GalileosEditar
Casi desde la invención del telescopio en el siglo XVII parecen haberse explorado las ventajas de montar dos de ellos uno al lado del otro para la visión binocular. La mayoría de los primeros binoculares utilizaban la óptica galileana; es decir, utilizaban un objetivo convexo y una lente ocular cóncava. El diseño galileano tiene la ventaja de presentar una imagen erguida, pero tiene un campo de visión estrecho y no es capaz de obtener grandes aumentos. Este tipo de construcción se sigue utilizando en modelos muy baratos y en gafas de ópera o de teatro. El diseño galileano también se utiliza en lupas binoculares quirúrgicas y de joyería de bajo aumento, ya que pueden ser muy cortas y producir una imagen erecta sin necesidad de ópticas erectoras adicionales o inusuales, lo que reduce el gasto y el peso total. También tienen grandes pupilas de salida, lo que hace que el centrado sea menos crítico, y el estrecho campo de visión funciona bien en esas aplicaciones. Normalmente se montan en una montura de gafas o se adaptan a las mismas.
Óptica keplerianaEditar
Se consigue una imagen mejorada y un mayor aumento en los binoculares que emplean la óptica kepleriana, donde la imagen formada por la lente del objetivo se ve a través de una lente positiva del ocular. Como la configuración kepleriana produce una imagen invertida, se utilizan diferentes métodos para girar la imagen hacia arriba.
Lentes de erecciónEditar
En los binoculares aprismáticos con óptica kepleriana (que a veces se llamaban «telescopios gemelos») cada tubo tiene una o dos lentes adicionales (lente de relevo) entre el objetivo y el ocular. Estas lentes se utilizan para erigir la imagen. Los prismáticos con lentes erectoras tenían un grave inconveniente: son demasiado largos. Tales binoculares fueron populares en el siglo XIX (por ejemplo, los modelos de G.& S. Merz), pero quedaron obsoletos poco después de que la empresa Carl Zeiss introdujera unos binoculares con prismas mejorados en la década de 1890.
PrismasEditar
Los prismas ópticos añadidos al diseño permitían la visualización de la imagen al derecho sin necesidad de tantas lentes, y disminuyendo la longitud total del instrumento, normalmente utilizando un prisma Porro o prismas de techo.
PorroEdit
Los prismáticos de prisma de Porro llevan el nombre del óptico italiano Ignazio Porro, que patentó este sistema de formación de imágenes en 1854. Este sistema fue perfeccionado posteriormente por otros fabricantes de prismáticos, especialmente la empresa Carl Zeiss en la década de 1890. Los prismáticos de este tipo utilizan un par de prismas Porro en forma de Z para erigir la imagen. El resultado son unos prismáticos anchos, con lentes objetivas bien separadas y desplazadas de los oculares, lo que proporciona una mayor sensación de profundidad. Los diseños de prismas Porro tienen la ventaja añadida de doblar el recorrido óptico para que la longitud física de los prismáticos sea menor que la longitud focal del objetivo. Los prismáticos con prismas Porro se fabricaron de tal manera que permiten erigir una imagen en un espacio reducido, por lo que los prismáticos que utilizan prismas comenzaron de esta manera.
RoofEdit
Los binoculares con prismas de techo pueden haber aparecido ya en la década de 1870 en un diseño de Achille Victor Emile Daubresse. En 1897, Moritz Hensoldt comenzó a comercializar prismáticos con prismas de techo. La mayoría de los prismáticos de techo utilizan el prisma Abbe-Koenig (llamado así por Ernst Karl Abbe y Albert Koenig y patentado por Carl Zeiss en 1905) o el prisma Schmidt-Pechan (inventado en 1899) para erigir la imagen y doblar el camino óptico. Tienen lentes objetivo que están aproximadamente en línea con los oculares.
