Lornetki - Binoculars

Lornetki lub lornetki to dwa teleskopy refrakcyjne zamontowane obok siebie i ustawione w tym samym kierunku, co pozwala widzowi korzystać z obu oczu ( widzenie obuoczne ) podczas oglądania odległych obiektów. Większość lornetek ma rozmiary umożliwiające trzymanie oburącz, chociaż rozmiary różnią się znacznie od lornetek operowych do dużych modeli wojskowych na postumentach .

W przeciwieństwie do ( jednookularowego ) teleskopu, lornetka daje użytkownikom trójwymiarowy obraz : każdy okular przedstawia nieco inny obraz dla każdego oka widza, a paralaksa pozwala korze wzrokowej wytworzyć wrażenie głębi .

Wzory optyczne

Galileusz

Niemal od czasu wynalezienia teleskopu w XVII wieku wydaje się, że zbadano zalety montowania dwóch z nich obok siebie w celu widzenia obuocznego. Większość wczesnych lornetek wykorzystywała optykę Galileusza ; to znaczy użyli wypukłego obiektywu i wklęsłej soczewki okularu . Projekt Galileusza ma tę zaletę, że przedstawia wyprostowany obraz, ale ma wąskie pole widzenia i nie jest zdolny do bardzo dużego powiększenia. Ten typ konstrukcji jest nadal stosowany w bardzo tanich modelach oraz w lornetkach operowych czy teatralnych. Galilejczyk konstrukcja jest również stosowany w małym powiększeniu obuocznego chirurgicznych i jubilerzy lup , ponieważ mogą one być bardzo krótki i produkować pionową obrazu bez dodatkowych lub nietypowych optyki montażu, zmniejszenie kosztów oraz ogólną wagę. Mają też duże źrenice wyjściowe, dzięki czemu centrowanie jest mniej istotne, a wąskie pole widzenia sprawdza się w tych zastosowaniach. Są one zwykle montowane na oprawkach okularów lub dopasowane do okularów.

Optyka keplerowska

Lepszy obraz i większe powiększenie uzyskuje się w lornetkach z optyką Keplera , gdzie obraz tworzony przez soczewkę obiektywu jest oglądany przez pozytywową soczewkę okularową (okular). Ponieważ konfiguracja Keplera daje obraz odwrócony, stosuje się różne metody, aby obrócić obraz do góry.

Soczewki odwracające

W lornetkach apryzmatycznych z optyką Keplera (zwanych czasami „teleskopami bliźniaczymi”) każda tuba ma jedną lub dwie dodatkowe soczewki ( soczewka przekaźnikowa ) pomiędzy obiektywem a okularem. Soczewki te służą do wznoszenia obrazu. Lornetki z soczewkami odwracającymi miały poważną wadę: są za długie. Takie lornetki były popularne w XIX wieku (np. modele G.& S. Merz), ale stały się przestarzałe wkrótce po tym, jak firma Carl Zeiss wprowadziła ulepszone lornetki pryzmatyczne w latach 90. XIX wieku.

Pryzmat

Pryzmaty optyczne dodane do konstrukcji umożliwiły wyświetlanie obrazu we właściwej pozycji bez konieczności stosowania wielu soczewek i zmniejszenie całkowitej długości instrumentu, zwykle przy użyciu pryzmatu Porro lub pryzmatów dachowych.

Porro

Lornetki z pryzmatami Porro zostały nazwane na cześć włoskiego optyka Ignazio Porro , który opatentował ten system podnoszenia obrazu w 1854 roku. System ten został później udoskonalony przez innych producentów lornetek, w szczególności firmę Carl Zeiss w latach 90-tych XIX wieku. Lornetki tego typu używają pary pryzmatów Porro w konfiguracji w kształcie litery Z do wzniesienia obrazu. Skutkuje to lornetką, która jest szeroka, z soczewkami obiektywowymi, które są dobrze odseparowane i przesunięte względem okularów , dając lepsze wrażenie głębi. Pryzmat porro projekty mają dodatkową zaletę składane na ścieżkę optyczną tak, że fizyczna długość lornetki jest mniejsza od długości ogniskowej obiektywu. Lornetki z pryzmatami Porro zostały wykonane w taki sposób, aby wznosić obraz na małej przestrzeni, stąd lornetki z pryzmatami zaczęły w ten sposób.

Dach

Lornetki z pryzmatami dachowymi mogły pojawić się już w latach 70. XIX wieku według projektu Achille Victor Emile Daubresse. W 1897 roku Moritz Hensoldt rozpoczął sprzedaż lornetek dachowych. Większość lornetek dachowych wykorzystuje pryzmat Abbe-Koeniga (nazwany na cześć Ernsta Karla Abbe i Alberta Koeniga i opatentowany przez Carla Zeissa w 1905) lub pryzmat Schmidta-Pechana (wynaleziony w 1899) do wznoszenia obrazu i składania toru optycznego. Mają soczewki obiektywowe, które są mniej więcej w jednej linii z okularami.

