Биноклите - помощни прибори в астрономическите наблюдения

Автор: Пенчо Маркишки . Статията се публикува с разрешението на автора.

1. Означения и скали
2. астрономически обекти достъпни за бинокли
3. Как да наблюдавате
4. Оптични параметри: увеличение и апертура, изходен отвор, истинско зрително поле, собствен обхват на окуляра, очно разстояние, зрителна острота.
5. Светлосилата - как да с преценим!
6. Изправяне на образа
7. Светлинни загуби и просветляване
8. Типове фокусиращи устройства
9. Стереоскопично зрение
10. Тестване на настройките на прибора
11. Тестване на зрението

        Един от въпросите, който всеки любител си задава в началото на своята практика, е какъв телескоп да си избере? Този проблем изглежда още по-сложен ако липсва информация за това, какви категории астрономически обекти с какви инструменти са достъпни за наблюдение. Мнозина любители отначало Посягат към най-близкото подобие на телескопа, което може да се окаже под ръка у дома - далекогледната тръба или бинокъла. Вероятно обаче ще измине повече време, докато те осъзнаят, че с това са направили един твърде удачен избор!
        Далекогледните тръби и биноклите са способни да разкрият много от тайните на звездното небе. Те притежават качества, които нерядко ги правят по-удачни от различни модели малки любителски телескопи!

ОЗНАЧЕНИЯ И СКАЛИ ВЪРХУ ПРИБОРА

        Върху корпусите на повечето бинокли, монокуляри и далекогледни тръби, освен името на фирмата производител и заводския номер на прибора е отбелязано увеличението, което той дава и диаметърът /апертурата/ на обективите му. Например ако е означено 8х30, това значи, че бинокълът увеличава 8х /пъти/, а диаметърът на обективите му е 30mm. Освен това може да бъде отбелязана сигнатура от няколко букви, указваща типа на обръщането на образа, типа на системата за фокусиране - централно или независимо за двата окуляра или други особености на прибора.
        Пример: върху руски бинокъл виждаме означението БПЦ 10х50, което означава бинокъл с призмово обръщане, с централно фокусиране, който увеличава 10 пъти и има диаметър на обективите 50mm.

Схема на бинокъл с поропризми, с механизъм за централно фокусиране.

        Върху корпусите на някои западни бинокли можете да видите следните сигнатури:

PCF III - стандартни бинокли с поропризми;
UCF V - компактни, с поропризми;
DCF - компактни, с рууф-призми;
UCF mini - ултракомпактни;
CF - стандартни размери, с поропризми;
WP - водонепроницаеми при потапяне до дълбочина 1м;
PIF - водонепроницаеми бинокли, пълни със сух азот, с многослойно просветляване;
HR - качествени;
IF - със скала за разстояние;
IS - с оптическа стабилизация на образа;
AF - с автофокус;
BD - с лазерни далекомери.

        Върху по-добрите модели бинокли ще намерите и няколко скали:
        Скалата за междузеничното разстояние на очите /eyes base adjustment range/ се намира между двата окуляра. Тя е разграфена в милиметри, в стойности например между 56 и 74mm. При гледане надалеч, разстоянието между центровете на зениците на очите при повечето хора е около 65mm. Биноклите могат да се разгъват от централния си шарнир до необходимото междузенично разстояние, така, че наблюдателят да вижда изцяло осветено зрително поле и в двата окуляра.
        Диоптровите скали са нанесени на централния винт и на винта на десния окуляр - при биноклите с централно фокусиране, или на винтовете на двата окуляра - при биноклите с независимо /разделно/ фокусиране на окулярите. Скалите са двустранни - с нула в средата и са разграфени до ± няколко диоптъра в двете посоки. При някои модели разграфката на скалите е по-груба, например едно деление на 3 диоптъра.

НАКРАТКО ЗА АСТРОНОМИЧЕСКИТЕ ОБЕКТИ,
ДОСТЪПНИ ЗА НАБЛЮДЕНИЕ С БИНОКЛИ И ПО-МОЩНИ ТРЪБИ

        Тук ще опиша най-общо типовете обекти, достъпни за наблюдения с бинокли и зрителни тръби както и увеличенията, при които тези обекти изглеждат достатъчно ефектно в окулярите. Тази информация е особено ценна за съвсем начинаещите любители без наблюдателен опит. Надявам се така да дам отговор на често вълнуващия ги въпрос: "с какъв прибор, какви астрономически обекти могат да се видят?"

