GalileanEdit
Almost from the invention of the telescope in the 17th century the advantages of mounting two of them side by side for binocular vision seems to have been explored. A maioria dos primeiros binóculos usava ótica galiléia; ou seja, eles usavam uma objetiva convexa e uma lente ocular côncava. O desenho Galileu tem a vantagem de apresentar uma imagem erecta, mas tem um campo de visão estreito e não é capaz de uma ampliação muito alta. Este tipo de construção ainda é usado em modelos muito baratos e em óculos de ópera ou de teatro. O desenho Galileu também é utilizado em binóculos cirúrgicos e lupas de joalheiros de baixa ampliação, porque podem ser muito curtos e produzir uma imagem vertical sem ótica de montagem extra ou incomum, reduzindo as despesas e o peso total. Também têm grandes pupilas de saída, tornando a centralização menos crítica, e o campo de visão estreito funciona bem nessas aplicações. Estas são tipicamente montadas numa armação de óculos ou montadas à medida nos óculos.
Óptica KeplerianEdit
Uma imagem melhorada e com maior ampliação é conseguida nos binóculos que utilizam a óptica Keplerian, onde a imagem formada pela lente objectiva é vista através de uma lente ocular positiva (ocular). Como a configuração Keplerian produz uma imagem invertida, são usados diferentes métodos para virar a imagem para cima.
Erecting lensesEdit
Em binóculos aprismáticos com óptica Keplerian (que às vezes foram chamados de “telescópios duplos”) cada tubo tem uma ou duas lentes adicionais (lente de relé) entre a objetiva e a ocular. Estas lentes são usadas para erguer a imagem. Os binóculos com lentes de montagem tinham uma séria desvantagem: são muito longos. Tais binóculos eram populares nos anos 1800 (por exemplo, modelos G.& S. Merz), mas tornaram-se obsoletos pouco depois que a empresa Carl Zeiss introduziu binóculos com prisma melhorado nos anos 1890s.
PrismEdit
Prismas ópticos adicionados ao desenho permitiram a exibição da imagem da maneira correta para cima sem precisar de tantas lentes, e diminuindo o comprimento total do instrumento, tipicamente usando um prisma Porro ou prismas de teto.
PorroEdit
Os binóculos de prisma Porro têm o nome do oculista italiano Ignazio Porro, que patenteou este sistema de montagem de imagem em 1854. Este sistema foi posteriormente aperfeiçoado por outros fabricantes de binóculos, nomeadamente a empresa Carl Zeiss, na década de 1890. Binóculos deste tipo usam um par de prismas Porro em forma de Z para erguer a imagem. Isto resulta em binóculos largos, com lentes objetivas bem separadas e deslocadas das oculares, dando uma melhor sensação de profundidade. Os desenhos dos prismas porro têm a vantagem adicional de dobrar o percurso óptico para que o comprimento físico dos binóculos seja menor que o comprimento focal da objetiva. Os binóculos em prisma porro foram feitos de forma a erguer uma imagem num pequeno espaço, assim os binóculos com prismas começaram desta forma.
RoofEdit
Binoculares usando prismas de telhado podem ter aparecido já na década de 1870 em um projeto de Achille Victor Emile Daubresse. Em 1897 Moritz Hensoldt começou a comercializar os binóculos com prismas de telhado. A maioria dos binóculos com prismas de telhado usam o prisma Abbe-Koenig (nomeado após Ernst Karl Abbe e Albert Koenig e patenteado por Carl Zeiss em 1905) ou o prisma Schmidt-Pechan (inventado em 1899) para erguer a imagem e dobrar o caminho óptico. Eles têm lentes objetivas que estão aproximadamente em uma linha com as oculares.
Designs de prismas de teto criam um instrumento que é mais estreito e mais compacto do que os prismas Porro. Há também uma diferença no brilho da imagem. Os binóculos Porro-prismas produzem inerentemente uma imagem mais brilhante do que os binóculos Schmidt-Pechan roof-prism com a mesma ampliação, tamanho da objectiva e qualidade óptica, porque este desenho de roof-prism emprega superfícies prateadas que reduzem a transmissão de luz em 12% a 15%. Os projetos de prismas de telhado também requerem tolerâncias mais rigorosas para o alinhamento de seus elementos ópticos (colimação). Isto aumenta as suas despesas, uma vez que o desenho exige que utilizem elementos fixos que precisam de ser colocados num elevado grau de colimação na fábrica. Os binóculos de prismas porro necessitam ocasionalmente que os seus conjuntos de prismas sejam realinhados para os levar à colimação. O alinhamento fixo em desenhos de prismas de telhado significa que os binóculos normalmente não necessitarão de re-colimação.
