GalileiSzerkesztés
Szinte a távcső 17. századi feltalálásától kezdve úgy tűnik, hogy feltárták a két távcső egymás mellé szerelésének előnyeit a binokuláris látás érdekében. A legtöbb korai távcső Galilei-féle optikát alkalmazott, azaz domború objektívet és homorú okulárlencsét használt. A Galilei-féle kialakítás előnye, hogy egyenes képet ad, de szűk látómezővel rendelkezik, és nem képes nagyon nagy nagyításra. Ezt a fajta konstrukciót még mindig használják a nagyon olcsó modellekben és az opera- vagy színházi szemüvegekben. A Galilei-konstrukciót használják az alacsony nagyítású binokuláris sebészeti és ékszerészi szemlencsékben is, mivel ezek nagyon rövidek lehetnek, és extra vagy szokatlan felálló optika nélkül függőleges képet adnak, csökkentve ezzel a költségeket és az összsúlyt. Nagy kilépő pupillájuk is van, így a centrálás kevésbé kritikus, és a szűk látómező jól működik ezekben az alkalmazásokban. Ezeket jellemzően szemüvegkeretre szerelik, vagy egyedi szemüvegre illesztik.
Kepleri optikaSzerkesztés
Jobb képet és nagyobb nagyítást érnek el a kepleri optikát alkalmazó binokulárok, ahol az objektívlencse által alkotott képet egy pozitív okulárlencsén (okulár) keresztül nézik. Mivel a kepleri konfiguráció fordított képet eredményez, különböző módszereket alkalmaznak a kép jobbra fordítására.
Lencsék felállításaSzerkesztés
A kepleri optikájú aprizmatikus távcsövekben (amelyeket néha “ikertávcsöveknek” is neveztek) minden tubusban egy vagy két további lencse (relélencse) van az objektív és az okulár között. Ezek a lencsék a kép felállítására szolgálnak. A felegyenesítő lencsével ellátott távcsöveknek volt egy komoly hátrányuk: túl hosszúak voltak. Az ilyen távcsövek népszerűek voltak az 1800-as években (például a G.& S. Merz modellek), de röviddel azután elavulttá váltak, hogy a Carl Zeiss cég az 1890-es években bevezette a továbbfejlesztett prizmás távcsöveket.
PrizmaEdit
A kialakításhoz hozzáadott optikai prizmák lehetővé tették a kép jobbra felfelé történő megjelenítését anélkül, hogy annyi lencsére lenne szükség, és csökkentették a műszer teljes hosszát, jellemzően Porro prizma vagy tetőprizma használatával.
PorroEdit
A Porro prizmás távcsöveket Ignazio Porro olasz optikusról nevezték el, aki 1854-ben szabadalmaztatta ezt a képfelállítási rendszert. Ezt a rendszert később más távcsőgyártók, nevezetesen a Carl Zeiss cég az 1890-es években továbbfejlesztette. Az ilyen típusú távcsövek egy pár Porro prizmát használnak Z alakú elrendezésben a kép felállításához. Ez széles távcsöveket eredményez, amelyek objektívlencséi jól elkülönülnek egymástól és eltolódnak az okulároktól, ami jobb mélységérzetet biztosít. A porro prizmás kialakítás további előnye, hogy az optikai útvonal meghajlik, így a távcső fizikai hossza kisebb, mint az objektív fókusztávolsága. A porro prizmás távcsövek úgy készültek, hogy kis helyen képet állítsanak fel, így a prizmákat használó távcsövek így kezdődtek.
RoofEdit
A tetőprizmákat használó távcsövek már az 1870-es években megjelenhettek Achille Victor Emile Daubresse tervei alapján. Moritz Hensoldt 1897-ben kezdte el forgalmazni a tetőprizmás távcsöveket. A legtöbb tetőprizmás távcső az Abbe-Koenig prizmát (Ernst Karl Abbe és Albert Koenig után nevezték el, és Carl Zeiss szabadalmaztatta 1905-ben) vagy a Schmidt-Pechan prizmát (1899-ben találták fel) használja a kép felállítására és az optikai útvonal meghajlítására. Objektívlencséik nagyjából egy vonalban vannak az okulárokkal.
A Porro prizmás kialakítások olyan műszert hoznak létre, amely keskenyebb és kompaktabb, mint a Porro prizmák. A kép fényerejében is van különbség. A Porro prizmás távcsövek eredendően fényesebb képet produkálnak, mint az azonos nagyítású, objektívméretű és optikai minőségű Schmidt-Pechan tetőprizmás távcsövek, mivel ez a tetőprizmás kialakítás ezüstözött felületeket alkalmaz, amelyek 12%-15%-kal csökkentik a fényáteresztést. A tetőprizmás kialakítás az optikai elemek összehangolásához (kollimáció) szigorúbb tűréshatárokat is igényel. Ez növeli a költségeket, mivel a kialakítás megköveteli, hogy fix elemeket használjanak, amelyeket gyárilag nagyfokú kollimációra kell beállítani. A porro prizmás távcsöveknél időnként újra kell igazítani a prizmakészletet, hogy kollimációba kerüljenek. A tetőprizmás kialakítású távcsövek fix beállítása azt jelenti, hogy a távcsöveket általában nem kell újra kollimálni.