        Луната несъмнено е обект, към който всеки любител би насочил бинокъла си и ако той е с увеличение 8 - 10х, за него достъпни ще бъдат някой от по-големите планини и кратери. За по-детайлни наблюдения обаче са за предпочитане увеличения от над 30 пъти - с далекогледни тръби или малки телескопи. сезабравими впечатления оставят изгледите от лунната повърхност наблюдавани с увеличения от около 150х и повече - огромно множество кратери, циркуси и планински вериги, детайли от моретата... всичко това се разкрива във великолепна картина пред наблюдателя.
        От ярките планети, които са добре видими и с просто око, Юпитер разкрива някои от тайните си още при малки увеличения от 7 - 8х, когато можете да видите четирите му най-ярки Галилееви спътника подредени в една редица заедно със самата планета. По-спокойното разглеждане на детайли от атмосферата му, като облачните ивици или червеното петно е възможно само с мощни тръби или малки телескопи с увеличения поне около 100x!
        Сатурн започва да се разкрива при малко по-големи увеличения - при 10x освен че лесно ще забележите спътника му Титан, самата планета изглежда леко Елипсовидна, а при увеличения около и над 30х става ясно, че тя изглежда така заради пръстена си, който тогава се вижда вече отделен от планетата. За да разглеждате обаче други подробности, например процепа Касини от пръстена, отново ще ви е необходима мощна тръба с увеличение поне 80 - 100х.
        Червеникавият Марс е също достъпен за наблюдение с просто око или бинокъл, но подробности се виждат само при големи увеличения - около и над 150 - 200х, при спокойна атмосфера, когато могат да се наблюдават полярните шапки и размити петна по повърхността му.
        При увеличения около 30 - 40х Венера често изглежда като сърп - с фази, подобни на лунните, сменящи се при видимото преместване на планетата спрямо Слънцето. Наблюдаването на детайли от повърхността на тази планета обаче е невъзможно поради плътната й атмосфера.
        Понякога в гаснещите лъчи на залеза или преди пурпурните сияния на утрото можете да наблюдавате с просто око или бинокъл жълтеникавия Меркурий ниско над хоризонта. Разглеждането на подробности от повърхността му обаче не е по силите дори на прибори с по-големи увеличения.
        Друг тип интересни обекти са двойните звезди - визуални и физически, някои от които се виждат разделени през бинокли с увеличение 10 - 15х. Повечето обаче изискват увеличения от над 50 - 60x. Понякога техните компоненти са звезди от различни класове и поради това са с различен цвят, например системата Албирео, b от съзвездието Лебед е физическа двойка от оранжева и синя звезда, които се виждат разделени при увеличение над 20x. При наблюдение на двойни звезди можете да тествате зрителната острота на прибора си, като знаете ъгловото отстояние между компонентите на наблюдаваните двойки. По-долу ще намерите таблица с данни за някой двойни звезди.

        Става ясно, че за лунни и планетни наблюдения са за предпочитане по-големите увеличения, осигурени от по-мощни далекогледни тръби или малки телескопи.
        Биноклите са за предпочитане при наблюдение на обекти от дълбокото небе. Поради голямата си светлосила, те са способни да покажат множество мъглявини и звездни купове, достъпни дори при неголеми увеличения. Например малките компактни модели бинокли 8х30 представят впечатляващи панорами на Плеядите, Хиядите, голямата мъглявина в Орион М42 и района около нея, разсеяният куп Ясли в Рак (М44) и разсеяните купове h и x в Персей. С такива прибори са добре видими галактиката М31 в Андромеда и сферичният звезден куп М13 в Херкулес.
        Но далеч по-впечатляващо изглежда небето през бинокъл с по-голяма апертура, например 50mm. С бинокли 7х50 или 10х50 през ясните и безлунни летни нощи можете да разглеждате многобройни разсеяни и сферични звездни купове, например тези в съзвездията Стрелец и Скорпион.
        В посока към по-ярките области от Млечния път се разкриват великолепни картини! Богати звездни полета ще видите в Персей, Касиопея и особено в Летния триъгълник - в съзвездията Лебед, Лира и Орел, а обширни облаци от светещ междузвезден газ, редом с красиви звездни стълпотворения ще видите по-наюг в съзвездията Щит и Стрелец. Същите тези обекти, наблюдавани с мощни бинокли или далекогледни тръби 20х80, 30х80 или подобни, разкриват повече детайли от структурата си! Някои от звездните купове се разпадат на съставящите ги звезди, а големите мъглявини като М42 в Орион и М8 - "Лагуната" в Стрелец показват своите драперий и младите звезди, раждащи се в тях. С такива увеличения може вече да опитате да наблюдавате още един тип обекти - планетарните мъглявини, останки от загиващи звезди. Най-достъпните и атрактивни от тях са мъглявината M27 "Гира" в съзвездие Малка лисица, която е от 7.6^m /звездна величина/ и е с ъглови размери 8'х4' и пръстенообразната M57 в Лира, от 9.3^m, с ъглови размери 1.4'x1'.
        По-светлосилните бинокли са незаменими, когато се налага претърсване на области от небето за мъглявинни обекти. Техните големи зрителни полета (около 6 - 8 ъглови градуса) значително улесняват намирането на по-ярки галактики или комети, чиито местонахождения се знаят само приблизително. С такива прибори лесно ще откриете галактики като М33 в Триъгълник, M81 и M101 в Голяма мечка, галактиката M51 "Водовъртеж" в Ловджийски кучета и др.

КАК ДА ПРОВЕЖДАТЕ НАБЛЮДЕНИЯТА СИ.

        За да можете да наблюдавате описаните по-горе обекти в цялото им великолепие, е необходимо преди някоя ясна и безлунна нощ да изберете място, отдалечено от градските светлини, заводи или пътища. Ако е възможно, нека това бъде високопланинска местност, където хоризонта не се ограничава от високи згради, дървета и др. Планинските условия ще ви гарантират по-добра прозрачност на атмосферата и спокойна обстановка.
        Едно предимство при използване на бинокъл за астрономически наблюдения е, че не е необходима почти никаква предварителна подготовка! Биноклите са лесно преносими и за тях дори не е задължителен статив, освен ако не са тежки прибори с голяма апертура и увеличение над 10 пъти. Все пак монтирането на уреда към статив е за предпочитане, особено при демонстрационни наблюдения с учебна цел, когато лекторът може да фиксира прибора насочен към различни обекти и да го предоставя така на аудиторията.
        Други пособия, които могат да ви потрябват са звездна карта и електрическо фенерче със зелен или червен светофилтър, за да осветявате при нужда картата без това да смущава много адаптираното ви към мрака зрение.
        По време на самите наблюдения е необходимо наблюдателят да бъде спокоен и съсретоточен в работата си. От тази гледна точка не е за препоръчване многобройна шумна аудитория или ангажиране със странични занимания. Добри резултати и впечатления от наблюденията си ще придобиете само след внимателна работа, по време на която ще трябва дори да контролирате ритъма на дишането си - например да задържате дъха си за известно време, намалявайки така пречещите ви неволни движения! При наблюдение на даден обект е добре да се вглеждате в него по-продължително време, това ще ви позволи да различите повече детайли и цветови нюанси.

