Binoculares

Un típico Porro prisma binocular de diseño.

Los telescopios binoculares, o binoculares (también conocidos como gafas de campo), son dos telescopios idénticos o simétricos montados uno al lado del otro y alineados para apuntar con precisión en la misma dirección, lo que permite al espectador usar ambos ojos (visión binocular) cuando observa objetos distantes. La mayoría son de tamaño para ser sostenidos con ambas manos, aunque hay tipos mucho más grandes.

A diferencia de un telescopio monocular, los binoculares proporcionan a los usuarios una imagen tridimensional: Las dos vistas, presentadas desde puntos de vista ligeramente diferentes para cada uno de los ojos del espectador, se fusionan para producir una única vista percibida con una sensación de profundidad, lo que permite estimar las distancias. No hay necesidad de cerrar u obstruir un ojo para evitar confusiones, como es habitual con los telescopios monoculares. Cuando se usan binoculares de mano, las dos manos y la cabeza forman una plataforma estable de tres puntos, con menos tendencia a temblar que con un instrumento de un solo ojo.

Los binoculares son utilizados regularmente por observadores de aves, cazadores, agrimensores y turistas que aprecian paisajes distantes. También pueden ser utilizados por los fanáticos de los deportes y los asistentes al teatro. A menudo son utilizados por el personal militar.

diseño Óptico

Galileo binoculares.

Binoculares galileanos

Casi desde la invención del telescopio en el siglo XVII, las ventajas de montar dos de ellos uno al lado del otro para la visión binocular parecen haber sido exploradas. La mayoría de los primeros binoculares usaban óptica galileana; es decir, usaban un objetivo convexo y una lente ocular cóncava. El diseño galileo tiene la ventaja de presentar una imagen erguida, pero tiene un campo de visión estrecho y no es capaz de un aumento muy alto. Este tipo de construcción todavía se usa en modelos muy baratos y en «gafas de ópera» o gafas de teatro.

Porro prismáticos con prisma

Doble Porro prisma de diseño.

Los binoculares de este tipo, que llevan el nombre del óptico italiano Ignazio Porro, que patentó este sistema de erección de imágenes en 1854, y posteriormente perfeccionado por fabricantes como Carl Zeiss en la década de 1890, utilizan un prisma de Porro en una configuración de doble prisma en forma de Z para erigir la imagen. Esta característica da como resultado binoculares anchos, con lentes objetivos bien separados pero separados de los oculares. Los diseños de prisma de Porro tienen la ventaja adicional de plegar la trayectoria óptica para que la longitud física de los binoculares sea menor que la distancia focal del objetivo y el espaciado más amplio de los objetivos proporcione una mejor sensación de profundidad.

Prisma de techo binoculares

Diseño de «prisma de techo» Abbe-Koenig

Binoculares que usan prismas de techo pueden haber aparecido ya en la década de 1880 en un diseño de Achille Victor Emile Daubresse. 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 la trayectoria óptica. Son más estrechos, más compactos y más caros que los que usan prismas de Porro. Tienen lentes objetivas que están aproximadamente en línea con los oculares.

Prismas de porro vs. de techo

Además de la diferencia de precio y portabilidad mencionada anteriormente, estos dos diseños tienen efectos sobre los reflejos y el brillo. Los binoculares de prisma de porro producirán inherentemente una imagen intrínsecamente más brillante que los binoculares de prisma de techo del mismo aumento, tamaño objetivo y calidad óptica, ya que se absorbe menos luz a lo largo de la trayectoria óptica. Sin embargo, a partir de 2005, la calidad óptica de los mejores prismáticos de techo con procesos de recubrimiento actualizados, como los utilizados en los modelos Schmidt-Pechan, es comparable con las mejores gafas Porro, y es posible que los prismas de techo dominen el mercado de prismáticos portátiles de alta calidad. Los principales fabricantes ópticos europeos (Leica, Zeiss, Swarovski) han descontinuado sus líneas Porro, y los fabricantes japoneses (Nikon, Fujinon y otros) pueden seguir su ejemplo.

Parámetros ópticos

Parámetros enumerados en la placa de cubierta del prisma que describen un binocular de aumento de 7 potencias con un diámetro de objetivo de 50 mm y un campo de visión de 113 m (372 pies) a 1000 yardas (1000 m).