Los diseños de prismas de aro crean un instrumento más estrecho y compacto que los prismas de Porro. También hay una diferencia en el brillo de la imagen. Los prismáticos con prismas de Porro producirán intrínsecamente una imagen más brillante que los prismáticos con prismas de techo Schmidt-Pechan del mismo aumento, tamaño de objetivo y calidad óptica, porque este diseño de prisma de techo emplea superficies plateadas que reducen la transmisión de la luz entre un 12% y un 15%. Los diseños de prismas de techo también requieren tolerancias más estrictas para la alineación de sus elementos ópticos (colimación). Esto aumenta su coste, ya que el diseño requiere el uso de elementos fijos que deben ajustarse a un alto grado de colimación en la fábrica. Los prismáticos de prismas de techo necesitan ocasionalmente que sus conjuntos de prismas se vuelvan a alinear para ponerlos en colimación. La alineación fija en los diseños de prismas de techo significa que los prismáticos normalmente no necesitarán una nueva colimación.
Parámetros ópticosEditar
Los prismáticos suelen estar diseñados para aplicaciones específicas. Estos diferentes diseños requieren ciertos parámetros ópticos que pueden figurar en la placa de cubierta del prisma de los prismáticos. Estos parámetros son:
AmpliaciónEditar
Dado como el primer número en la descripción de un binocular (por ejemplo, 7×35, 8×50), la ampliación es la relación de la longitud focal del objetivo dividida por la longitud focal del ocular. Esto da la potencia de aumento de los prismáticos (a veces expresada en «diámetros»). Un factor de aumento de 7, por ejemplo, produce una imagen 7 veces mayor que la original vista desde esa distancia. La cantidad de aumento deseable depende de la aplicación prevista, y en la mayoría de los prismáticos es una característica permanente y no ajustable del dispositivo (los prismáticos con zoom son la excepción). Los prismáticos de mano suelen tener aumentos que van de 7x a 10x, por lo que serán menos susceptibles a los efectos de las manos temblorosas. Un aumento mayor conlleva un campo de visión menor y puede requerir un trípode para la estabilidad de la imagen. Algunos prismáticos especializados en astronomía o uso militar tienen aumentos que van de 15x a 25x.
Diámetro del objetivoEditar
Dado como el segundo número en la descripción de un prismático (por ejemplo, 7×35, 8×50), el diámetro de la lente objetivo determina la resolución (nitidez) y la cantidad de luz que se puede recoger para formar una imagen. Cuando dos prismáticos diferentes tienen el mismo aumento, la misma calidad y producen una pupila de salida suficientemente igualada (véase más adelante), el diámetro del objetivo más grande produce una imagen más «brillante» y nítida. Así, un 8×40 producirá una imagen más «brillante» y nítida que un 8×25, aunque ambos amplíen la imagen ocho veces. Las lentes frontales más grandes del 8×40 también producen haces de luz más amplios (pupila de salida) que salen de los oculares. Esto hace que sea más cómodo ver con un 8×40 que con un 8×25. Un par de prismáticos de 10×50 es mejor que un par de prismáticos de 8×40 en cuanto a aumento, nitidez y flujo luminoso. El diámetro del objetivo suele expresarse en milímetros. Es habitual clasificar los prismáticos por el aumento × el diámetro del objetivo; por ejemplo, 7×50. Los prismáticos más pequeños pueden tener un diámetro de tan sólo 22 mm; 35 mm y 50 mm son los diámetros habituales de los prismáticos de campo; los prismáticos astronómicos tienen diámetros que van de 70 mm a 150 mm.
Campo de visiónEditar
El campo de visión de un par de prismáticos depende de su diseño óptico y, en general, es inversamente proporcional a la potencia de aumento. Suele indicarse en un valor lineal, como cuántos pies (metros) de ancho se verán a 1.000 yardas (o 1.000 m), o en un valor angular de cuántos grados se pueden ver.
Pupila de salidaEditar
Los binoculares concentran la luz recogida por el objetivo en un haz, cuyo diámetro, la pupila de salida, es el diámetro del objetivo dividido por la potencia de aumento. Para que la captación de luz sea máxima y la imagen más brillante, y para maximizar la nitidez, la pupila de salida debe ser como mínimo igual al diámetro de la pupila del ojo humano, unos 7 mm de noche y unos 3 mm de día, que disminuye con la edad. Si el cono de luz que sale de los prismáticos es mayor que la pupila por la que entra, cualquier luz mayor que la pupila se desperdicia. Durante el día, la pupila humana suele estar dilatada unos 3 mm, lo que equivale a la pupila de salida de un prismático de 7×21. Unos prismáticos 7×50 mucho más grandes producirán un cono de luz más grande que la pupila por la que entra, y esta luz, durante el día, se desperdiciará. Una pupila de salida demasiado pequeña también presentará al observador una visión más tenue, ya que sólo se utiliza una pequeña parte de la superficie de captación de luz de la retina. Para las aplicaciones en las que hay que transportar el equipo (observación de aves, caza), los usuarios optan por prismáticos mucho más pequeños (más ligeros) con una pupila de salida que coincide con el diámetro previsto del iris, de modo que tendrán la máxima resolución pero no están cargando con el peso de la apertura desperdiciada.