ОПТИЧНИ ПАРАМЕТРИ:

УВЕЛИЧЕНИЕ, АПЕРТУРА, ИЗХОДЕН ОТВОР, ЗРИТЕЛНО ПОЛЕ, ОЧНО РАЗСТОЯНИЕ, ЗРИТЕЛНА ОСТРОТА

      При закупуването на бинокъл, най-важните параметри, според които избирате прибора са увеличението /magnification/ и диаметърът на обективите /objective lens diameter/ или апертурата. Върху корпуса на бинокъла ще видите отбелязани вече споменатите двойка числа, като например: 8х30, 7х42, 10х50, 20х80 и пр., указващи увеличението и апертурата. Ако приборът е с променящо се увеличение /с вариооптика - zoom/, можем да видим върху него означение като примерно 10-30х50, т.е. увеличението на бинокъла може да варира от 10 до 30 пъти, а апертурата на обективите му е 50mm.

      се са редки случаите обаче, когато освен тези данни не можете да научите много повече за дадения прибор. Но има начин да прецените още някои негови параметри. Например като знаете увеличението и апертурата, можете да преяметнете диаметърът на изходния отвор или изходната зеница /exit pupil diameter/. Това е диаметърът на светлинния сноп, излизащ от окуляра, когато бинокълът е насочен към отдалечен точков светоизточник и фокусиран по него (например по далечна лампа или звезда). Необходимо е този диаметър да не превишава диаметърът на зеницата на окото, който нощем след адаптация достига 6 - 7mm. Ако диаметърът на изходния светлинен сноп превишава този на зеницата, то периферните му лъчи няма да попаднат върху ретината - те ще останат задиафрагмирани от ириса на окото. Това при дневни наблюдения е нещо обичайно и не е проблем, но през нощта би означавало загуба на полезна светлина.

Принципна схема на телескоп или зрителна тръба с обърнат образ /тръба на Кеплер/.

      Обективът построява действителния обърнат образ на обекта във фокалната си равнина. Наблюдателят вижда този образ през окуляра, допълнително увеличен като през лупа.
      са практика оптичните схеми на зрителните тръби и биноклите са значително по-сложни. Най-често обективите са ахромати - съставени от 2 лещи /дублети/ - събирателна и разсейваща, с различна пречупвателна мощност и изработени от различни породи стъкло. Така се отстраняват дефектите давани от единичната проста леща. Окулярите са още по-сложни по конструкция - съставени от няколко лещи, също различни по форма и изработени от различни породи стъкла, отново с цел отстраняване на оптичните дефекти.
      Изправянето на обърнатия от обектива образ е задължително условие при уредите за наземни наблюдения. Затова в конструкцията на биноклите и далекогледните тръби влизат оптични елементи /призми или система лещи/ изправящи образа. За подробности - вижте по-долу в текста.

За изходния отвор е в сила следната зависимост:

F_об./F_ок.=D/d

където F_об. и F_ок. са фокусните разстояния съответно на обектива и окуляра, D е диаметърът на обектива, а d е диаметъра на изходния отвор.
      Но ние знаем, че F_об./F_ок. =V, където V е увеличението на прибора в пъти, следователно D/d =V, откъдето d =D/V, т.е. теоретично изходният отвор може да се преяметне като се раздели диаметърът на обективите D на увеличението на уреда V. На практика е възможно тази стойност да бъде малко по-различна. Например за бинокъл 10х50 теоретично ще имаме D/V =50/10 =5mm диаметър на отворите (на изходните светлинни снопове след окулярите). За уред 7х50 ще имаме 50/7 =7.14 или приблизително 7mm, което е на границата на допустимото и означава, че нощем след адаптиране на окото изходният светлинен сноп ще преминава през целия диаметър на зеницата, т.е. тези бинокли са най-ефективни в условията на нощен полумрак!
      Има по-бърз начин с приблизителна точност да измерите изходният отвор на далекоглед или бинокъл: отдалечете окуляра на далекогледа от очите си и допрете прозрачна милиметрова линийка диаметрално на очната мида на окуляра. Отчетете по скалата й видимият диаметър на светлото кръгче, което виждате в окуляра - то е умаленият образ на обектива на далекогледа.
      се бива да се мисли обаче, че диаметърът на изходния отвор е равен на диаметъра на задната (очна) леща на окуляра - обикновено окулярите са значително по-големи!
      Биноклите с гранично допустим изходен отвор - около 7mm, често впечатляват с необичайно контраятната картина, която възпроизвеждат през деня! Причината е в задиафрагмирането на периферните лъчи на изходния сноп от свития през деня ирис на човешкото око. Това е аналогично със задиафрагмиране на обектива с бленда, което по подобие на често прилаганата във фотографията практика, води до значително повишаване контраята на изображението. По обратния начин можем да яметнем например за бинокъл 7х50, при зеница свита през деня до диаметър 3mm, каква част от обектива на уреда се използва ефективно: имаме 3*7=21mm (3mm d-зеница по 7x увеличение на прибора), което е диаметърът на тази част. Сметната като площ, тя е 1/5.6-та част от цялата повърхност на обектива. Това е еквивалентно на поставяне на бленда с диаметър 21mm пред самия обектив, която намалява светлосилата на прибора 5.6 пъти. Но тъй като дневната светлина е в излишък, наблюдателят ще вижда достатъчно осветен образ с много висок контраят!