Los binoculares se diseñan generalmente para la aplicación específica para la que están destinados. Esos diseños diferentes crean ciertos parámetros ópticos (algunos de los cuales pueden estar listados en la placa de cubierta del prisma del binocular). Estos parámetros son:

Aumento: La relación de la distancia focal del ocular dividida en la distancia focal del objetivo da la potencia de aumento lineal de los binoculares (a veces expresada como «diámetros»). Un aumento de factor 7, por ejemplo, produce una imagen como si estuviera siete veces más cerca del objeto. La cantidad de aumento depende de la aplicación para la que están diseñados los binoculares. Los binoculares de mano tienen aumentos más bajos, por lo que serán menos susceptibles a sacudirse. Un aumento más grande conduce a un campo de visión más pequeño.

Diámetro del objetivo: El diámetro de la lente del objetivo determina cuánta luz se puede reunir para formar una imagen. Por lo general, se expresa en milímetros.

Es habitual clasificar los binoculares por el aumento × el diámetro del objetivo; por ejemplo, 7×50.

Campo de visión – El campo de visión de los binoculares está determinado por su diseño óptico. Por lo general, está anotado 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 salida: Los binoculares concentran la luz recogida por el objetivo en un haz, la pupila de salida, cuyo diámetro es el diámetro del objetivo dividido por la potencia de aumento. Para una captación de luz máxima y eficaz y una imagen más brillante, la pupila de salida debe ser igual al diámetro del iris completamente dilatado del ojo humano, aproximadamente 7 mm, reduciéndose con la edad. La luz recogida por una pupila de salida más grande se desperdicia. Para el uso diurno, una pupila de salida de 3 mm, que coincida con la pupila contraída del ojo, es suficiente. Sin embargo, una pupila de salida más grande facilita la alineación del ojo y evita que el viñeteado oscuro se entrometa desde los bordes.

Alivio ocular: El alivio ocular es la distancia desde la lente del ocular trasero hasta donde se forma la imagen. Determina la distancia que el observador debe colocar su ojo detrás del ocular para ver una imagen sin distintivos. Cuanto mayor sea la distancia focal del ocular, mayor será el relieve ocular. Los binoculares pueden tener un alivio ocular que oscila entre unos pocos milímetros y 2.5 centímetros o más. El alivio de los ojos puede ser particularmente importante para los usuarios de anteojos. El ojo de un usuario de anteojos suele estar más lejos de la pieza ocular, lo que requiere un alivio ocular más largo para poder ver todo el campo de visión. Los binoculares con alivio ocular corto también pueden ser difíciles de usar en casos en los que es difícil mantenerlos estables.

Revestimientos ópticos

Binoculares de la Marina de los Estados Unidos

Dado que los binoculares pueden tener dieciséis superficies de aire a vidrio. Con la pérdida de luz en cada superficie, los recubrimientos ópticos pueden afectar significativamente la calidad de imagen. Cuando la luz golpea una interfaz entre dos materiales de diferente índice de refracción (por ejemplo, en una interfaz de aire-vidrio), parte de la luz se transmite, otra se refleja. En cualquier tipo de instrumento óptico formador de imágenes(telescopio, cámara, microscopio, etc.), lo ideal es que no se refleje la luz; en lugar de formar una imagen, la luz que llega al espectador después de ser reflejada se distribuye en el campo de visión y reduce el contraste entre la imagen verdadera y el fondo. La reflexión se puede reducir, pero no eliminar, aplicando recubrimientos ópticos a las interfaces. Cada vez que la luz entra o sale de un pedazo de vidrio, alrededor del 5 por ciento se refleja hacia atrás. Esta luz «perdida» rebota dentro de los binoculares, haciendo que la imagen sea confusa y difícil de ver. Los recubrimientos de lentes reducen efectivamente las pérdidas de reflexión, lo que finalmente da como resultado una imagen más brillante y nítida. Por ejemplo, los binoculares de 8×40 con buenos recubrimientos ópticos darán una imagen más brillante que los binoculares de 8×50 sin recubrimiento. La luz también se puede reflejar desde el interior del instrumento, pero es simple minimizar esto a proporciones insignificantes. El contraste también se mejora con un buen recubrimiento debido a la eliminación parcial de reflejos internos.