Parâmetros ópticosEditar
Os binóculos são normalmente desenhados para aplicações específicas. Estes diferentes desenhos requerem certos parâmetros ópticos que podem ser listados na placa de cobertura do prisma dos binóculos. Esses parâmetros são:
AmpliaçãoEditar
Dado como primeiro número numa descrição binocular (por exemplo, 7×35, 8×50), a ampliação é a proporção da distância focal da objetiva dividida pela distância focal da ocular. Isto dá o poder de ampliação dos binóculos (às vezes expressos como “diâmetros”). Um factor de ampliação de 7, por exemplo, produz uma imagem 7 vezes maior do que a imagem original vista a partir dessa distância. A quantidade desejável de ampliação depende da aplicação pretendida, e na maioria dos binóculos é uma característica permanente e não ajustável do dispositivo (os binóculos com zoom são a excepção). Os binóculos de mão normalmente têm ampliações que variam de 7x a 10x, por isso serão menos susceptíveis aos efeitos do aperto de mão. Uma ampliação maior leva a um campo de visão menor e pode exigir um tripé para a estabilidade da imagem. Alguns binóculos especializados para uso astronômico ou militar têm ampliações que variam de 15x a 25x.
Diâmetro da objetivaEditar
Dado como segundo número em uma descrição binocular (por exemplo, 7×35, 8×50), o diâmetro da objetiva determina a resolução (nitidez) e quanta luz pode ser coletada para formar uma imagem. Quando dois binóculos diferentes têm a mesma ampliação, qualidade igual e produzem uma pupila de saída suficientemente compatível (ver abaixo), o diâmetro maior da objetiva produz uma imagem “mais brilhante” e mais nítida. Uma 8×40, então, produzirá uma imagem “mais brilhante” e mais nítida do que uma 8×25, mesmo que ambas ampliem a imagem oito vezes. As lentes frontais maiores no 8×40 também produzem feixes de luz mais largos (pupila de saída) que deixam as oculares. Isto torna mais confortável ver com uma 8×40 do que com uma 8×25. Um par de binóculos 10×50 é melhor do que um par de binóculos 8×40 para ampliação, nitidez e fluxo luminoso. O diâmetro da objetiva é geralmente expresso em milímetros. É costume categorizar os binóculos pela ampliação × o diâmetro da objetiva; por exemplo, 7×50. Binóculos menores podem ter um diâmetro tão baixo quanto 22 mm; 35 mm e 50 mm são diâmetros comuns para binóculos de campo; binóculos astronômicos têm diâmetros que variam de 70 mm a 150 mm.
Campo de visãoEditar
O campo de visão de um par de binóculos depende do seu desenho óptico e, em geral, é inversamente proporcional à potência da lupa. Normalmente é notado em um valor linear, como quantos pés (metros) de largura serão vistos a 1.000 jardas (ou 1.000 m), ou em um valor angular de quantos graus podem ser vistos.
Pupila de saídaEditar
Binoculares concentram a luz reunida pela objetiva em um feixe, do qual seu diâmetro, a pupila de saída, é o diâmetro da objetiva dividido pela potência de ampliação. Para obter a máxima captação de luz eficaz e a imagem mais brilhante, e para maximizar a nitidez, a pupila de saída deve ser pelo menos igual ao diâmetro da pupila do olho humano – cerca de 7 mm à noite e cerca de 3 mm durante o dia, diminuindo com a idade. Se o cone de luz que sai dos binóculos for maior do que a pupila para onde vai, qualquer luz maior do que a pupila é desperdiçada. Durante o dia, a pupila humana é tipicamente dilatada cerca de 3 mm, que é aproximadamente a pupila de saída de um binóculo 7×21. Binóculos 7×50 muito maiores produzem um cone de luz maior do que a pupila que está entrando, e esta luz será, durante o dia, desperdiçada. Uma pupila de saída muito pequena também apresentará um observador com uma visão mais fraca, uma vez que apenas uma pequena porção da superfície de recolha de luz da retina é utilizada. Para aplicações onde o equipamento deve ser transportado (observação de aves, caça), os utilizadores optam por binóculos muito mais pequenos (mais leves) com uma pupila de saída que corresponda ao seu diâmetro de íris esperado para que tenham a resolução máxima mas não carreguem o peso da abertura desperdiçada.