Konstrukcje z pryzmatami dachowymi tworzą instrument, który jest węższy i bardziej kompaktowy niż pryzmaty Porro. Istnieje również różnica w jasności obrazu. Lornetki z pryzmatami Porro z natury będą wytwarzać jaśniejszy obraz niż lornetki dachowe Schmidta-Pechana o tym samym powiększeniu, rozmiarze obiektywu i jakości optycznej, ponieważ ta konstrukcja z pryzmatami dachowymi wykorzystuje posrebrzane powierzchnie, które zmniejszają transmisję światła o 12% do 15%. Konstrukcje z pryzmatami dachowymi wymagają również węższych tolerancji dla wyrównania ich elementów optycznych ( kolimacja ). Zwiększa to ich koszt, ponieważ projekt wymaga od nich użycia stałych elementów, które muszą być ustawione w fabryce na wysoki stopień kolimacji. Lornetki z pryzmatami Porro czasami wymagają ponownego ustawienia zestawów pryzmatów w celu doprowadzenia ich do kolimacji. Stałe wyrównanie w konstrukcjach z pryzmatami dachowymi oznacza, że ​​lornetka normalnie nie wymaga ponownej kolimacji.

Parametry optyczne

Lornetki są zwykle projektowane do konkretnych zastosowań. Te różne konstrukcje wymagają pewnych parametrów optycznych, które mogą być podane na nakładce pryzmatu lornetki. Te parametry to:

Powiększenie

Podane jako pierwsza liczba w opisie lornetkowym (np. 7 x35, 8 x50), powiększenie jest stosunkiem ogniskowej obiektywu podzielonej przez ogniskową okularu. Daje to siłę powiększającą lornetki (czasami wyrażoną jako "średnice"). Na przykład współczynnik powiększenia wynoszący 7 daje obraz 7 razy większy niż oryginał widziany z tej odległości. Pożądana wielkość powiększenia zależy od zamierzonego zastosowania iw większości lornetek jest stałą, nieregulowaną cechą urządzenia (wyjątkiem są lornetki z zoomem). Lornetki ręczne mają zwykle powiększenia od 7x do 10x, więc będą mniej podatne na drżenie ręki. Większe powiększenie prowadzi do mniejszego pola widzenia i może wymagać statywu dla stabilności obrazu. Niektóre specjalistyczne lornetki do zastosowań astronomicznych lub wojskowych mają powiększenia od 15x do 25x.

Średnica obiektywu

Podana jako druga liczba w opisie lornetkowym (np. 7x 35 , 8x 50 ), średnica soczewki obiektywu określa rozdzielczość (ostrość) i ilość światła, które można zebrać w celu utworzenia obrazu. Gdy dwie różne lornetki mają jednakowe powiększenie, równą jakość i zapewniają odpowiednio dopasowaną źrenicę wyjściową (patrz poniżej), większa średnica obiektywu daje „jaśniejszy” i ostrzejszy obraz. 8×40 da zatem „jaśniejszy” i ostrzejszy obraz niż 8×25, mimo że oba powiększają obraz identycznie osiem razy. Większe przednie soczewki w 8×40 wytwarzają również szersze wiązki światła (źrenica wyjściowa), które opuszczają okulary. To sprawia, że ​​oglądanie z 8×40 jest wygodniejsze niż z 8×25. Lornetka 10x50 jest lepsza niż lornetka 8x40 pod względem powiększenia, ostrości i strumienia świetlnego. Średnica obiektywu jest zwykle wyrażana w milimetrach. Przyjmuje się, że lornetki klasyfikuje się według powiększenia × średnica obiektywu ; np. 7×50 . Mniejsze lornetki mogą mieć średnicę nawet 22 mm; 35 mm i 50 mm to typowe średnice lornetek polowych; lornetki astronomiczne mają średnice od 70 mm do 150 mm.

Pole widzenia

Pole widzenia z lornetkę zależy od jego konstrukcji optycznej i na ogół jest odwrotnie proporcjonalna do mocy powiększającym. Jest to zwykle zapisywane w wartości liniowej , np. ile stóp (metrów) szerokości będzie widocznych na 1000 jardów (lub 1000 m) lub w wartości kątowej, ile stopni można oglądać.

Wyjdź z ucznia

Lornetka skupia światło zebrane przez obiektyw w wiązkę, której średnica, źrenica wyjściowa , jest średnicą obiektywu podzieloną przez siłę powiększenia. Aby uzyskać maksymalnie efektywne światło i najjaśniejszy obraz oraz zmaksymalizować ostrość, źrenica wyjściowa powinna co najmniej równać się średnicy źrenicy oka ludzkiego: około 7 mm w nocy i około 3 mm w dzień, zmniejszając się wraz z wiekiem. Jeśli stożek światła wychodzącego z lornetki jest większy niż źrenica, w którą wpada, każde światło większe niż źrenica jest marnowane. W ciągu dnia źrenica ludzka jest zwykle rozszerzona o około 3 mm, co odpowiada mniej więcej źrenicy wyjściowej lornetki 7×21. Dużo większa lornetka 7×50 wyprodukuje stożek światła większy niż źrenica, w którą wpada, co w ciągu dnia będzie marnowane. Źrenica wyjściowa, która jest zbyt mała, również będzie przedstawiać obserwatorowi ciemniejszy obraz, ponieważ wykorzystywana jest tylko niewielka część powierzchni zbierającej światło siatkówki. W przypadku zastosowań, w których konieczne jest przenoszenie sprzętu (obserwacja ptaków, polowanie), użytkownicy wybierają znacznie mniejsze (lżejsze) lornetki ze źrenicą wyjściową, która odpowiada ich oczekiwanej średnicy przysłony, dzięki czemu będą miały maksymalną rozdzielczość, ale nie będą nieść ciężaru zmarnowanej apertury.

