GalileiskEdit
Nästan från och med uppfinningen av teleskopet på 1600-talet tycks fördelarna med att montera två teleskop bredvid varandra för att få en binokulär syn ha undersökts. De flesta tidiga kikare använde Galileisk optik, det vill säga de använde en konvex objektivlins och en konkav okularlins. Den Galileiska konstruktionen har den fördelen att den ger en upprätt bild, men har ett smalt synfält och kan inte användas för mycket hög förstoring. Denna typ av konstruktion används fortfarande i mycket billiga modeller och i opera- eller teaterglasögon. Den galileiska konstruktionen används också i kirurgiska kikare och juvelerarlupor med låg förstoring, eftersom de kan vara mycket korta och ge en upprätt bild utan extra eller ovanliga optiker, vilket minskar kostnaderna och den totala vikten. De har också stora utgångspupiller, vilket gör centreringen mindre kritisk, och det smala synfältet fungerar bra i dessa tillämpningar. De monteras vanligtvis på en glasögonbåge eller anpassas på glasögon.
Kepleriansk optikRedigera
En förbättrad bild och högre förstoring uppnås i kikare som använder sig av kepleriansk optik, där bilden som bildas av objektivlinsen ses genom en positiv okulär lins (okular). Eftersom den keplerska konfigurationen ger en inverterad bild används olika metoder för att vända bilden rätt uppåt.
Upprättande av linserRedigera
I aprismatiska kikare med kepleriansk optik (som ibland kallades för ”tvillingteleskop”) har varje tub en eller två extra linser (relälins) mellan objektivet och okularet. Dessa linser används för att upprätta bilden. Kikarna med uppresande linser hade en allvarlig nackdel: de är för långa. Sådana kikare var populära på 1800-talet (till exempel G.& S. Merz modeller), men blev föråldrade kort efter att företaget Carl Zeiss introducerade förbättrade prismakikare på 1890-talet.
PrismEdit
Optiska prismor som lagts till i konstruktionen gjorde det möjligt att visa bilden rätt uppåt utan att det behövdes lika många linser och att instrumentets totala längd minskade, vanligen med hjälp av ett Porroprisma eller takprisma.
PorroEdit
Porroprismakikare är uppkallad efter den italienske optikern Ignazio Porro, som patenterade detta system för bildupprättning 1854. Systemet förfinades senare av andra tillverkare av kikare, särskilt Carl Zeiss på 1890-talet. Kikare av denna typ använder ett par Porroprismor i en Z-formad konfiguration för att upprätta bilden. Detta resulterar i breda kikare med objektivlinser som är väl åtskilda och förskjutna från okularen, vilket ger en bättre känsla av djup. Porroprismakonstruktioner har den extra fördelen att den optiska vägen viks så att kikarens fysiska längd är mindre än objektivets brännvidd. Porroprismakikare tillverkades på ett sådant sätt att en bild kunde upprättas på ett litet utrymme, och därför började kikare som använder sig av prismor på detta sätt.
RoofEdit
Kikare med takprisma kan ha dykt upp så tidigt som på 1870-talet i en konstruktion av Achille Victor Emile Daubresse. År 1897 började Moritz Hensoldt marknadsföra kikare med takprisma. De flesta takprismakikare använder antingen Abbe-Koenig-prisma (uppkallat efter Ernst Karl Abbe och Albert Koenig och patenterat av Carl Zeiss 1905) eller Schmidt-Pechan-prisma (uppfunnet 1899) för att upprätta bilden och vika den optiska banan. De har objektivlinser som ligger ungefär i linje med okularerna.
Roof-prismakonstruktioner skapar ett instrument som är smalare och mer kompakt än porroprismor. Det finns också en skillnad i bildens ljusstyrka. Porro-prismakikare kommer av naturliga skäl att ge en ljusare bild än Schmidt-Pechan takprismakikare med samma förstoring, objektivstorlek och optiska kvalitet, eftersom denna takprismakonstruktion använder sig av försilvrade ytor som minskar ljusgenomsläppligheten med 12 till 15 %. Takprismakonstruktioner kräver också snävare toleranser för inriktning av de optiska elementen (kollimation). Detta ökar kostnaderna eftersom konstruktionen kräver att de använder fasta element som måste ställas in på en hög grad av kollimation på fabriken. Kikare med porroprismor behöver ibland omjusteras för att få dem i kollimering. Den fasta inriktningen i takprismakonstruktioner innebär att kikaren normalt inte behöver omkollimeras.