Uma pupila de saída maior facilita a colocação do olho onde pode receber a luz; em qualquer parte do grande cone de saída da pupila de luz serve. Esta facilidade de colocação ajuda a evitar, especialmente em grandes binóculos de campo de visão, a vinheta, que traz ao espectador uma imagem com as bordas escurecidas, porque a luz proveniente deles está parcialmente bloqueada, e significa que a imagem pode ser encontrada rapidamente, o que é importante quando se olha para aves ou animais de caça que se movem rapidamente, ou para um marinheiro no convés de um barco ou navio. Os binóculos de pupilas de saída estreita também podem ser fatigantes porque o instrumento deve ser mantido exatamente no lugar à frente dos olhos para fornecer uma imagem útil. Finalmente, muitas pessoas usam seus binóculos ao anoitecer, em condições nubladas e à noite, quando suas pupilas são maiores. Assim, a pupila de saída diurna não é um padrão universalmente desejável. Para conforto, facilidade de uso e flexibilidade nas aplicações, binóculos maiores com pupilas de saída maiores são escolhas satisfatórias mesmo que a sua capacidade não seja totalmente utilizada durante o dia.
Alívio dos olhosEditar
Alívio dos olhos é a distância da lente ocular traseira até à pupila de saída ou ao ponto ocular. É a distância a que o observador deve posicionar o seu olho atrás da ocular para ver uma imagem sem sinais. Quanto maior for a distância focal da ocular, maior será o potencial alívio ocular. Os binóculos podem ter um relevo ocular que varia de alguns milímetros a 2,5 centímetros ou mais. O alívio ocular pode ser particularmente importante para os usuários de óculos. O olho de um usuário de óculos está tipicamente mais distante da peça ocular, o que requer um alívio ocular mais longo para evitar vinhetas e, nos casos extremos, para conservar todo o campo de visão. Os binóculos com um alívio ocular curto também podem ser difíceis de usar nos casos em que é difícil mantê-los estáveis.
Distância focal próximaEditar
A distância focal próxima é o ponto mais próximo em que o binóculo pode focar. Esta distância varia de cerca de 0,5 m a 30 m, dependendo do desenho dos binóculos. Se a distância de focagem próxima é curta em relação à ampliação, o binóculo também pode ser usado para ver detalhes não visíveis a olho nu.
EyepiecesEdit
A ocularinocular consiste geralmente em três ou mais elementos de lente em dois ou mais grupos. A lente mais afastada do olho do observador é chamada de lente de campo e a mais próxima do olho é a lente do olho. A configuração mais comum é a inventada em 1849 por Carl Kellner. Nesta configuração, a lente ocular é uma lente plano-concava/ duplo convexo duplo acromático doublet (a parte plana da primeira voltada para o olho) e a lente de campo é um duplo convexo singlet. Uma ocular Kellner invertida foi desenvolvida em 1975 e nela a lente de campo é um duplo côncavo/ duplo convexo acromático duplo double doublet e a lente ocular é um duplo convexo singlet. A Kellner invertida proporciona 50% mais alívio ocular e funciona melhor com pequenas relações focais, além de ter um campo ligeiramente mais amplo.
Binóculos de campo lateral normalmente utilizam algum tipo de configuração Erfle, patenteada em 1921. Estes têm cinco ou seis elementos em três grupos. Os grupos podem ser dois duplos acromáticos com um duplo convexo simples entre eles ou podem ser todos duplos acromáticos. Estas oculares tendem a não funcionar tão bem como as oculares Kellner de alta potência porque sofrem de astigmatismo e imagens fantasmas. No entanto, têm lentes grandes, excelente alívio ocular e são confortáveis de usar em potências mais baixas.