Większa źrenica wyjściowa ułatwia umieszczenie oka w miejscu, w którym może otrzymać światło; gdziekolwiek w dużym źrenicy wyjściowej stożek światła wystarczy. Ta łatwość umieszczenia pozwala uniknąć, zwłaszcza w przypadku lornetek o dużym polu widzenia, winietowania , które powoduje, że oglądający otrzymuje obraz z zaciemnionymi granicami, ponieważ światło z nich jest częściowo przesłonięte, a to oznacza, że ​​obraz można szybko znaleźć, co jest ważne, gdy patrzy się na ptaki lub zwierzęta łowne, które poruszają się szybko, lub dla marynarza na pokładzie kołyszącej się łodzi lub statku. Lornetki z wąską źrenicą wyjściową również mogą być męczące, ponieważ instrument musi być trzymany dokładnie w miejscu przed oczami, aby zapewnić użyteczny obraz. Wreszcie, wiele osób używa lornetek o zmierzchu, przy zachmurzeniu iw nocy, kiedy ich źrenice są większe. Zatem źrenica wyjściowa w ciągu dnia nie jest powszechnie pożądanym standardem. Ze względu na wygodę, łatwość użytkowania i elastyczność zastosowań, większe lornetki z większymi źrenicami wyjściowymi są zadowalającym wyborem, nawet jeśli ich możliwości nie są w pełni wykorzystywane w ciągu dnia.

Ulga dla oka

Ulga oko to odległość od tylnej soczewki okularu do źrenicy wyjściowej lub punktu oczu. Jest to odległość, na jaką obserwator musi ustawić oko za okularem, aby zobaczyć niewinietowany obraz. Im dłuższa ogniskowa okularu, tym większy potencjalny odstęp źrenicy. Lornetki mogą mieć odstęp źrenicy wynoszący od kilku milimetrów do 2,5 centymetra lub więcej. Odsunięcie źrenicy może być szczególnie ważne dla osób noszących okulary. Oko osoby noszącej okulary znajduje się zazwyczaj dalej od okularu, co wymaga dłuższego odstępu źrenicy, aby uniknąć winietowania, a w skrajnych przypadkach, aby zachować całe pole widzenia. Lornetki z krótkim odstępem źrenicy mogą być również trudne w użyciu w sytuacjach, w których trudno jest utrzymać je stabilnie.

Bliska odległość ustawiania ostrości

Bliska odległość ogniskowania to najbliższy punkt, na którym lornetka może ustawić ostrość. Odległość ta waha się od około 0,5 m do 30 m, w zależności od konstrukcji lornetki. Jeśli bliska odległość ogniskowania jest krótka w stosunku do powiększenia, lornetka może być używana również do oglądania szczegółów niewidocznych gołym okiem.

Okulary

Okulary binokularowe zwykle składają się z trzech lub więcej elementów soczewkowych w dwóch lub więcej grupach. Soczewka najdalej od oka widza nazywana jest soczewką polową, a najbliżej oka soczewką oka . Najpopularniejszą konfiguracją jest ta wynaleziona w 1849 roku przez Carla Kellnera . W tym układzie soczewka oka jest dwustronnie wklęsłym/podwójnie wypukłym dubletem achromatycznym (płaska część poprzedniej zwrócona w stronę oka), a soczewka polowa jest podwójnie wypukłym singletem. W 1975 roku opracowano odwrócony okular Kellnera, w którym soczewka polowa jest podwójnym wklęsłym/podwójnie wypukłym dubletem achromatycznym, a soczewka oka jest podwójnym wypukłym singletem. Odwrócony Kellner zapewnia o 50% większy odstęp źrenicy i działa lepiej przy małych współczynnikach ogniskowych, a także przy nieco szerszym polu.

Lornetki szerokokątne zazwyczaj wykorzystują pewnego rodzaju konfigurację Erfle'a, opatentowaną w 1921 roku. Składają się one z pięciu lub sześciu soczewek w trzech grupach. Grupy mogą stanowić dwa dublety achromatyczne z podwójnym wypukłym singletem między nimi lub wszystkie mogą być dubletami achromatycznymi. Te okulary nie radzą sobie tak dobrze jak okulary Kellnera przy dużej mocy, ponieważ cierpią na astygmatyzm i obrazy duchów. Mają jednak duże soczewki oczne, doskonałe odciążenie źrenicy i są wygodne w użyciu przy niższych mocach.

Konstrukcja mechaniczna

Ostrość i regulacja

Lornetki mają układ ogniskowania , który zmienia odległość między okularem a obiektywem. Zwykle istnieją dwa różne układy używane do zapewnienia ostrości, „niezależne ogniskowanie” i „centralne ogniskowanie”:

• Niezależne ogniskowanie to układ, w którym dwa teleskopy są ogniskowane niezależnie poprzez regulację każdego okularu. Lornetki przeznaczone do intensywnego użytkowania w terenie, takich jak zastosowania wojskowe, tradycyjnie używały niezależnego ogniskowania.
• Centralne ogniskowanie to układ, który polega na obracaniu centralnego pokrętła ogniskowania w celu wzajemnego ustawienia obu tubusów. Ponadto jeden z dwóch okularów można dodatkowo wyregulować, aby skompensować różnice między oczami widza (zwykle poprzez obrót okularu w mocowaniu). Ponieważ zmiana ogniska spowodowana przez regulowany okular może być mierzona w zwyczajowej jednostce mocy refrakcyjnej, dioptrii , sam regulowany okular jest często nazywany dioptrią . Po dokonaniu tej regulacji dla danego widza, lornetkę można ponownie ustawić na obiekt znajdujący się w innej odległości za pomocą pokrętła do ustawiania obu tubusów razem bez ponownej regulacji okularu.

