работают на принципах оптических законов, в частности, используя свойства и поведение света при его прохождении через различные среды. Давайте разберем один бинокль и посмотрим, как работает бинокль, каковы его основные части и как они работают вместе?
Бинокль состоит из трех оптических частей:
Окуляр или окуляр: фокусировка и увеличение проецируемого виртуального изображения.
Призмы: чтобы исправить ориентацию изображения – переверните изображение по вертикали и горизонтали.
Объектив: собирает падающий свет и концентрирует его в фокусе, обычно это система линз из 2 или более линз для компенсации аберрации.
Простое объяснение того, как работает бинокль
Чтобы разобраться в деталях бинокля и их функциях, лучше всего разобрать бинокль и заглянуть внутрь. Таким образом, вы сможете увидеть отдельные узлы и получить лучшее представление о том, как работает бинокль. Естьоптическая система и механическая системасмотреть на.
Оптические части биноклей
Бинокль состоит из трех оптических блоков, которые преломляют и фокусируют свет, увеличивая удаленный объект и делая его ближе. Этими тремя основными компонентами являются объектив, система призм и окуляр. Давайте более подробно рассмотрим эти части, чтобы понять их функции и то, как увеличивается бинокль.
Объектив
цельс его большимколлекционная линзарасположен на передней или нижней части бинокля, в зависимости от того, как вы на него смотрите. Коллекционная линза направлена на интересующий объект, оназахватывает свет.
Чем большеапертура– диаметр линзы, тем большую светосилу имеет бинокль, тем ярче будет изображение. По этой причине охотники или любители наблюдения за звездами выбирают бинокли с линзами большого диаметра. Легкий компактный бинокль, который отлично подходит для пеших прогулок или периодического использования, может иметь гораздо меньшую апертуру — около 25 мм. Размер апертуры выражается во второй цифре рейтинга бинокля, т.е. 8x42
Виртуальное промежуточное изображение, создаваемое объективом, перевернуто и зеркально отражено. Чтобы исправить это, внутри бинокля используются призмы.
Система призм
Без призм в бинокле наблюдатель увидел бы перевернутое изображение. Призмы исправляют это, а также помогают несколько уменьшить длину бинокля.
призмыизготовлены из кронового стекла ислужат корректирующими зеркалами. Когда луч света проходит через призмы, многочисленные отражения переворачивают перевернутое изображение, проецируемое объективом, поэтому наблюдатель может видеть нормальное изображение.
В биноклях используются два основных типа призм. Это призмы Порро и различные конструкции призм крыши.
Призмы Порро
В биноклях с призмой Порро используются две призмы, они расположены под прямым углом друг к другу.
Лучи света отражаются от внутренних поверхностей и инвертируются сверху вниз в одной призме и слева направо в другой призме.
Преимущество биноклей с системой призм Порро состоит в том, что эти призмы гораздо проще и дешевле изготовить и требуют мало места, поскольку устанавливаются рядом друг с другом.
Бинокли с призмой Порро часто имеют более короткую конструкцию, чем бинокли с призмой с крышей.
Крыша Призма
Эта призменная система обычно состоит из двух призм, из которых по крайней мере одна имеет форму кромки крыши.
Одна сторона стеклянного корпуса примов должна иметь покрытие, чтобы компенсировать фазовый сдвиг различных длин волн и уменьшить цветную окантовку. Это делает руф-призму немного дороже, чем призмы Порро.
Коррекция изображения в биноклях с руф-призмами может следовать более сложной траектории луча, чем в биноклях Порро, но результат переворачивания перевернутого и зеркального изображения объектива тот же.
Крышепризмы позволяют сделать бинокль более тонким и компактным. Бинокли с такими призмами немного уже и элегантнее по сравнению с моделями с призмами Порро, но обычно немного дороже, поскольку требуется более тщательное изготовление.
Окуляры
окуляры, также называемыйокулярный, расположены в передней части бинокля и представляют собой две линзы, в которые мы смотрим прямо во время наблюдения.
Наглазники (резиновые удлинители на корпусе окуляра) часто используются для поддержания правильного расстояния между глазами и окуляром и обеспечивают некоторую защиту от мешающего косого рассеянного света.
Окуляр обычно состоит из двух или более линз.