Optiska parametrarRedigera
Kikare är vanligen konstruerade för specifika tillämpningar. Dessa olika konstruktioner kräver vissa optiska parametrar som kan anges på kikarens prismadäckplatta. Dessa parametrar är:
FörstoringEdit
Genom det första talet i en kikare (t.ex. 7×35, 8×50) är förstoringen förhållandet mellan objektivets brännvidd dividerat med okularets brännvidd. Detta ger kikarens förstoringseffekt (ibland uttryckt som ”diametrar”). En förstoringsfaktor på 7 ger till exempel en bild som är 7 gånger större än originalet sett från det avståndet. Den önskvärda förstoringsgraden beror på det avsedda användningsområdet, och i de flesta kikare är den en permanent, icke justerbar egenskap hos enheten (zoomkikare är undantaget). Handhållna kikare har vanligtvis förstoringar på mellan 7x och 10x, så de är mindre känsliga för effekterna av att skaka på händerna. En större förstoring leder till ett mindre synfält och kan kräva ett stativ för bildstabilitet. Vissa specialkikare för astronomi eller militärt bruk har förstoringar som sträcker sig från 15x till 25x.
ObjektivdiameterEdit
Objektivlinsdiametern, som anges som det andra numret i en kikarsiktebeskrivning (t.ex. 7×35, 8×50), bestämmer upplösningen (skärpan) och hur mycket ljus som kan samlas in för att bilda en bild. När två olika kikare har samma förstoring, samma kvalitet och en tillräckligt anpassad utgångspupill (se nedan) ger den större objektivdiametern en ”ljusare” och skarpare bild. En 8×40-kikare ger alltså en ”ljusare” och skarpare bild än en 8×25-kikare, även om båda förstorar bilden åtta gånger. De större frontlinserna i 8×40 ger också bredare ljusstrålar (utgångspupill) som lämnar okularen. Detta gör det bekvämare att titta med en 8×40 än med en 8×25. En 10×50-kikare är bättre än en 8×40-kikare när det gäller förstoring, skärpa och ljusflöde. Objektivdiameter uttrycks vanligen i millimeter. Det är vanligt att kategorisera kikare efter förstoringen × objektivdiametern, t.ex. 7×50. Mindre kikare kan ha en diameter på så lite som 22 mm; 35 mm och 50 mm är vanliga diametrar för fältkikare; astronomiska kikare har diametrar från 70 mm till 150 mm.
SynfältRedigera
Synfältet för en kikare beror på den optiska utformningen och är i allmänhet omvänt proportionellt mot förstoringsstyrkan. Det anges vanligen i ett linjärt värde, t.ex. hur många fot (meter) i bredd som kan ses på 1 000 yards (eller 1 000 m), eller i ett vinkelvärde för hur många grader som kan ses.
UtgångspupillRedigera
Kikare koncentrerar ljuset som samlas av objektivet till en stråle vars diameter, utgångspupillen, är objektivdiametern dividerad med förstoringsstyrkan. För maximal effektiv ljusinsamling och ljusaste bild, och för att maximera skärpan, bör utgångspupillen minst motsvara diametern på det mänskliga ögats pupill – ca 7 mm på natten och ca 3 mm på dagen, som minskar med åldern. Om ljuskäglan som strömmar ut ur kikaren är större än pupillen den går in i, slösas allt ljus som är större än pupillen bort. På dagtid är människans pupill vanligtvis utvidgad med cirka 3 mm, vilket är ungefär som utgångspupillen för en 7×21-kikare. En mycket större 7×50-kikare ger upphov till en ljuskägla som är större än pupillen som den går in i, och detta ljus kommer på dagtid att gå till spillo. En för liten utgångspupill kommer också att ge observatören en svagare bild, eftersom endast en liten del av näthinnans ljusinsamlande yta används. För tillämpningar där utrustning måste bäras (fågelskådning, jakt) väljer användarna mycket mindre (lättare) kikare med en utgångspupill som matchar deras förväntade irisdiameter så att de får maximal upplösning men inte bär på vikten av slöseri med bländare.