Istnieją lornetki „bezogniskowe” lub „stałoogniskowe”, które nie mają mechanizmu ustawiania ostrości poza regulacją okularu, która ma być ustawiona na oczy użytkownika i pozostawiona nieruchomo. Uważa się, że są to projekty kompromisowe, dostosowane do wygody, ale nieodpowiednie do prac, które wykraczają poza ich zakres projektowy.

Lornetki mogą być ogólnie używane bez okularów przez użytkowników krótkowzrocznych (krótkowzrocznych) lub nadwzrocznych (dalekowzrocznych), po prostu poprzez nieco większe ustawienie ostrości. Większość producentów pozostawia trochę dodatkowego dostępnego zakresu ogniskowej poza nieskończonością/ustawieniem, aby uwzględnić to podczas ustawiania ostrości na nieskończoność. Osoby z ciężkim astygmatyzmem mogą jednak nadal potrzebować okularów podczas korzystania z lornetki.

Niektóre lornetki mają regulowane powiększenie, lornetki z zoomem , mające na celu zapewnienie użytkownikowi elastyczności posiadania jednej lornetki o szerokim zakresie powiększeń, zwykle poprzez przesunięcie dźwigni "zoom". Osiąga się to dzięki złożonej serii regulacji obiektywów podobnych do obiektywów z zoomem . Projekty te są uważane za kompromis, a nawet sztuczkę, ponieważ zwiększają objętość, złożoność i kruchość lornetki. Złożona ścieżka optyczna prowadzi również do wąskiego pola widzenia i dużego spadku jasności przy dużym powiększeniu. Modele muszą również dopasować powiększenie dla obu oczu w całym zakresie zoomu i utrzymywać kolimację, aby uniknąć zmęczenia oczu i zmęczenia.

Większość nowoczesnych lornetek jest również regulowana za pomocą zawiasowej konstrukcji, która umożliwia regulację odległości między dwiema połówkami teleskopu w celu dostosowania do widza o różnej separacji oczu lub „rozstawie między źrenicami ”. Większość z nich jest zoptymalizowana pod kątem rozstawu źrenic (zwykle 56 mm) dla dorosłych.

Stabilność obrazu

Niektóre lornetki wykorzystują technologię stabilizacji obrazu, aby zredukować drgania przy większych powiększeniach. Odbywa się to poprzez żyroskop poruszający częścią instrumentu lub przez napędzane mechanizmy napędzane przez detektory żyroskopowe lub bezwładnościowe, lub przez uchwyt zaprojektowany do przeciwdziałania i tłumienia efektu wstrząsów. Stabilizacja może być włączona lub wyłączona przez użytkownika zgodnie z wymaganiami. Techniki te umożliwiają trzymanie w ręku lornetek do 20x i znacznie poprawiają stabilność obrazu w instrumentach o mniejszej mocy. Są pewne wady: obraz może nie być tak dobry, jak w najlepszych lornetkach niestabilizowanych, gdy lornetki na statywie są też droższe i cięższe niż lornetki niestabilizowane o podobnej specyfikacji.

Wyrównanie

Dwa teleskopy w lornetce są ustawione równolegle (skolimowane), tworząc pojedynczy okrągły, pozornie trójwymiarowy obraz. Niewspółosiowość spowoduje, że lornetka wytworzy podwójny obraz. Nawet niewielka niewspółosiowość spowoduje niejasny dyskomfort i zmęczenie wzroku, gdy mózg próbuje połączyć przekrzywione obrazy.

Osiowanie odbywa się za pomocą niewielkich ruchów do pryzmatów, poprzez regulację wewnętrznej celi podtrzymującej lub poprzez obracanie zewnętrznych śrub ustalających , lub poprzez regulację pozycji obiektywu za pomocą pierścieni mimośrodowych wbudowanych w celę obiektywu. Wyrównanie jest zwykle wykonywane przez profesjonalistę, chociaż użytkownik końcowy ma dostęp do zamontowanych na zewnątrz funkcji regulacji.

Powłoki optyczne

Ponieważ typowa lornetka ma od 6 do 10 elementów optycznych o specjalnych właściwościach i do 16 granic powietrze-szkło, producenci lornetek stosują różne rodzaje powłok optycznych ze względów technicznych oraz w celu poprawy wytwarzanego obrazu.

Antyrefleksyjny

Powłoki antyrefleksyjne zmniejszają utratę światła na każdej powierzchni optycznej poprzez odbicie na każdej powierzchni. Zmniejszenie odbicia przez powłoki antyrefleksyjne zmniejsza również ilość „utraconego” światła obecnego wewnątrz lornetki, które w przeciwnym razie sprawiłoby, że obraz byłby zamglony (niski kontrast). Lornetka z dobrymi powłokami optycznymi może dawać jaśniejszy obraz niż lornetki niepowlekane z większą soczewką obiektywu, ze względu na lepszą transmisję światła przez zespół. Klasycznym materiałem do powlekania soczewek jest fluorek magnezu , który redukuje odbite światło z 5% do 1%. Nowoczesne powłoki soczewek składają się ze złożonych wielowarstw i odbijają jedynie 0,25% lub mniej, aby uzyskać obraz o maksymalnej jasności i naturalnych kolorach.