Un material clásico para el revestimiento de lentes es el fluoruro de magnesio; reduce los reflejos del 5 al 1 por ciento. Los recubrimientos de lentes modernos consisten en múltiples capas complejas y reflejan solo un 0,25 por ciento o menos para obtener una imagen con el máximo brillo y colores naturales. Para los prismas de techo, a veces se utilizan recubrimientos de desplazamiento antifásico que mejoran significativamente el contraste.La presencia de un revestimiento se denota típicamente en binoculares con los siguientes términos:

• Óptica recubierta: Una o más superficies recubiertas.
• Totalmente recubierto: Todas las superficies de aire a vidrio recubiertas. Sin embargo, las lentes de plástico, si se utilizan, pueden no estar recubiertas.
• Recubrimiento múltiple: Una o más superficies están recubiertas de múltiples capas.
• Totalmente multicapa: Todas las superficies de aire a vidrio están revestidas de múltiples capas.

El revestimiento de prisma con corrección de fase y el revestimiento de prisma dieléctrico son técnicas eficaces recientes (en 2005) para reducir los reflejos.

Diseño mecánico

Enfoque y ajuste

Los binoculares que se utilicen para ver objetos que no estén a una distancia fija deben tener una disposición de enfoque. Tradicionalmente, se han utilizado dos arreglos diferentes para proporcionar orientación. Los binoculares con» enfoque independiente » requieren que los dos telescopios se enfoquen de forma independiente ajustando cada ocular, cambiando así la distancia entre las lentes oculares y las objetivas. Los binoculares diseñados para uso intensivo de campo, como aplicaciones militares, tradicionalmente han utilizado enfoque independiente. Debido a que a los usuarios generales les resulta más conveniente enfocar ambos tubos con una acción de ajuste, un segundo tipo de binocular incorpora «enfoque central», que implica la rotación de una rueda de enfoque central. Además, uno de los dos oculares se puede ajustar aún más para compensar las diferencias entre los ojos del espectador (generalmente girando el ocular en su montura). Esto se conoce como dioptría. Una vez que se ha realizado este ajuste para un visor determinado, los binoculares se pueden volver a enfocar en un objeto a una distancia diferente utilizando la rueda de enfoque para mover ambos tubos juntos sin reajuste del ocular.

Binoculares con elementos internos visible

también Hay «focus-gratis» o «enfoque fijo» de los prismáticos. Tienen una profundidad de campo desde una distancia relativamente grande más cercana al infinito, y funcionan exactamente igual que un modelo de enfoque de la misma calidad óptica (o falta de ella) enfocado en la distancia media.

Los binoculares zoom, aunque en principio son una buena idea, generalmente se considera que no funcionan muy bien.

La mayoría de los binoculares modernos tienen una construcción de telescopio con bisagras que permite ajustar la distancia entre los oculares para acomodar a los espectadores con diferente separación de ojos. Esta característica de ajuste es deficiente en muchos binoculares más antiguos.

Estabilización de imagen

El movimiento se puede reducir mucho y utilizar aumentos más altos, con binoculares que utilizan tecnología de estabilización de imagen. Las partes del instrumento que cambien la posición de la imagen podrán mantenerse estables mediante giroscopios motorizados o mediante mecanismos motorizados accionados por detectores giroscópicos o inerciales, o podrán montarse de manera que se opongan y amortiguen los movimientos repentinos. La estabilización puede ser habilitada o deshabilitada por el usuario según sea necesario. Estas técnicas permiten que los binoculares de hasta 20× sean portátiles, y mejoran mucho la estabilidad de la imagen de los instrumentos de menor potencia. Hay algunas desventajas: La imagen puede no ser tan buena como los mejores binoculares no estabilizados cuando los binoculares estabilizados montados en trípode también tienden a ser más caros y pesados que los binoculares no estabilizados especificados de manera similar.

Alineación

Binoculares bien colimados, cuando se ven a través de ojos humanos y son procesados por un cerebro humano, deben producir una sola imagen circular, aparentemente tridimensional, sin indicación visible de que uno está viendo realmente dos imágenes distintas desde puntos de vista ligeramente diferentes. Apartarse del ideal causará, en el mejor de los casos, molestias vagas y fatiga visual, pero el campo de visión percibido será casi circular de todos modos. La convención cinematográfica utilizada para representar una vista a través de binoculares como dos círculos parcialmente superpuestos en forma de figura de ocho no es fiel a la vida.

