поле зрения оптического прибора

Диаметр линз объектива определяет размер входного светового потока в оптическую систему. Чем больше линзы объектива, тем больше в прибор попадает света. Однако размер линз не определяет размер поля зрения.

Диаметр выходного зрачка определяется за счет диаметра линз объектива и увеличения прибора. Если вы посмотрите на окуляр с расстояния 30 см. выходной зрачок будет виден как яркий диск.

для расчета диаметра выходного зрачка нужно поделить диаметр линз объектива на увеличение (в числовом значении)

чем больше выходной зрачок тем больше света поступает на глаз*

Фактор сумерек описывает производительность оптической системы в условиях слабой освещенности. Заявление » чем выше сумеречное число, тем лучше пригодность оптики для сумерек » правдиво лишь в том случае если выходной зрачок больше или по крайней мере такой же большой как человеческий глаз. Зрачок человека может быть открыт на прим.8 мм. Чем мы становимся старше, тем меньше наши глаза «пластичны» в настройке к свету, что определяет нашу возможность видеть в сумерках или ночью. *Поэтому выходной зрачок не всегда может быть полностью использован.

Для вычисления сумрачного числа есть формула: корень из ( кратности (увеличения) умноженной (Х) на диаметр линз объектива )

Заметка: Зрительные трубы могут иметь очень высокие показатели сумеречного числа из-за большого увеличения и диаметров линз объектива. Но при использовании на высоких кратностях их малый выходной зрачок может помешать их эффективному использованию в сумерках

Источник

Оптика без тайн

Охотники предъявляют к биноклям жёсткие и часто противоречивые требования. Надёжность, компактность, высокая светосила, большое увеличение и светопропускание, точная передача формы объекта

Бинокль нужен для того, чтобы увидеть дичь на предельном расстоянии в местах кормежки или дневки, обнаружить затаившуюся дичь, а также разобрать, кто призывно машет вам рукой с противоположного берега озера. Кстати, никогда не используйте для этого оптический прицел.

Между кратностью бинокля и его пригодностью существует обратная зависимость. Если оценивать бинокли по десятибалльной шкале, то шестикратный бинокль получит 10 баллов, семикратный – 9, восьмикратный – 8, девятикратный – 7, десятикратный – 6, одиннадцатикратный – 5 и двенадцатикратный – 4. Бинокли с 15-, 16-, и 20-кратным увеличением являются наименее практичными. Не следует, однако, делать вывод, что эти бинокли вообще бесполезны. Но учитывая их размеры и вес, а также определенные неудобства в обращении с ними на охоте, следует отнести их к оптическим наблюдательным приборам специального назначения.

Конечно, все зависит от того, для какой цели приобретается бинокль. Если бинокль нужен вам для того, чтобы получше рассмотреть замеченную вами невооруженным глазом дичь, то в данном случае для вас оптимально подойдет девяти- или десятикратный бинокль. И, наоборот, если вам необходимо осмотреть большую площадь, где по вашему мнению может быть дичь, то предпочтительнее использовать шести- или семикратный бинокль.

КРАТНОСТЬ

В письме в редакцию наш читатель из Курской области спрашивает, почему качество «картинки» в семикратном «цейсовском» бинокле 50-х годов выше качества недавно приобретенного им бинокля с кратностью 70-х китайского производства. Следует ли понимать так, что «старая» и «новая» кратность соотносятся 1:10, интересуется он. Нет, кратность от времени выпуска оптического прибора не зависит, а о факторах, влияющих на качество изображения, поговорим ниже.

Прежде чем говорить о кратности, нужно дать ее определение, раз возникают подобные вопросы. Применительно к оптическим приборам кратностью принято называть отношение величины предмета, видимого через оптический прибор, к величине предмета, видимого невооруженным глазом. Это соотношение имеет цифровое выражение и имеет следующий вид, например 7Х. Число обозначает, во сколько раз видимое через оптический прибор изображение предмета больше данного предмета, видимого невооруженным глазом. Если вы купили бинокль, имеющий маркировку 7х35, то цифра 7 обозначает кратность бинокля, а 35 – диаметр объектива в миллиметрах.

Кратность увеличения – очень важный показатель. Но не следует полагать, что раз кратность так важна, то, чем она выше, тем лучше. Мне кажется, что следующий пример является достаточно показательным. Вы увидели лося на расстоянии 25 метров и если на таком расстоянии вы воспользуетесь десятикратным биноклем, то сможете четко увидеть выражение и цвет глаз зверя и ничего кроме этого. Но если на охоте в сопках вы увидите того же лося на расстоянии в два километра на противоположном склоне, то какой бы кратности бинокль вы не использовали, он все равно окажется практически бесполезным.