Korekcja fazy

W lornetkach z pryzmatami dachowymi ścieżka światła jest podzielona na dwie ścieżki, które odbijają się po obu stronach grzbietu pryzmatu dachowego. Jedna połowa światła odbija się od powierzchni dachu 1 na powierzchnię dachu 2. Druga połowa światła odbija się od powierzchni dachu 2 na powierzchnię dachu 1. Jeśli powierzchnie dachu są niepokryte, mechanizm odbicia to całkowite odbicie wewnętrzne (TIR). W TIR światło spolaryzowane w płaszczyźnie padania (spolaryzowane p) i światło spolaryzowane prostopadle do płaszczyzny padania (spolaryzowane s) doświadczają różnych przesunięć fazowych. W konsekwencji światło spolaryzowane liniowo wychodzi z pryzmatu dachowego spolaryzowanego eliptycznie. Ponadto stan polaryzacji eliptycznej dwóch ścieżek przez pryzmat jest inny. Gdy dwie ścieżki łączą się ponownie na siatkówce (lub detektorze), dochodzi do interferencji pomiędzy światłem z dwóch ścieżek, co powoduje zniekształcenie funkcji rozproszenia punktu i pogorszenie obrazu. Cierpią na tym rozdzielczość i kontrast. Te niepożądane efekty interferencyjne można stłumić poprzez nałożenie pary specjalnej powłoki dielektrycznej znanej jako powłoka korekcji fazowej lub powłoka p na powierzchni dachu pryzmatu dachowego. Powłoka ta eliminuje różnicę w przesunięciu fazowym między polaryzacją s- i p-, dzięki czemu obie ścieżki mają taką samą polaryzację i brak zakłóceń degraduje obraz. Powłoka metaliczna na powierzchni dachu również eliminuje przesunięcie fazowe (choć nie całkowicie). Powłoki metaliczne są prostsze, łatwiejsze w aplikacji i mniej kosztowne. Jednak współczynnik odbicia jest niższy niż współczynnik odbicia zbliżony do 100% powłoki korygującej fazę, więc powłoka p jest pożądana do zastosowań przy słabym oświetleniu.

Lornetki korzystające z pryzmatu dachowego Schmidta-Pechana lub pryzmatu dachowego Abbe-Koeniga korzystają z powłok fazowych. Lornetki z pryzmatami Porro nie rozdzielają wiązek, dzięki czemu nie wymagają powłok fazowych.

Metalowe lustro

W lornetkach z pryzmatami dachowymi Schmidta-Pechana powłoki lustrzane są nakładane na niektóre powierzchnie pryzmatu dachowego, ponieważ światło pada na jednej z granic szkło-powietrze pod kątem mniejszym niż kąt krytyczny, więc całkowite wewnętrzne odbicie nie występuje. Bez powłoki lustrzanej większość tego światła zostałaby utracona. Stosowana jest aluminiowa powłoka lustrzana Schmidta-Pechana ( odbicie lustrzane od 87% do 93%) lub srebrna powłoka lustrzana (odbicie od 95% do 98%).

W starszych konstrukcjach stosowano srebrne powłoki lustrzane, ale powłoki te utleniały się i traciły z czasem współczynnik odbicia w lornetkach bez uszczelnienia. W późniejszych nieuszczelnionych projektach zastosowano aluminiowe powłoki lustrzane, ponieważ nie matowieją, mimo że mają niższy współczynnik odbicia niż srebro. Nowoczesne projekty wykorzystują aluminium lub srebro. Srebro jest stosowane w nowoczesnych konstrukcjach wysokiej jakości, które są uszczelnione i wypełnione obojętną atmosferą azotu lub argonu, dzięki czemu srebrna powłoka lustrzana nie matowieje.

Lornetki z pryzmatami Porro i lornetki dachowe z pryzmatem dachowym Abbe-Koeniga nie wykorzystują powłok lustrzanych, ponieważ pryzmaty te odbijają ze 100% współczynnikiem odbicia wykorzystując całkowite wewnętrzne odbicie w pryzmacie.

Lustro dielektryczne

Powłoki dielektryczne są stosowane w pryzmatach dachowych Schmidta-Pechana, aby spowodować, że powierzchnie pryzmatu działają jak lustro dielektryczne . Niemetaliczna dielektryczna powłoka odbijająca jest utworzona z kilku wielowarstwowych materiałów o naprzemiennym wysokim i niskim współczynniku załamania , osadzonych na powierzchniach odbijających pryzmatu. Ta wielowarstwowa powłoka zwiększa współczynnik odbicia od powierzchni pryzmatów, działając jako rozproszony odbłyśnik Bragga . Dobrze zaprojektowana powłoka dielektryczna może zapewnić współczynnik odbicia ponad 99% w całym spektrum światła widzialnego. Ten współczynnik odbicia jest znacznie lepszy w porównaniu z aluminiową powłoką lustrzaną (87% do 93%) lub srebrną powłoką lustrzaną (95% do 98%).

Lornetki z pryzmatami Porro i lornetki dachowe wykorzystujące pryzmat dachowy Abbe-Koeniga nie mają powłok dielektrycznych, ponieważ te pryzmaty odbijają z bardzo wysokim współczynnikiem odbicia, wykorzystując całkowite wewnętrzne odbicie w pryzmacie, a nie wymagają powłoki lustrzanej.