Una pupila de salida más grande hace que sea más fácil colocar el ojo donde pueda recibir la luz; cualquier lugar del cono de luz de la pupila de salida grande servirá. Esta facilidad de colocación ayuda a evitar, sobre todo en los prismáticos de gran campo de visión, el viñeteado, que lleva al espectador una imagen con sus bordes oscurecidos porque la luz de los mismos está parcialmente bloqueada, y significa que la imagen se puede encontrar rápidamente, lo que es importante cuando se observan aves o animales de caza que se mueven rápidamente, o para un marino en la cubierta de una lancha o barco. Los prismáticos de pupila de salida estrecha también pueden ser fatigosos porque el instrumento debe mantenerse exactamente en su sitio delante de los ojos para proporcionar una imagen útil. Por último, muchas personas utilizan sus prismáticos al atardecer, en condiciones de nublado y por la noche, cuando sus pupilas son más grandes. Por lo tanto, la pupila de salida diurna no es un estándar universalmente deseable. Para la comodidad, la facilidad de uso y la flexibilidad en las aplicaciones, los prismáticos más grandes con pupilas de salida más grandes son opciones satisfactorias, incluso si su capacidad no se utiliza completamente durante el día.
Alivio ocularEditar
El alivio ocular es la distancia desde la lente posterior del ocular hasta la pupila de salida o el punto del ojo. Es la distancia a la que el observador debe colocar su ojo detrás del ocular para ver una imagen sin viñetas. Cuanto mayor sea la distancia focal del ocular, mayor será el alivio ocular potencial. Los prismáticos pueden tener un alivio ocular que va desde unos pocos milímetros hasta 2,5 centímetros o más. El alivio ocular puede ser especialmente importante para los usuarios de gafas. El ojo de un usuario de gafas suele estar más alejado de la pieza ocular, lo que requiere un alivio ocular más largo para evitar el viñeteado y, en los casos extremos, para conservar todo el campo de visión. Los prismáticos con un alivio ocular corto también pueden ser difíciles de usar en los casos en que es difícil mantenerlos firmes.
Distancia de enfoque cercanoEditar
La distancia de enfoque cercano es el punto más cercano que el prismático puede enfocar. Esta distancia varía entre unos 0,5 m y 30 m, dependiendo del diseño de los prismáticos. Si la distancia de enfoque cercano es corta con respecto al aumento, el binocular puede utilizarse también para ver detalles no visibles a simple vista.
OcularesEditar
Los oculares binoculares suelen estar formados por tres o más lentes en dos o más grupos. La lente más alejada del ojo del observador se denomina lente de campo y la más cercana al ojo, lente ocular. La configuración más común es la inventada en 1849 por Carl Kellner. En esta disposición, la lente ocular es un doblete acromático plano-concavo/doble convexo (la parte plana del primero está orientada hacia el ojo) y la lente de campo es un singlete doble convexo. En 1975 se desarrolló un ocular Kellner invertido en el que la lente de campo es un doblete acromático cóncavo/doble convexo y la lente ocular es un singlete doble convexo. El Kellner inverso proporciona un 50% más de alivio ocular y funciona mejor con relaciones focales pequeñas, además de tener un campo ligeramente más amplio.
Los prismáticos de gran campo suelen utilizar algún tipo de configuración Erfle, patentada en 1921. Estos tienen cinco o seis elementos en tres grupos. Los grupos pueden ser dos dobles acromáticos con un doble convexo entre ellos o pueden ser todos dobles acromáticos. Estos oculares tienden a no funcionar tan bien como los oculares Kellner a alta potencia porque sufren de astigmatismo e imágenes fantasma. Sin embargo, tienen lentes oculares grandes, un excelente alivio ocular y son cómodos de usar a potencias más bajas.