Когда бинокль правильно сфокусирован, он позволяет человеческому глазу видеть изображение, проецируемое объективом и системой призм.
Механические части бинокля
Диоптрийная коррекция
Многие люди не обладают одинаково сильным зрением обоих глаз. Чтобы обеспечить возможность неутомительного наблюдения в бинокль,разное зрение должно быть компенсированочтобы оба глаза могли видеть сфокусированное изображение.
Обычно правый окуляр можно точно настроить, чтобы компенсировать диоптрийную разницу, регулируя фокус линз окуляра.
Для настройки закройте правый глаз и сфокусируйтесь на объекте с помощью левого глаза (окуляр без диоптрийной компенсации), поворачивая центральное колесо фокусировки, пока изображение не станет резким и ясным. Затем точно отрегулируйте резкость на втором окуляре с помощью диоптрийной настройки.
Колесо фокусировки
Для получения резкого и ясного изображения при рассматривании предметов на разном расстоянии всегда необходимо настраивать фокус бинокля. Поворот ручки фокусировки (или колеса фокусировки) выдвинет или втянет окуляры (или только одну из линз окуляра), так что фокус окуляров совпадет с фокусом линзы объектива.
Бочка-мост с шарниром
Бинокль — это просто два телескопа, установленные рядом друг с другом. Они должны быть направлены точно в одном направлении, чтобы позволить наблюдателю одновременно видеть сквозь них. Бочковой мост удерживаеттубусы биноклей расположены параллельнодруг другу, поэтому оптическая ось параллельна (луч светаколлимированный).
Петли, соединяющие мост, позволяют нам регулировать расстояние окуляров в соответствии с индивидуальным расстоянием глаз зрителя.
Бочка или трубка
Цилиндр — это корпус, в котором скреплены все оптические части. Корпус защищает оптические компоненты и удерживает их в устойчивом положении, чтобы они не сместились при механическом ударе или падении.
Многие из лучших биноклей имеют уплотнительные кольца для защиты от воды и влаги. Во многих дорогих моделях внутренняя часть также заполнена инертным газом, чтобы обеспечить водонепроницаемость даже при погружении под воду.
Путь света в бинокле с призмой Порро
Как призмы инвертируют изображение
Изображение просматриваемого объекта выглядит перевернутым по горизонтали и вертикали.
Первая призма инвертирует изображение по вертикали.
Вторая призма инвертирует изображение по горизонтали.
Небольшое изображение проецируется в конце фокусного расстояния объектива.
Окуляр увеличивает изображение и представляет его глазу.
Как изображение попадает в фокус
Чтобы представить зрителю сфокусированное и четкое изображение, фокус линзы окуляра должен совпадать с фокусом линзы объектива.
Как рассчитать увеличение бинокля
Увеличение бинокля, называемое также «силой», является важным оценочным фактором, помогающим принять решение о целевом использовании инструмента. Он показывает, во сколько раз изображение кажется увеличенным при просмотре в бинокль по сравнению с тем, когда его рассматривают невооруженным глазом.
Коэффициент увеличения представляет собой частное фокусного расстояния линзы и фокусного расстояния окуляра. В приведенном выше примере это будет240 / 24 = 10
Увеличение бинокля выражается в первой цифре бинокля, т.е.8x42
Наиболее популярные коэффициенты увеличения — 8x и 10x. При 10-кратном увеличении объекты на расстоянии 100 метров кажутся такими, как если бы они находились на расстоянии 10 метров.
Краткое описание деталей бинокля и их функции
Очень интересно, как работают бинокли и как они в основном собираются из очень простой конструкции из трех оптических частей: окуляра, призм и объектива.
Объектив— это большая линза на передней части бинокля, обращенная к наблюдаемому объекту. Диаметр объектива называетсядиафрагма.Размер объектива определяет разрешение (резкость) и количество света, которое можно собрать. Захваченное изображение с объектива зеркально и перевернуто.
Призмыиспользуются для коррекции изображения. Когда световые лучи перевернутого изображения проходят через призмы, они отражаются от внутренних поверхностей призмы и выходят как нормальное, реалистичное изображение. Типы призм — призмы Порро и призмы крыши.
Окулярили окуляр — это часть, куда смотрит пользователь. Изображение, которое собирает объектив и проецирует на конце своего фокусного расстояния, увеличивается окуляром и представляется глазу зрителя.