Warunki

Wszystkie lornetki

Obecność jakichkolwiek powłok jest zwykle oznaczana w lornetce następującymi terminami:

• powlekana optyka : jedna lub więcej powierzchni jest pokryta powłoką antyrefleksyjną jednowarstwową powłoką.
• w pełni powlekane : wszystkie granice powietrze-szkło są pokryte powłoką antyrefleksyjną jednowarstwową powłoką. Soczewki plastikowe, jeśli są używane, mogą nie być powlekane.
• wielowarstwowa : jedna lub więcej powierzchni ma wielowarstwowe powłoki antyrefleksyjne.
• w pełni wielowarstwowa : wszystkie granice powietrze-szkło są pokryte wielowarstwową powłoką antyrefleksyjną.

Tylko pryzmaty dachowe

• z powłoką fazową lub powłoką P : pryzmat dachowy ma powłokę korygującą fazę
• powlekane aluminium : lustra dachowe są pokryte powłoką aluminiową (domyślnie, jeśli powłoka lustrzana nie jest wymieniona).
• posrebrzane : lustra dachowe z pryzmatami pokryte są srebrną powłoką
• pokryte dielektrykiem : lustra dachowe z pryzmatami są pokryte powłoką dielektryczną

Aplikacje

Ogólnego stosowania

Lornetka ręczne zarówno małe 3 x 10 Galilejskich lornetkę , stosowane w kinach , do szkieł o 7 do 12-krotnym powiększeniu i od 30 do 50 mm dla celów średnica typowego użytku zewnętrznego.

W wielu atrakcjach turystycznych zainstalowano montowane na cokole lornetki na monety, aby umożliwić zwiedzającym bliższy widok na atrakcję.

Badania gruntów i gromadzenie danych geograficznych

Chociaż technologia przewyższyła wykorzystanie lornetek do zbierania danych, historycznie były to zaawansowane narzędzia używane przez geografów i innych geologów. Okulary polowe do dziś mogą stanowić pomoc wizualną podczas pomiarów na dużych obszarach.

Obserwowanie ptaków

Obserwacja ptaków to bardzo popularne hobby wśród miłośników przyrody i zwierząt; lornetka jest ich najbardziej podstawowym narzędziem, ponieważ większość ludzkich oczu nie jest w stanie rozróżnić wystarczająco dużo szczegółów, aby w pełni docenić i/lub zbadać małe ptaki. Zazwyczaj używane są lornetki o powiększeniu od 8x do 10x, chociaż wielu producentów produkuje modele z powiększeniem 7x dla szerszego pola widzenia. Innym ważnym czynnikiem przy lornetce do obserwacji ptaków jest rozmiar obiektywu, który zbiera światło. Większy obiektyw (np. 40–45 mm) działa lepiej przy słabym oświetleniu i do zaglądania w listowie, ale jest też cięższy niż obiektyw 30–35 mm. Waga może nie wydawać się sprawą pierwszoplanową podczas pierwszego podnoszenia lornetki, ale obserwowanie ptaków wymaga dużo trzymania w miejscu. Społeczność obserwatorów ptaków zaleca ostrożne zakupy.

Polowanie

Myśliwi często używają lornetki w terenie, aby zobaczyć zwierzynę łowną, która jest zbyt daleko, aby dostrzec gołym okiem. Łowcy najczęściej używają lornetek 8x z transmisją światła i wystarczająco dużymi obiektywami, aby zbierać światło w warunkach słabego oświetlenia.

Odnajdywanie zasięgu

Niektóre lornetki mają siatkę (podziałkę) nałożoną na obraz. Skala ta umożliwia oszacowanie odległości do obiektu, jeśli wysokość obiektu jest znana (lub możliwa do oszacowania). Zwykła lornetka mariner 7×50 ma te podziałki z kątem między znacznikami równym 5  mil . Jeden mil odpowiada kątowi między górą a dołem obiektu o wysokości jednego metra w odległości 1000 metrów.

Dlatego, aby oszacować odległość do obiektu o znanej wysokości, wzór jest następujący:

${\ Displaystyle D = {\ Frac {OH} {\ tekst {Mil}}} \ razy 1000}$

gdzie:

• ${\ Displaystyle D}$to odległość do obiektu w metrach.
• ${\ Displaystyle OH}$jest znaną wysokością obiektu .
• ${\ Displaystyle {\ tekst {Mil}}}$to wysokość kątowa obiektu w mil .

Przy typowej skali 5 mil (każdy znak to 5 mil), latarnia morska o wysokości 3 marek i wysokości 120 metrów znajduje się w odległości 8000 metrów.

${\ Displaystyle 8000 {\ tekst {m}} = {\ Frac {120 {\ tekst {m}}} {15 {\ tekst {mil}}}} \ razy 1000}$

Wojskowy

Lornetki mają długą historię zastosowań wojskowych. Wzory galileuszowe były szeroko stosowane do końca XIX wieku, kiedy ustąpiły miejsca typom pryzmatów porro. Lornetki konstruowane do ogólnego użytku wojskowego są zwykle bardziej wytrzymałe niż ich odpowiedniki cywilne. Na ogół unikają delikatnych ustawień ogniskowania centralnego na rzecz niezależnego ogniskowania, co również ułatwia i skuteczniej chroni przed warunkami atmosferycznymi. Zestawy pryzmatyczne w lornetkach wojskowych mogą mieć nadmiarowe powłoki aluminiowane na swoich zestawach pryzmatycznych, aby zagwarantować, że nie stracą swoich właściwości odblaskowych w przypadku zamoczenia.