ВЫХОДНОЙ ЗРАЧОК

Что такое выходной зрачок и что мы знаем о нем? Если вы возьмете оптический прибор (бинокль, зрительную трубу, оптический прицел) и удалите его от глаза на расстояние вытянутой руки и направите на источник света, то вы увидите небольшое световое пятно. Оно называется выходной зрачок потому, что свет, проходящий через оптический прибор, выходит именно через него. Выходной зрачок расположен таким образом, чтобы обеспечить максимальное поле зрения.

Выходной зрачок можно в определенной степени сравнить с окном, через которое глаз видит увеличенное изображение предмета, созданное оптической системой, – изображение, увидеть которое иным путем не представляется возможным.

Для того чтобы определить величину выходного зрачка в миллиметрах, необходимо разделить диаметр объектива на значение кратности увеличения. Например, бинокль с маркировкой 7х35 будет иметь диаметр выходного зрачка 5 мм.

Предпочтительно, чтобы диаметр выходного зрачка вашего бинокля превышал диаметр зрачка глаза в момент пользования. Это условие весьма существенно, так как диаметр зрачка человеческого глаза не является постоянным, а изменяется в зависимости от уровня освещенности.

Минимальный размер выходного зрачка у биноклей с маркировкой 8х20 или 10х25 равняется 2,5 мм. Другую крайность представляют собой бинокли с диаметром выходного зрачка свыше 7 мм. Это, по моему мнению, излишество, так как даже в условиях самой низкой освещенности диаметр зрачка глаза не превышает 7 мм. Величина диаметра выходного зрачка имеет большое значение еще и потому, что он определяет светосилу вашего бинокля. При сравнении различных моделей биноклей сравнивают площади их выходных зрачков, т.е. при увеличении выходного зрачка вдвое относительная яркость увеличится в четыре раза. Так, у бинокля 8х40 при выходном зрачке 5 мм относительная яркость будет в четыре раза превышать относительную яркость бинокля 8х20.

Как видите, отчетливо прослеживается связь между диаметром выходного зрачка и преимуществами биноклей с невысокой кратностью. При прочих равных условиях бинокли с невысокой кратностью имеют выходные зрачки большего диаметра, что является определенным преимуществом. Сравнивая практически идентичные по весу и размеру бинокли 7х35 и 9х35, мы увидим, что диаметр объектива у них один и тот же – 35 мм, однако диаметр выходного зрачка различается – 5 мм и 3,88 мм (соответственно светосила равняется – 25 и 15,1) и, таким образом, получаем, что бинокль 7х35 пропускает на 66% больше света. В письме в редакцию другой наш читатель спрашивал нас, почему его не удовлетворяет качество китайского бинокля 10х20, купленного им в палатке на вокзале. Надеюсь, что этот вопрос теперь снят.

Безусловно, можно купить бинокль с высокой кратностью увеличения и при этом с большим диаметром выходного зрачка, но в этом случае вам придется мириться с его большим весом и размерами, а вы и сами знаете, что порой, собираясь на охоту, наберешь с собой столько вещей, что даже пуговица на штанах начинает тянуть. Чтобы не быть голословным, приведу несколько примеров. Предположим, вам необходим бинокль с выходным зрачком 7 мм, что дает вам возможность пользоваться им даже в сумерках. Так, бинокль 6х42 имеет небольшие габариты и весит порядка 800 граммов. Бинокли 7х50 имеют гораздо большие размеры и весят от 1200 до 1700 граммов, а бинокли 10х70 весят от 2 до 2,5 кг, а об их размерах я предпочту не упоминать. Речь, конечно, идет о биноклях известных производителей.
Большой диаметр выходного зрачка имеет преимущества в следующих ситуациях. Когда вы смотрите в бинокль, то не исключена ситуация, когда ваши зрачки смещены относительно оптической оси, проходящей через центр выходного зрачка. Это сужает поле зрения. Большой диаметр выходного зрачка позволяет снизить отрицательные последствия вышеназванной ситуации.

ПОЛЕ ЗРЕНИЯ

Когда мы пользуемся каким-либо оптическим прибором (в нашем случае биноклем) с определенной кратностью увеличения, то обнаруживаем, что, поднеся его к глазам, мы видим лишь участок местности, которую мы только что воспринимали панорамно. Ширина поля зрения может измеряться в различных единицах (в зависимости от того, в какой стране был сделан купленный вами бинокль) – в футах на 100 или 1000 ярдов, метрах на 1000 метров или угловых градусах. Угловой градус равняется 5,23 фута на 100 ярдов, 52,36 фута на 1000 ярдов или 17,45 м на 1000 метров. Ширина поля зрения связана обратно пропорциональной зависимостью с кратностью, т.е. с увеличением кратности ширина поля зрения уменьшается.