En större utgångspupill gör det lättare att placera ögat där det kan ta emot ljuset; det räcker med att placera ögat var som helst i den stora utgångspupillens ljuskäglor. Denna lätta placering bidrar till att undvika, särskilt i kikare med stort synfält, vinjettering, som ger betraktaren en bild med mörka kanter eftersom ljuset från dem delvis blockeras, och det innebär att bilden snabbt kan hittas, vilket är viktigt när man tittar på fåglar eller vilda djur som rör sig snabbt, eller för en sjöman på däck på en kastande båt eller ett fartyg. Kikare med smal utgångspupill kan också vara tröttande eftersom instrumentet måste hållas exakt på plats framför ögonen för att ge en användbar bild. Slutligen använder många människor sina kikare i skymningen, i molnigt väder och på natten, då deras pupiller är större. Därför är utgångspupillen på dagen inte en allmänt önskvärd standard. För komfort, användarvänlighet och flexibilitet i tillämpningar är större kikare med större utgångspupill tillfredsställande val även om deras kapacitet inte utnyttjas fullt ut på dagen.
ÖgonreliefRedigera
Ögonrelief är avståndet från den bakre okularlinsen till utgångspupillen eller ögonpunkten. Det är det avstånd som observatören måste placera sitt öga bakom okularet för att se en oskuren bild. Ju längre brännvidd okularet har, desto större är det potentiella ögonavståndet. Kikare kan ha en ögonfrihet som varierar från några millimeter till 2,5 centimeter eller mer. Ögonavståndet kan vara särskilt viktigt för glasögonbärare. Ögat hos en glasögonbärare befinner sig vanligtvis längre bort från ögonstycket, vilket gör det nödvändigt med ett längre ögonavstånd för att undvika vinjettering och, i extrema fall, för att bevara hela synfältet. Kikare med kort ögonavstånd kan också vara svåra att använda i fall där det är svårt att hålla dem stadigt.
Nära fokusavståndRedigera
Nära fokusavstånd är den närmaste punkt som kikaren kan fokusera på. Detta avstånd varierar från cirka 0,5 m till 30 m, beroende på kikarens utformning. Om närfokusavståndet är kort i förhållande till förstoringen kan kikaren användas även för att se detaljer som inte är synliga med blotta ögat.
OkularerRedigera
Binokulära okularer består vanligtvis av tre eller fler linselement i två eller flera grupper. Den lins som ligger längst bort från betraktarens öga kallas fältlins och den som ligger närmast ögat kallas ögonlins. Den vanligaste konfigurationen är den som uppfanns 1849 av Carl Kellner. I detta arrangemang är ögonlinsen en plano-konkav/dubbelkonvex akromatisk dubblering (den platta delen av den förstnämnda är vänd mot ögat) och fältlinsen är en dubbelkonvex singel. Ett omvänt Kellner-okular utvecklades 1975 och i det är fältlinsen en dubbelkonkav/dubbelkonvex akromatisk doublett och ögonlinsen är en dubbelkonvex singel. Det omvända Kellner-objektivet ger 50 % mer ögonfrihet och fungerar bättre med små brännviddsförhållanden samt har ett något bredare fält.
Vidfältskikare använder vanligtvis någon form av Erfle-konfiguration, som patenterades 1921. Dessa har fem eller sex element i tre grupper. Grupperna kan vara två akromatiska dubbletter med en dubbel konvex singel mellan dem eller kan alla vara akromatiska dubbletter. Dessa okular tenderar att inte fungera lika bra som Kellner-okular vid hög effekt eftersom de lider av astigmatism och spökbilder. De har dock stora ögonlinser, utmärkt ögonfrihet och är bekväma att använda vid lägre effekt.