      Истинско зрителното поле /angular field of view/ или ъглов обхват. Това е параметър, който би трябвало задължително да фигурира в паспортните данни на бинокъла. Той указва ширината на полезрението на прибора в ъглови градуси. С други думи това е ширината на тази част от цялата картина, видима с просто око, която се "побира" в окуляра и която разглеждаме под съответното увеличение давано от прибора. Този параметър силно зависи освен от увеличението и от диаметъра на окулярите. Обикновено по-компактните и широкоъгълни модели бинокли са комплектовани с широкоъгълни окуляри, например тип Ерфле, а диаметърът на задната им очна леща е доста голям - около 18 - 20mm. При такива уреди истинското зрително поле може да достига около 8 - 9°.
        Някъде можете да срещнете друг начин за определяне на зрителното поле, като метри на 1000 метра /linear field of view at 1000m/, което изразява каква ширина трябва да има една наблюдавана област или обект, намиращ се на 1 километър пред наблюдателя, за да запълва той целия окуляр. Като знаем истинското зрително поле на прибора, лесно можем да яметнем тази ширина по формулата:

L=2*tan(a/2)*1000

където L е търсената ширина на обекта в метри, а a/2 е половината от истинското зрително поле. Например за бинокъл със зрително поле 7° ще имаме:

L =2*tan(7/2)*1000 =2*tan3.5*1000 =122.3m

т.е. приборът ще обхване обект с ширина около 122 метра, отдалечен на 1000 метра от наблюдателя.

По-често срещани типове окуляри при биноклите

      Самите окуляри се характеризират с един параметър, който най-вероятно не е упоменат в паспорта на вашият прибор. Това е собственото зрително поле или собственият ъглов обхват на окулярите, който е от порядъка на няколко десетки градуса. Логично е, че ако един бинокъл увеличава примерно 8 пъти и има истинско зрително поле 8°, поглеждайки през окулярите му вие трябва да виждате картина с ширина 64° (защото 8*8=64). Ширината на светлия кръг, който виждате като погледнете през прибора, изразена в ъглови градуси, представлява собствения обхват на окуляра. Той се определя от конструкцията на самия окуляр и от диаметъра на полевата бленда, намираща се в предният му фокус. В много случай ролята на полева бленда играе някои от вътрешните профили на тубуса на окулярния възел.

      се е задължително да помните този параметър, още повече след като лесно можете да го яметнете, но е добре приборът ви да е с по-голям собствен обхват на окулярите. Например споменатите по-горе Ерфле-окуляри имат собствен обхват около 65°. Това придава по-ефектен панорамен вид на картината - придобива се усещане, като че ли наблюдавате изображение от широк екран, но това създава и някои проблеми! При тези окуляри съществуват оптични изкривявания, които не позволяват изображението да се фокусира едновременно добре по цялото зрително поле. Освен това към краищата на полето се наблюдава известно оцветяване (дисперсиране) на контурите на обектите - проявява се лека хроматична аберация. Но въпреки тези недостатъци, широкоъгълните модели бинокли са за предпочитане.

      Помнете, че трябва да се прави разлика между собствения ъглов обхват на окулярите и истинското зрително поле на бинокъла. Като знаете единия от тези параметри, лесно можете да получите другия - връзката между тях е увеличението на прибора.

      Очното разстояние /eye relief/ е разстоянието от последната (очната) леща на окуляра до роговицата на окото. При това разстояние наблюдателят вижда зрителното поле в окуляра изцяло осветено и запълнено с детайлите на картината. Ако окото се приближи повече до окуляра, периферната част от изображението се губи - ще виждате само централната част от картината, която при леките ви неволни движения ще се губи и появява отново. Ако отдалечите окото си на по-голямо разстояние от очното, ще виждате силно ограничено зрително поле в кръгла област в центъра на окуляра, която всъщност е умален образ на отвора на обектива видян през окуляра!
      Очното разстояние е различно за различните модели бинокли. При тези с по-широко истинско зрително поле то е по-късо - около и под 10mm. Обикновено биноклите с по-дългофокусни окуляри имат по-големи очни разстояния - около 15mm. За да бъде окото дистанцирано от окуляра на необходимото очно разстояние, много бинокли са снабдени с т.нар. очни миди или наочници, гумени или пластмасови, които са полезни и с това, че не позволяват проникването на смущаваща наблюдателя странична светлина.

      Зрителната острота /resolution limit или maximum resolution/ характеризира качеството на оптиката на вашият прибор. Тя зависи от редица условия: от точността на изработката на оптичните елементи, от степента до която са отстранени различните оптични изкривявания (аберациите), от увеличението, светлосилата на обектива и пр. Има много начини за оценяване или пресмятане на зрителната острота, но по-добре е да спрем вниманието си на един сигурен метод, чрез който можете да тествате всеки прибор - наблюдението на двойни звезди. Необходимо е да намерите такава двойна звезда, чийто компоненти различавате едва-едва като отделни в окуляра. Като знаете ъгловото отстояние между тях ще придобиете представа за възможностите на изпитвания прибор.
      Следващата таблица съдържа данни за някои двойни звезди, сортирани по ъглово отстояние между компонентите им. Разбира се, разделянето на последните няколко тесни двойки с отстояние 2 - 4" е във възможностите само на много мощни тръби.

Двойна звезда	Ъглово отстояние между компонентите ["]	Зв. величина на компонентите [m]	По-атрактивни цветове или др. заб.
a1/a2 Cap /Козирог/	376	3.2/4.2
u1/u2 Dra /Дракон/	62	4.6/4.6
d Cep /Цефей/	41	Варира/7.5
b Cyg /Лебед/	35	3.2/5.1	оранжева/синя
61 Cyg /Лебед/	28	5.2/6.0
q Ser /Змия/	22	4.6/5.0
a CVn /Лов. кучета/	20	2.9/5.6	жълта/виолетова
q Ori /Орион/	14	5.4/6.8
z UMa /Голяма мечка/	14	2.4/4.0	жълта/виолетова
g Del /Делфин/	10	4.3/5.1	жълта/зелена
g And /Андромеда/	10	2.3/5.5	жълта/зелена
g CMi /Малко куче/	10	0.4/10.7
b Ori /Орион/	9	0.3/6.7
g Ari /Овен/	8	4.8/4.8
b Mon /Единорог/	7	4.7/5.2
g Vir /Девица/	5	3.6/3.6
70 Oph /Змиеносец/	4.5	4.3/6.0
a Her /Херкулес/	4	3.1/5.4	оранж./зелена
g Leo /Лъв/	4	2.1/3.4
e Boo /Воловар/	3	2.7/5.1	жълта/зелена
e Lir /Лира/	3	5.1/6.2	две двойни
a Sco /Скорпион/	3	0.9/6.8	червена/зелена
a Gem /Близнаци/	2	2.0/2.8