Говоря о поле зрения, нельзя не упомянуть и о такой характеристике оптических приборов, как глубина резкости. Этот термин хорошо знаком фотолюбителям, но он не менее важен и для тех, кто пользуется биноклем. Когда вы фокусируете бинокль на каком-либо предмете, вы стараетесь добиться максимальной четкости изображения данного предмета. Но помимо данного предмета, и другие предметы, находящиеся ближе или дальше его, но на определенном расстоянии от выбранной вами точки, также будут иметь резкое изображение. Глубина резкости зависит от целого ряда факторов, включая расстояние до объекта, диаметр выходного зрачка и, безусловно, кратность. В биноклях глубина резкости обратно пропорциональна кратности увеличения, чем выше кратность, тем меньше глубина резкости.

Большая глубина резкости важна уже потому, что дает возможность, не меняя фокусировки, осмотреть большую площадь и повышает ваши шансы увидеть затаившуюся дичь. Например, в 100 метрах от вас вы увидели хорошего рогача, вы пользуетесь биноклем, чтобы получше разглядеть его, а в каких-нибудь 30 метрах от вас за негустым кустарником лежит просто выставочный экземпляр. Вы сможете обнаружить его только в том случае, если изображение будет резким, т.е. окажется в зоне глубины резкости вашего бинокля, а эта характеристика связана, как мы знаем, с кратностью увеличения. Исходя из опыта, можно сказать, что если вы будете пользоваться шестикратным, а не десятикратным биноклем, то ваши шансы заметить второго оленя возрастут втрое.

Следует хотя бы вкратце упомянуть о некоторых особенностях зрения человека. Глаз представляет собой уникальный оптический прибор, обеспечивающий поле зрения 150°. Известно, что изображение формируется на сетчатке глаза. Но лишь центральная часть сетчатки, расположенная непосредственно за хрусталиком, отличается высокой способностью к цветоразличению и разрешению. Для охотников важно то, что, обладая широким полем зрения, мы способны обнаруживать затаившуюся дичь только центральной частью сетчатки, а вот движущиеся объекты можем воспринимать всем полем зрения.

РАЗРЕШЕНИЕ

Разрешение – это характеристика оптических приборов (и глаза в том числе), благодаря которой мы можем различать мелкие детали изображения. Предел разрешения невооруженного человеческого глаза – одна угловая минута (60 секунд), в случае использования бинокля эта величина равняется частному от деления одной угловой минуты на кратность увеличения бинокля, т.е., имея шестикратный бинокль, мы способны различать предметы, чьи размеры превышают 10 угловых секунд, а с десятикратным – 6 угловых секунд. Насколько важно преимущество в 4 угловые секунды? Судите сами: на расстоянии в 90 метров 4 угловые секунды составят 1,8 мм. К тому же атмосферные явления, например туман и конвекционные потоки воздуха, сводят на нет преимущества, полученные от применения биноклей с высокой кратностью увеличения.

При выборе бинокля не гонитесь за высокой кратностью, а вот глубина резкости и светосила должны быть по возможности большими. И еще – берегите глаза, не покупайте бинокли сомнительного качества.

Источник

astro-talks

форум для любителей астрономии

Базовые характеристики оптических приборов

Модератор: Ernest

Базовые характеристики оптических приборов

Сообщение Ernest » 02 ноя 2009, 11:17

Фокусное расстояние

или в обратном угловой размер предмета φ (радианы, градусы, минуты, секунды) который на приемнике имеет линейный размер y в мм:
φ (рад) = y/f’, (1.a)
φ°= 57.3*y/f’, (1.b)
φ’ = 57.3*60*y/f’ или примерно 3500*dy/f (1.c)
φ»= 57.3*60*60*y/f’ или примерно 200000*dy/f[/b] (1.d)

*) В расчетной оптике величины относящиеся к пространству изображений (например заднее фокусное расстояние, задний фокус, размер изображения и т.д.) снабжают апострофом: f’, F’, y’ для того, чтобы отличать от точек и величин относящихся к пространству предметов: f, F, y.

Доступные поля зрения в телескопах
с разными фокусными расстояниями

Апертура

Зависимость проницания (M) и
разрешения (ф») от апертуры
телескопа (D в дюймах и мм)

В телескопе входная и выходная апертуры связаны между собой простым соотношением:

В объективе (фотообъективе, объективе телескопа) соотношение меняется:

Зрачки

Разрешение

Относительное отверстие и фокусное расстояние

Поле зрения/изображения

или с хорошим приближением:

Часто для определения видимого поля зрения 2W телескопа используют прием «остановки часовика». Измеряют время t в секундах, за которое достаточно яркая звезда пересечет поле зрения по диаметру от одного края до другого, при остановленном часовом механизме. Тогда поле зрения в угловых минутах определяется следующим образом

Увеличение

Г = f’об/f’ок ≃ D/D’ ≃ 2W’/2W, (11)

Источник