Optikai paraméterekSzerkesztés
A távcsöveket általában speciális alkalmazásokhoz tervezik. Ezek a különböző kialakítások bizonyos optikai paramétereket igényelnek, amelyek a távcső prizmafedőlapján szerepelhetnek. Ezek a paraméterek:
NagyításSzerkesztés
A binokulár leírásában első számként megadott (pl. 7×35, 8×50) nagyítás az objektív fókusztávolságának és az okulár fókusztávolságának hányadosa. Ez adja meg a binokulárok nagyítóerejét (néha “átmérőben” kifejezve). A 7-es nagyítási tényező például 7-szer nagyobb képet eredményez, mint az adott távolságból látott eredeti kép. A kívánatos nagyítás mértéke a tervezett alkalmazástól függ, és a legtöbb távcsőnél a készülék állandó, nem állítható tulajdonsága (a zoom távcsövek a kivételek). A kézi távcsövek általában 7x és 10x közötti nagyítással rendelkeznek, így kevésbé érzékenyek a kézremegés hatására. A nagyobb nagyítás kisebb látómezőt eredményez, és a kép stabilitásához állványra lehet szükség. Egyes speciális, csillagászati vagy katonai célú távcsövek 15x és 25x közötti nagyítással rendelkeznek.
ObjektívátmérőSzerkesztés
A távcső leírásában második számként megadott objektívátmérő (pl. 7×35, 8×50) határozza meg a felbontást (élességet) és azt, hogy mennyi fényt tud összegyűjteni a kép kialakításához. Ha két különböző távcső azonos nagyítású, azonos minőségű, és megfelelően illeszkedő kilépő pupillával rendelkezik (lásd alább), a nagyobb objektívátmérő “fényesebb” és élesebb képet eredményez. Egy 8×40-es távcső tehát “fényesebb” és élesebb képet fog produkálni, mint egy 8×25-ös, még akkor is, ha mindkettő ugyanolyan nyolcszorosára nagyítja a képet. A 8×40-es objektív nagyobb frontlencséi szélesebb fénysugarakat (kilépő pupilla) is létrehoznak, amelyek elhagyják az okulárokat. Ezáltal a 8×40-es objektívvel kényelmesebb a nézés, mint a 8×25-össel. Egy 10×50-es távcső jobb, mint egy 8×40-es távcső a nagyítás, az élesség és a fényáram tekintetében. Az objektív átmérőjét általában milliméterben fejezik ki. A távcsöveket a nagyítás × objektívátmérő alapján szokás kategorizálni; pl. 7×50. A kisebb távcsövek átmérője akár 22 mm is lehet; a 35 mm és 50 mm a terepi távcsövek szokásos átmérője; a csillagászati távcsövek átmérője 70 mm és 150 mm között mozog.
LátómezőSzerkesztés
A távcső látómezeje az optikai kialakítástól függ, és általában fordítottan arányos a nagyítóerővel. Általában lineáris értékben jegyzik meg, például, hogy hány láb (méter) szélességben lesz látható 1000 yardon (vagy 1000 m-en), vagy szögértékben, hogy hány fokot lehet látni.
Kilépő pupillaEdit
A távcsövek az objektív által összegyűjtött fényt egy sugárban koncentrálják, amelynek átmérője, a kilépő pupilla, az objektív átmérője osztva a nagyítóerővel. A maximálisan hatékony fénygyűjtés és a legvilágosabb kép, valamint az élesség maximalizálása érdekében a kilépő pupillának legalább az emberi szem pupillájának átmérőjével kell megegyeznie – éjszaka kb. 7 mm, nappal kb. 3 mm, ami a korral csökken. Ha a távcsőből kiáramló fénykúp nagyobb, mint a pupilla, amelybe belép, akkor minden, a pupillánál nagyobb fény kárba vész. Nappali használat során az emberi pupilla általában körülbelül 3 mm-re tágul, ami körülbelül egy 7×21-es távcső kilépő pupillájának felel meg. A sokkal nagyobb, 7×50-es távcsövek nagyobb fénykúpot bocsátanak ki, mint a pupilla, amelybe belép, és ez a fény napközben kárba vész. A túl kicsi kilépő pupilla a megfigyelő számára is halványabb látványt nyújt, mivel a retina fénygyűjtő felületének csak egy kis részét használja ki. Olyan alkalmazásokhoz, ahol a felszerelést cipelni kell (madármegfigyelés, vadászat), a felhasználók sokkal kisebb (könnyebb) távcsöveket választanak, amelyek kilépő pupillája megfelel a várható íriszátmérőnek, így maximális felbontást kapnak, de nem cipelik a pazarló nyílás súlyát.