        Помнете, че при този тест резултата може да бъде повлиян от ред странични условия - турбуленция в атмосферата, нетстабилно закрепяне на прибора водещо до вибрации и люлеене, състояние на зрението ви и пр. Затова например ако различавате двойка с най-малко ъглово отстояние от 17", то можете да считате, че разделителната способност на прибора е още поне малко по-добра!

СВЕТЛОСИЛАТА, КАК ДА Я ПРЕЦЕНИМ?

        При астрономическите инструменти една от най-важните характеристики е светлосилата - способността на обектива да пресъздаде във фокалната си равнина изображение с определена осветеност. Светлосилата се изразява като число S, право пропорционално на квадрата на диаметъра на обектива D и обратно пропорционално на квадрата на фокусното му разстояние F:

        В практиката обаче, малко неправилно понятието светлосила се отъждествява с друго понятие - отношението на диаметърът на обектива D към фокусното му разстояние F:

D/F или 1/(F/D)

което се нарича относителен отвор на обектива. Светлосилата е в пряка зависимост от относителния отвор, което е причината тези две понятия да се смесват! Преценката на светлосилата или на относителния отвор на един телескопски или фотографски обектив е лесна задача - при тях са известни както диаметърът D, така и фокусното разстояние F.

        Предлагам ви да разгледате два примера, илюстриращи зависимостта между осветеността на изображението и относителните отвори на обективите.

        Биноклите обаче са уреди с неяменсеми окуляри и обикновено не се дава информация за фокусното разстояние на обектива, нито пък последното може да се измери точно без нежелано разглобяване на прибора! Тогава възниква въпросът, как да сравним по светлосила два уреда, например с цел да изберем по-светлосилния от тях?
        Задачата се усложнява и от факта, че тук трябва да се преценява не само собствената светлосила на обективите, а резултантната светлосила на целия прибор, която силно зависи и от параметрите на окулярите! Може би читателят знае, че при наблюдение с телескоп осветеността на образа намалява при смяна на окулярите с по-късофокусни т.е. при по-големи увеличения. Но защо става така след като обективът на телескопа си е все същия?

        От втория пример се вижда, че при трикратно различаващи се мащаби (увеличения) и при еднакви апертури на обективите, осветеността на получените изображения се различава деветократно, т.е. на квадрата на отношението между увеличенията или на квадрата от разликата между мащабите в пъти.
        Това правило важи за всяка произволно сложна оптична система, която построява действителен образ на обект в някаква фокална равнина - фотографски негатив, екран или ретината на окото. И нещо важно! Aко имаме два оптични прибора с еднаква апертура, но с различно увеличение или обратно - с еднакво увеличение, но с различна апертура, то те ще имат различни диаметри на изходните си отвори!
        Оказва се, че точно този вече познат ни параметър еднозначно говори за светлосилата на биноклите, отнемайки необходимостта да се познават увеличението, апертурата, а още по-малко - фокусните разстояния на обективите и окулярите!
        Изходният отвор е по-голям при по-голяма светлосила на обектива или при по-дълго фокусно разстояние на окуляра (т.е. при по-малко собствено увеличение на окуляра).

        Предлагам ви три примера, обясняващи зависимостта между изходния отвор, светлосилата на прибора и останалите негови параметри:

        От тях става ясно, че един бинокъл с по-голям изходен отвор е гарантирано по-светлосилен!
        Може би все пак е интересно да се знае, че обективите на биноклите обикновено са доста светлосилни - с отношения F/D вариращи най-често между 3.5 и 6! Това ги прави далеч по-светлосилни от доста модели малки телескопи-рефрактори (с лещови обективи), които в по-добрите случаи са с F/D около 6 или 8.
        В таблицата по-долу са дадени няколко типа бинокли сортирани по изходни отвори и следователно по светлосила:

Параметри	Теоретичен изх. отвор [mm]
6х42, 7х50, 10х60	около 6 - 7mm, много светлосилни!
8x40, 10x50	5
10x40, 20x80	4
8x30, 16x60	3.75
10x30, 20x60	3
20x50, 40x100	2.5

        За астрономически наблюдения са подходящи по-светлосилните прибори с по-големи изходни отвори, но и по възможност с по-голяма апертура, която би позволила наблюдаването на по-слаби звезди (т. нар. прониквателна способност на прибора). В бинокъл или телескоп, образите на звездите имат пренебрежимо малки размери от няколко микрона и техният видим блясък в окуляра зависи по-скоро от диаметъра на обектива, а не толкова от светлосилата му! (Защото теоретично образът на една звезда е точка, независимо от фокусното разстояние на обектива. Яркостта на тази точка зависи от сечението на светлинния сноп, който се фокусира в нея, което пък на свой ред зависи единствено от диаметъра на обектива.)
        За разлика от тях, мъглявините са обекти с видими ъглови размери, чиято яркост е интегрална величина и затова осветеността на техните образи в окуляра се определя от светлосилата на прибора.