Jedna z odmian nosiła nazwę „lornetka okopowa”, będąca połączeniem lornetki i peryskopu , często używana do celów artyleryjskich. Wystawał tylko kilka cali nad parapetem, dzięki czemu głowa widza była bezpiecznie w rowie.

Lornetki wojskowe z czasów zimnej wojny były czasami wyposażane w pasywne czujniki wykrywające aktywne emisje podczerwieni , podczas gdy współczesne zazwyczaj wyposażone są w filtry blokujące wiązki laserowe używane jako broń . Ponadto lornetki zaprojektowane do użytku wojskowego mogą zawierać siatkę stadiametryczną w jednym okularze w celu ułatwienia oceny zasięgu.

Istnieją lornetki zaprojektowane specjalnie do użytku cywilnego i wojskowego na morzu. Modele ręczne będą miały wielkość od 5× do 7×, ale z bardzo dużymi zestawami pryzmatów połączonymi z okularami zaprojektowanymi tak, aby zapewnić dużą ulgę źrenicy. Ta kombinacja optyczna zapobiega winietowaniu lub ściemnianiu obrazu, gdy lornetka kołysze się i wibruje względem oka widza. Duże modele o dużym powiększeniu z dużymi obiektywami są również używane w mocowaniach stałych.

Wykorzystywano bardzo duże dalmierze dwuokularowe (do 15 metrów odległości od dwóch soczewek obiektywu, waga 10 ton, do pomiaru celów dział morskich z okresu II wojny światowej oddalonych o 25 km), chociaż technologia z końca XX wieku sprawiła, że ​​ta aplikacja była w większości zbędna.

Astronomiczny

Lornetki są szeroko stosowane przez astronomów amatorów ; ich szerokie pole widzenia czyni je przydatnymi do poszukiwania komet i supernowych (lornetki olbrzymie) oraz ogólnych obserwacji (lornetki przenośne). Lornetki przeznaczone specjalnie do obserwacji astronomicznych będą miały większe obiektywy apertury (w zakresie 70 mm lub 80 mm), ponieważ średnica soczewki obiektywu zwiększa całkowitą ilość przechwyconego światła, a zatem określa najsłabszą gwiazdę, którą można obserwować. Lornetki zaprojektowane specjalnie do obserwacji astronomicznych (często 80 mm i większe) są czasami projektowane bez pryzmatów, aby umożliwić maksymalną transmisję światła. Takie lornetki zwykle mają również wymienne okulary, aby zmieniać powiększenie. Lornetki o dużym powiększeniu i dużej wadze zwykle wymagają pewnego rodzaju mocowania, aby ustabilizować obraz. Powiększenie 10x jest ogólnie uważane za praktyczną granicę obserwacji przez lornetkę ręczną. Lornetki o mocy większej niż 15×70 wymagają jakiegoś wsparcia. Znacznie większe lornetki zostały wykonane przez amatorskich producentów teleskopów , zasadniczo przy użyciu dwóch teleskopów refrakcyjnych lub odbijających.

Szczególnie istotny przy słabym oświetleniu i obserwacji astronomicznej jest stosunek mocy powiększania do średnicy obiektywu. Mniejsze powiększenie zapewnia większe pole widzenia, co jest przydatne podczas oglądania Drogi Mlecznej i dużych obiektów mgławicowych (zwanych obiektami głębokiego nieba ), takich jak mgławice i galaktyki . Duża (typowo 7 mm przy 7x50) źrenica wyjściowa [obiektyw (mm)/moc] tych urządzeń powoduje, że niewielka część zgromadzonego światła nie nadaje się do wykorzystania przez osoby, których źrenice nie są wystarczająco rozszerzone. Na przykład źrenice osób powyżej 50 roku życia rzadko rozszerzają się na szerokość powyżej 5 mm. Duża źrenica wyjściowa zbiera również więcej światła z tła nieba, skutecznie zmniejszając kontrast, co utrudnia wykrywanie słabych obiektów, z wyjątkiem być może odległych miejsc o znikomym zanieczyszczeniu światłem . Wiele obiektów astronomicznych o jasności 8 magnitudo lub jaśniejszych, takich jak gromady gwiazd, mgławice i galaktyki wymienione w Katalogu Messiera , można łatwo oglądać w ręcznych lornetkach w zakresie od 35 do 40 mm, tak jak w wielu gospodarstwach domowych do obserwacji ptaków i polowań. i oglądanie wydarzeń sportowych. Przy obserwowaniu mniejszych gromad gwiazd, mgławic i galaktyk powiększenie lornetki jest ważnym czynnikiem dla widoczności, ponieważ obiekty te wydają się małe przy typowych powiększeniach lornetkowych.

Niektóre gromady otwarte , takie jak jasna gromada podwójna ( NGC 869 i NGC 884 ) w konstelacji Perseusza , czy gromady kuliste , takie jak M13 w Herkulesie, są łatwe do zauważenia. Wśród mgławic łatwo dostrzec M17 w Strzelcu i Mgławicy Ameryka Północna ( NGC 7000 ) w Łabędź. Lornetka może pokazać kilka szerzej podzielonych gwiazd podwójnych, takich jak Albireo w gwiazdozbiorze Łabędzia (Cygnus) .