A nagyobb kilépő pupilla megkönnyíti, hogy a szemet oda helyezzük, ahol a fényt fogadni tudja; a nagy kilépő pupilla fénykúpjának bármely pontja megfelel. Ez a könnyű elhelyezés segít elkerülni – különösen a nagy látómezejű távcsöveknél – a vignettálódást, amely olyan képet hoz a szemlélő elé, amelynek a határai sötétek, mert a belőlük érkező fényt részben elzárják, és azt jelenti, hogy a kép gyorsan megtalálható, ami fontos a gyorsan mozgó madarak vagy vadállatok megfigyelésekor, vagy egy tengerész számára egy dobogó csónak vagy hajó fedélzetén. A keskeny kilépő pupillájú távcsövek azért is lehetnek fárasztóak, mert a műszert pontosan a helyén kell tartani a szem előtt, hogy hasznos képet adjon. Végül, sokan használják a távcsövet szürkületben, borult időben és éjszaka, amikor a pupillák tágabbak. Így a nappali kilépő pupilla nem egy általánosan kívánatos szabvány. A kényelem, a könnyű használat és az alkalmazások rugalmassága érdekében a nagyobb kilépő pupillával rendelkező nagyobb távcsövek akkor is kielégítő választásnak számítanak, ha képességüket nappal nem használják ki teljes mértékben.
SzemtávolságSzerkesztés
A szemtávolság a hátsó okulárlencse és a kilépő pupilla vagy szempont közötti távolság. Ez az a távolság, amelyet a megfigyelőnek az okulár mögé kell helyeznie a szemét ahhoz, hogy a kép felhomályosodásmentes képet lásson. Minél hosszabb az okulár fókusztávolsága, annál nagyobb a potenciális szemtávolság. A távcsövek szemtávolsága néhány millimétertől 2,5 centiméterig vagy még tovább terjedhet. A szemtávolság különösen fontos lehet a szemüvegviselők számára. A szemüveget viselők szeme általában távolabb van a szemüvegtől, ami hosszabb szemtávolságot tesz szükségessé a vignettálás elkerülése, illetve szélsőséges esetben a teljes látómező megőrzése érdekében. A rövid szemtávolságú binokulárokat nehéz lehet használni olyan esetekben is, amikor nehéz stabilan tartani őket.
Közeli fókusztávolságSzerkesztés
A közeli fókusztávolság az a legközelebbi pont, amelyre a binokulár fókuszálni tud. Ez a távolság a távcső kialakításától függően körülbelül 0,5 m és 30 m között változik. Ha a közeli fókusztávolság a nagyításhoz képest rövid, a binokulár a szabad szemmel nem látható részletek meglátására is használható.
OkulárokSzerkesztés
A binokuláris okulárok általában három vagy több lencsetagból állnak, két vagy több csoportban. A néző szemétől legtávolabbi lencsét mezőlencsének, a szemhez legközelebbit pedig szemlencsének nevezzük. A legelterjedtebb konfiguráció a Carl Kellner által 1849-ben feltalált. Ebben az elrendezésben a szemlencse egy plano-konkáv/dupla-konvex akromatikus kettőslencse (az előbbi lapos része a szem felé néz), a mezőlencse pedig egy dupla-konvex szingulett. 1975-ben kifejlesztettek egy fordított Kellner-okulárt, amelyben a mezőlencse egy dupla-konkáv/ dupla-konvex akromatikus kettős, a szemlencse pedig egy dupla-konvex szingulett. A fordított Kellner 50%-kal nagyobb szemtávolságot biztosít, és jobban működik kis fókuszarányoknál, valamint kissé szélesebb a látómezeje.
A széles látómezejű távcsövek általában valamilyen Erfle-konfigurációt használnak, amelyet 1921-ben szabadalmaztattak. Ezek öt vagy hat elemmel rendelkeznek három csoportban. A csoportok lehetnek két akromatikus dublettek, amelyek között egy dupla domború szinglet van, vagy mindegyik lehet akromatikus dublett. Ezek az okulárok nagy fényerőnél általában nem teljesítenek olyan jól, mint a Kellner-okulárok, mivel asztigmatizmus és szellemképek jellemzik őket. Azonban nagy szemlencsékkel, kiváló szemtávolsággal rendelkeznek, és kisebb fényerőnél is kényelmesen használhatók.