ИЗПРАВЯНЕ НА ОБРАЗА

        При астрономическите инструменти е без значение дали наблюдаваме образа прав, обърнат, или обърнат само по едно от направленията си (например огледален, с разменени Лява и дясна част). За наземни наблюдения обаче е необходимо обърнатият от обектива образ да бъде изправен. Това при различните прибори се поостига по различен начин - посредством изправяща система лещи или призми. Първият тип изправяне е характерен за далекогледните тръби, докато втория се прилага повече при биноклите и монокулярите. При тях съществуват два типа призмово изправяне - с рууф призми /roof prisms/ и с поропризми /porro prisms/, от които поропризмите дават по чиято изображение, което ги прави по-удачни за астрономически наблюдения. При биноклите с поропризми междуцентровото разстояние на обективите (тяхната база) е по-голямо от това на окулярите, т.е. видимо обективът и окулярът не са на една ос. Това всъщност е още едно предимство за този тип бинокли - така при тях се усилва ефекта на стереоскопичното зрение, който ще коментираме по-долу.

Монокуляр МП2 8x30 в разглобен вид

Частично обръщане на образа с една поропризма.

        Това всъщност е единия етап от пълното изправяне на изображението. Образа по направлението a-b, съвпадащо с ориентацията на призмата се изправя след двукратно пълно вътрешно отражение до образ a'-b', но само по това си направление. За да се изправи образът и по перпендикулярното на него направление (на схемата то не е указано), е необходимо светлината след първата призма да премине по същия начин и през втора такава, обърната срещу първата и ориентирана на 90° спрямо нея (виж следващата схема).

Пълно обръщане на образа с поропризми.

      Разглеждаме обръщането по две взаимноперпендикулярни направления на дадено изображение (сагитално и меридионално): a-b и c-d, показано долу вляво. За да се избегне претрупването с детайли, в две отделни схеми е показана последователността, по която се обръщат двете направления от началния образ. В ляво виждаме обръщане по вертикалното (меридионално) направление a-b още след отраженията в първата призма, ориентирана съпосочно с него. Междинният образ между призмите a'-b' (указан с по-бледи цветове) е вече обърнат и преминаването на светлината през втората призма няма да промени ориентацията: направлението a'-b' е съпосочно с това от крайният образ a"-b".
        В дясно проследяваме обръщането по хоризонталното (сагитално) направление c-d, което се обръща чак след отраженията във втората призма, ориентирана по него. В този случай междинният образ c'-d' е както началния, а крайният образ c"-d" е обърнат. Така става ясно, че двете поропризми ориентирани под ъгъл 90° една спрямо друга, обръщат поетапно образа по съответстващите им направления.

Обръщане на образа с рууф-призми

      Влизащите в първата призма лъчи от образа a-b се отразяват при пълно вътрешно отражение от наклонената под 45° диагонална повърхност, която разделя двете призми. След вътрешно отражение в страничната стена, светлината преминава вече фронтално през диагоналната повърхност и навлиза във втората призма, където след още 3 вътрешни отражения напуска системата с обръщане на образа a'-b'.
      Прави впечатление, че лъчите напускащи призмите продължават в направлението, в което се движат влизащите лъчи. Това е причината биноклите с рууф-призми да са с прави тубуси, т.е. междуцентровото разстояние на обективите е колкото това на окулярите.

      Поропризмите имат 3 работни повърхности, като две от тях са отражателни - перпендикулярни една на друга, а третата (най-дългата) е преходна - през едната й половина влиза светлина, а през другата - светлината напуска призмата след двукратно отражение във вътрешността й. Отражателните повърхнини обикновено не са метализирани - използва се ефектът на пълното вътрешно отражение.

Поропризми от бинокъл БПЦ5 8x30 /задна и предна/

        Във всяка от двете си зрителни тръби бинокълът има по две такива призми, монтирани една спрямо друга под ъгъл 90° в специалнаи гнезда в корпуса. Образът се изправя от двете призми поетапно - по сагитално и меридионално направление (да кажем по ширина и височина) както е показано на схемите по-горе. Гнездата на призмите са оформени от двете страни на преграда, разделяща вътрешността на тялото на две камери - за всяка призма по една. Преградата е с три отвора, през първият от които светлината идваща от обектива постъпва в първата призма, намираща се в задната камера. Тя е по-обемиста за да побере все още големият по диаметър зад обектива фокусиращ се светлинен сноп. След двукратно отражение в нея, светлината преминава през втория отвор на преградата и навлиза във втората призма, която се намира в предната камера. След двукратно отражение и в нея, светлината се връща назад през третия отвор, събира се във фокуса и след него попада в окуляра като разсейващ се (разходящ) сноп.

Поглед в задната призмова камера на монокуляр МП2 8x30

Разположение на поропризмите в тяло на монокуляр или в едната зрителна тръба на бинокъл

        Със светло син цвят е показана задната /първа/ призма, а предната /втората/, намираща се от другата страна на преградата е представена със синя пунктирана линия. Отворите в преградата са номерирани: През отвора 1 светлината от обектива навлиза в задната призма. След двойно вътрешно отражение в нея тя преминава в предната призма през отвора 2. След двукратно отражение и в нея, светлината преминава назад през отвора 3, събира се във фокуса и попада в окулара /ходът на светлината е представен в долната фигура/.

Ход на светлината в монокуляр /или едната тръба на бинокъл/ с поропризми

        Успоредните лъчи L1 и L2, идващи от отдалечен точков светоизточник /представени в различни цветове/ преминават през обектива, отразяват се четирикратно в двете поропризми и се събират във фокуса F. След преминаването им през окуляра те напускат прибора /L1' и L2'/. Изправящите образа призми "завъртат" светлинния сноп на 180° преди той да достигне фокуса F. След окуляра снопът отново е обърнат - ориентацията на двата лъча остава същата, каквато е била преди попадането им в обектива.

D - апертура на обектива.
d - диаметър на изходния светлинен сноп /на изходния отвор/.