Wiele obiektów Układu Słonecznego, które są w większości całkowicie niewidoczne dla ludzkiego oka, można dość łatwo wykryć przez średniej wielkości lornetki, w tym większe kratery na Księżycu ; niewyraźne planety zewnętrzne Uran i Neptun ; wewnętrzne „mniejsze planety” Ceres , Westa i Pallas ; największy księżyc Saturna Tytan ; i Galileusza księżyce z Jowiszem . Chociaż widoczne bez pomocy na niebie wolnym od zanieczyszczeń , Uran i Westa wymagają lornetki do łatwego wykrywania. Lornetki 10×50 są ograniczone do jasności pozornej od +9,5 do +11 w zależności od warunków na niebie i doświadczenia obserwatora. Asteroidy takie jak Interamnia , Davida , Europa i, chyba że w wyjątkowych warunkach, Hygiea , są zbyt słabe, by można je było zobaczyć w powszechnie sprzedawanych lornetkach. Podobnie zbyt słabe, aby można je było dostrzec większością lornetek, są księżyce planet, z wyjątkiem Galilejczyków i Tytana oraz planet karłowatych Pluton i Eris . Inne trudne cele lornetkowe obejmują fazy Wenus i pierścienie Saturna . Tylko lornetki o bardzo dużym powiększeniu, 20x lub większym, są w stanie rozpoznać pierścienie Saturna w rozpoznawalnym stopniu. Lornetki dużej mocy mogą czasami pokazać jeden lub dwa pasy chmur na dysku Jowisza, jeśli optyka i warunki obserwacji są wystarczająco dobre.

Lornetka może również pomóc w obserwacji obiektów kosmicznych stworzonych przez człowieka, takich jak obserwacja przechodzących satelitów na niebie .

Lista producentów lornetek

Istnieje wiele firm produkujących lornetki, zarówno te dawne, jak i obecne. Zawierają:

• Barr and Stroud (Wielka Brytania) – komercyjnie sprzedawał lornetki i był głównym dostawcą Królewskiej Marynarki Wojennej podczas II wojny światowej . Nowa seria lornetek Barr & Stroud jest obecnie produkowana w Chinach (listopad 2011) i dystrybuowana przez Optical Vision Ltd.
• Bausch & Lomb (USA) – nie produkuje lornetek od 1976 r., kiedy licencjonowała swoją nazwę firmie Bushnell, Inc., która produkowała lornetki pod nazwą Bausch & Lomb do czasu wygaśnięcia licencji i jej nieprzedłużenia w 2005 r.
• BELOMO (Białoruś) – produkowane zarówno modele porro pryzmatyczne, jak i dachowe.
• Bresser (Niemcy)
• Korporacja Bushnell (USA)
• Optyka Burrisa (USA)
• Blaser – lornetka premium
• Canon Inc (Japonia) – seria IS: warianty porro
• Celestron
• Docter Optics (Niemcy) – seria Nobilem: pryzmaty porro
• Fujinon (Japonia) – seria FMTSX, FMTSX-2, MTSX: porro
• Hawke Optics (Wielka Brytania)
• IOR (Rumunia)
• Krasnogorsky Zavod (Rosja) – modele z pryzmatami porro i dachowymi, modele ze stabilizatorami optycznymi. Fabryka jest częścią Grupy Shvabe Holding
• Kahles Optik
• Leica Camera (Niemcy) – Noctivid, Ultravid, Duovid, Geovid, Trinovid: większość z nich to pryzmaty dachowe, z kilkoma przykładami wysokiej klasy pryzmatów porro
• Leupold & Stevens, Inc (USA)
• Meade Instruments (USA) – Glacier (pryzmat dachowy), TravelView (porro), CaptureView (pryzmat dachowy składany) i Astro Series (pryzmat dachowy). Sprzedaje się również pod nazwą Coronado .
• Meopta (Czechy) – Meostar B1 (pryzmat dachowy)
• Minox
• Nikon (Japonia) – seria EDG, High Grade, Monarch 3, 5, 7, RAII i Spotter: pryzmat dachowy; serie Prostar, Superior E, E i Action EX: porro; Seria Prostaff, seria Aculon
• Olympus Corporation (Japonia)
• Pentax (Japonia) – seria DCFED/SP/XP: pryzmat dachowy; Seria UCF: odwrócone porro; Seria PCFV/WP/XCF: porro
• Steiner-Optik (w języku niemieckim) (Niemcy)
• PRAKTICA (Wielka Brytania) do obserwacji ptaków, zwiedzania, wędrówek, biwakowania.
• Sunagor (Japonia)
• Sightron – lornetka dachowopryzmatyczna
• Swarovski Optik
• Takahashi Seisakusho (Japonia)
• Tasco
• Vixen (teleskopy) (Japonia) – Apex/Apex Pro: pryzmat dachowy; Ultima: porro
• Vivitar (USA)
• Optyka wirowa (USA)
• Zeiss (Niemcy) – FL, Victory, Conquest: pryzmat dachowy; 7×50 BGAT/T: porro, 15×60 BGA/T: porro, przerwane
• Zenit (Japonia)
• Zrak (Jugosławia, Bośnia, Sarajewo, Teslic)

Zobacz też

• Przeciw mgielny
• Binoviewer
• Efekt kuli
• Obiektyw
• Lista typów teleskopów
• Jednooczny
• Teleskop optyczny
• Zakres obserwacji
• Przeglądarka wieży

Bibliografia

Dalsza lektura

• Walter J. Schwab, Wolf Wehran: „Optyka do polowań i obserwacji przyrody”. ISBN  978-3-00-034895-2 . Wydanie I, Wetzlar (Niemcy), 2011

Zewnętrzne linki

• Historia teleskopu i lornetki Petera Abrahamsa, maj 2002