        Размерите на призмите и диаметрите на отворите в преградата, разделяща двете камери, са така преценени, че да не диафрагмират периферните лъчи от светлинния сноп, идващ от обектива и да не предизвикват винетиране (затъмняване на образа към краищата на зрителното поле поради засенчване на част от крайните лъчи).

        При лещовото обръщане, между фокуса на обектива на далекогледната тръба и предния фокус на окуляра се монтира система лещи с общ събирателен ефект, която изправя образа без да променя /или незначително променя/ крайното увеличение. Приборите снабдени с този тип обръщане са с прави тубуси - без призмови камери. При тях всички оптични елементи са подредени на една ос.

Лещово изправяне на образа при зрителна тръба "Турист 3" 20х50

        Фокусиращият се от обектива светлинен сноп преминава през плоско-изпъкналата полева леща, която леко скъсява фокусното му разстояние, но осигурява по-равномерно осветено зрително поле. Образът се построява обърнат във фокуса F, който съвпада с предния фокус на изправящата система, съставена от двата еднакви симетрично разположени ахромата, между които светлината се движи в успореден сноп (при обект в безкрайност). Тази система препроектира образа от фокуса на обектива + полевата леща F във фокуса F ', където той е в същия мащаб, но вече изправен.
        Диафрагмите разположени след полевата леща и между двата ахромата от изправящата система спират косо попадащата светлина, отразена от вътрешността на предните две тръби. Полевата леща, обръщащата оптика и окуляра се намират в третата тръба на далекогледа, показана на схемата в по-едър план.

        До голяма степен този тип обръщане наподобява често практикуваният от любителите астрономи метод окулярна проекция или окулярно увеличение, като разликата е само в това, че при окулярната проекция препроектирането на изображението е съпроводено с многократно увеличаване на неговия мащаб, разбира се за сметка на резултантната светлосила на цялата система.

СВЕТЛИННИ ЗАГУБИ И ПРОСВЕТЛЯВАНЕ НА ОПТИКАТА

        За да се намали загубата на светлина поради многократните й частични отражения в повърхнините на лещите, при оптичните уреди се прибягва до т.нар. просветляване на оптиката, състоящо се в нанасянето върху свободните стъклени повърхности на специалнаи покрития от прозрачни вещества - SiO₂, MgF₂, ZrO₂ и др., с коефициент на пречупване по-малък от този на стъклото. Известни още като противорефлексни слоеве, те интерференчно погасяват голяма част от отразената от повърхността светлина. Отразената от непокрита стъклена повърхност светлина може да достигне 4 - 5%, а след просветляването тя спада под 1%, като в някои случаи - почти до 0! Така се повишава светлосилата на прибора и се намаляват вредните вътрешни отражения, пораждащи дразнещи бликове, т.е. повишава се контраята на изображението
        Възможно е просветляване с нанасяне върху всички свободни повърхности само на един слой - Single coated или освен него, многослойно покриване на някой от повърхностите - Multi coated, което е по-ефективно и е за предпочитане. Разбира се най-добре е ако всички свободни повърхности са покрити с многослойно просветляване - Fully coated или Fully multi coated.
        Просветлените повърхности на оптиката отразяват светлината в сини, виолетови, червени или жълто-оранжеви цветове, преливащи в по-бледи или в по-наситени нюанси при промяна на ъгъла на падащата върху тях светлина. В биноклите са просветлени също и преходните повърхности на призмите.

        Друга причина за загубата на полезна светлина в оптиката е абсорбцията на стъклото, която не се влияе от типа на просветляването. За приборите с призмово изправяне на образа този проблем е съществен, тъй като светлината изминава няколко сантиметра път в призмите, при което част от нея се поглъща. Решението е избор на бинокъл с призми изработени от по-прозрачна порода стъкло, например BAK-4, стига да е налице необходимата информация за това.

ТИП НА ФОКУСИРАЩОТО УСТРОЙСТВО

        Вече споменахме за двата типа механизми за фокусиране - централно и независимо за двата окуляра.
        При по-удобното централно фокусиране има възможност чрез един от окулярите /обикновено десния/ да се извърши индивидуална настройка, с която може да се компенсира евентуална разлика в диоптрите за двете очи поради зрителна недостатъчност. Това се извършва по следния начин: първо от централния винт се фокусира изображението за лявото око, след което чрез въртене на винта на десния окуляр се фокусира изображението и за дясното. Ако след това по диоптровата скала на десния окуляр бъде отчетена стойност различна от нула, значи е налице разлика в настройките на окулярите, компенсираща зрителна недостатъчност на някое от двете очи (това обаче е възможно и поради неправилна настройка на прибора!). цялата тази процедура отнема няколко секунди, след което фокусирането се извършва бързо само от централния винт едновременно за двата окуляра, според разстоянието до наблюдавания обект.
        При другия тип механизъм всеки окуляр се фокусира самостоятелно, което е доста по-неудобно. Неудобството е още по-голямо при наблюдение на обекти, отдалечени на различни разстояния от вас, при което се налага често префокусиране. Тук предимството е, че това изпълнение гарантира по-добра херметичност на прибора - добре смазаните многоходови резби уплътняват далеч по-добре окулярните възли от плавно плъзгащите се окуляри на механизма с централно фокусиране.

СТЕРЕОСКОПИЧНО ЗРЕНИЕ

        сие можем да преценяваме отдалечеността на различните предмети, разстоянията между тях и да съдим за обемността им благодарение на това, че гледаме с две очи, отдалечени едно от друго на разстояние от около 65mm. Това е причината да имаме стереоскопично зрение. При гледане с бинокъл стереоскопичния ефект се запазва и дори се усилва! Вече споменахме, че при биноклите с поропризми обективите са раздалечени на по-голямо разстояние от междузеничното, често около два пъти повече! (Нарича се базово разстояние или просто база.) Това запазва триизмерността на картината дори при наблюдение на отдалечени обекти, които гледани с невъоръжено око са просто част от далечния план, в който е вече трудно да се преценяват разстояния и пространствено разпложение.
        Може би не знаете, че запазването на този ефект при биноклите е въпрос на много прецизна настройка на оптичните оси на двете му зрителни тръби. Имайте в предвид, че тази настройка лесно може да се повлияе при удар или при подлагане на прибора на големи/резки температурни разлики. Поропризмите са фиксирани в гнездата си чрез доста силен натиск от метални пружинни скоби, а понякога и с лепило, което обаче не е гаранция, че при по-силен удар някоя от призмите не може да приплъзне надлъжно в гнездото си! Това веднага би довело до разсъгласуване на двете оптични оси и наблюдателят би усетил определен дискомфорт - поглеждайки през такъв бинокъл ще имате чувството, че той е "разноглед" - образите на едни и същи обекти ще се виждат в двата окуляра на различни нива или раздвоени по хоризонтала! Затова пазете прибора си от сътресения и удари, дори той да е модел с механично защитен корпус!
        Този дефект може да се появи и след ремонт на прибора от неквалифицирано лице. Такова "разногледство" се получава след развинтване на тубусите на обективите от корпуса или след разместване на ексцентричните гривни около обективите, чрез които се настройват оптичните оси.

        При астрономически наблюдения не можем да се възползваме от предимствата на стереоскопичното си зрение. разстоянията до астрономическите обекти са огромни и на практика е без значение дали наблюдаваме с бинокъл или с единична зрителна тръба. При ползване на бинокъл обаче, факта, че двете очи наблюдават една и съща картина през оптика с еднакви параметри, ще допринесе много за успеха и за трайните впечатления от вашите наблюдения.

ТЕСТВАНЕ НА НАСТРОЙКИТЕ НА ПРИБОРА

        Всеки може по всяко време да направи бърз тест на настройките на скалите на даден бинокъл.

        За прибори с механизъм с централно фокусиране:
        При наблюдение на много отдалечени обекти, при добро зрение на двете очи и при изправен уред, най-ясно изображение ще имате при стойности нула по скалите на централния винт и на десния окуляр. По-прецизна оценка обаче може да се направи при нощно наблюдение на отдалечен точков светоизточник /далечна лампа/. Тогава при стойност нула по диоптровата скала на централния винт, светлинният сноп излизащ от левия окуляр трябва да е успореден. Това може да се провери с парче полупрозрачна хартия или матово стъкло, което се поставя на различни разстояния зад окуляра. Необходимо е диаметърът на светлото кръгче върху матираната повърхност да е винаги един и същ, независимо от отстоянието й от окуляра.
        След като проверите скалата на централния винт, можете да тествате и тази на десния окуляр. От централния винт се фокусира до ясно изображение за лявото око. Без да се размества насочването на бинокъла, лявото око се премества зад десния окуляр и се извършва фокусировка до ясен образ чрез скалата на десния окуляр. Ако след фокусирането стойността по скалата му е различна от нула, значи е налице неточност в настройката й. Препоръчително е този тест да се извърши няколко пъти и да се усреднят резултатите от отделните отчитания. Да се има предвид и това, че механизмите с централно фокусиране допускат известен луфт поради необходимата хлабина в мястото, където тубусите на двата окуляра се придържат от централния винт - там където е скалата на междузеничното разстояние.

        За прибори с независимо фокусиране на окулярите:
        Тук е необходимо скалите на двата окуляра да са еднакво и вярно настроени, т.е. при добро зрение на двете очи и при наблюдение на много отдалечен обект, трябва да имаме ясно изображение при стойности нула по двете скали. За да се игнорира често субективната оценка за състоянието на зрението, може и тук да се приложи гореописаният метод с отдалечен точков светоизточник. Просто е необходимо при нулиране на двете диоптрови скали да имаме успоредни изходни светлинни снопове зад окулярите.
        Този метод важи също за всички далекогледни тръби и монокуляри, които имат неяменсеми окуляри с диоптрови скали.

ТЕСТВАНЕ НА ЗРЕНИЕТО

        Можете да тествате зрението си по диоптровите скали на добре настроен и проверен бинокъл или далекогледна тръба. За предпочитане е да извършите това с бинокъл, тъй като при гледане на далеч, оптичните оси на очите стават почти успоредни, а самите очи акомодират така, че да фокусират безкрайност. Необходимо е да погледнете през прибора, но без очила, като извършите фокусировка по много отдалечени обекти (далечни згради, комини, дървета) и да отчетете стойностите по скалите на окулярите.
        Можете да проверите зрението си и с прибор с грубо разграфени диоптрови скали или дори с липсващи такива! В този случай обаче е необходимо да фокусирате по отдалечен точков светоизточник нощем, след което да изследвате с полупрозрачна хартия или матово стъкло дали изходният светлинен сноп зад окуляра е разходящ, успореден или сходящ (фокусиращ се). Като знаете, че диоптрите са равни на 1/F, където F е фокусното разстояние в метри и като измерите с линийка или ролетка разстоянието, на което светлинният сноп се фокусира зад окуляра, можете да преяметнете лесно необходимата корекция за окото. Ако например се окаже, че изходният сноп се фокусира на 2м зад окуляра, то ще имате 1/2=0.5, което значи, че окото се нуждае от +0.5dpt корекция поради далекогледство. Ако обаче изходния сноп е разходящ, т.е. при късогледство, измерването малко се усложнява! Необходимо е да измерите разстоянието зад окуляра, на което диаметърът на светлото кръгче върху матовото стъкло ще се окаже двойно по-голям от този на изходния отвор (измерен непосредствено зад окуляра). Това разстояние го вземете вместо фокусно и след пресмятане по формулата, резултатът (в диоптри) вземете със знак минус.
Тези методи са по-надеждни при намиране на стойности на корекция до 4 - 5 диоптъра.