La desalineación se soluciona mediante pequeños movimientos en los prismas, a menudo girando tornillos accesibles sin abrir los binoculares, o ajustando la posición del objetivo a través de anillos excéntricos integrados en la celda del objetivo. La alineación generalmente la realiza un profesional, aunque las instrucciones para verificar los binoculares en busca de errores de colimación y para colimarlos se pueden encontrar en Internet.

Aplicaciones

Binoculares que funcionan con monedas

Los binoculares de mano de uso general

Van desde pequeñas gafas de ópera galileanas de 3×10, utilizadas en teatros, hasta ampliación de 7 a 12 diámetros y objetivos de 30 a 50 mm para uso típico en exteriores. Predominan los modelos de prisma de Porro, aunque los observadores de aves y cazadores tienden a preferir, y están dispuestos a pagar, los modelos de prisma de techo más livianos pero más caros.

Muchas atracciones turísticas han instalado binoculares montados en pedestales que funcionan con monedas para permitir a los visitantes obtener una vista más cercana de la atracción. En el Reino Unido, 20 peniques a menudo dan un par de minutos de operación, y en los Estados Unidos, uno o dos cuartos dan entre uno y medio y dos minutos y medio.

Militar

Naval de los prismáticos.

Binoculares tienen una larga historia de uso militar. Los diseños galileanos fueron ampliamente utilizados hasta finales del siglo XIX, cuando dieron paso a los tipos de prisma de porro. Los binoculares construidos para militares en general son más resistentes que sus homólogos civiles. Por lo general, evitan arreglos de enfoque central más frágiles en favor de un enfoque independiente. Los conjuntos de prismáticos en binoculares militares pueden tener recubrimientos aluminizados redundantes en sus conjuntos de prismáticos para garantizar que no pierdan sus cualidades reflectantes si se mojan. Los binoculares militares de la era de la guerra fría a veces estaban equipados con sensores pasivos que detectaban emisiones activas de infrarrojos, mientras que los modernos generalmente están equipados con filtros que bloquean los rayos láser. Además, los binoculares diseñados para uso militar pueden incluir una retícula estadiamétrica en un ocular para facilitar la estimación del alcance.

Hay binoculares diseñados específicamente para uso civil y militar en el mar. Los modelos de mano serán de 5 a 7 veces, pero con conjuntos de prisma muy grandes combinados con oculares diseñados para brindar un generoso alivio para los ojos. Esta combinación óptica evita que la imagen se vigne o se oscurezca cuando los binoculares se lanzan y vibran en relación con el ojo del espectador. Los modelos grandes, de gran aumento, con objetivos grandes también se utilizan en montajes fijos.

Se han utilizado telémetros navales binoculares muy grandes (hasta 15 metros de separación de los dos objetivos, con un peso de 10 toneladas, para objetivos de cañones navales de la Segunda Guerra Mundial a 25 km de distancia), aunque la tecnología de finales del siglo XX hizo que esta aplicación fuera redundante.

Los binoculares astronómicos

son ampliamente utilizados por astrónomos aficionados; su amplio campo de visión los hace útiles para la búsqueda de cometas y supernovas (binoculares gigantes) y la observación general (binoculares portátiles). Las lunas galileanas de Júpiter, Ceres, Neptuno, Pallas y Titán son invisibles a simple vista, pero se pueden ver fácilmente con binoculares. Aunque técnicamente visibles sin ayuda en cielos libres de contaminación, Urano y Vesta requieren binoculares para la observación práctica.

los binoculares de 10×50 están limitados a una magnitud de alrededor de + 9,5, lo que significa que asteroides como Interamnia, Davida, Europa y, excepto en condiciones excepcionales, Hygiea, son demasiado débiles para ser vistos con binoculares. Del mismo modo, todas las lunas son demasiado débiles para ser vistas con binoculares, excepto los Galileos y Titán, y los planetas enanos Plutón y Eris.

De particular relevancia para la visión astronómica y con poca luz es la relación entre la potencia de aumento y el diámetro de la lente del objetivo. Un aumento más bajo facilita un campo de visión más grande que es útil para ver objetos de cielo profundo grandes como la Vía Láctea, nebulosas y galaxias, aunque la pupila de salida grande significa que parte de la luz reunida se desperdicia. La gran pupila de salida también visualizará el fondo del cielo nocturno, disminuyendo efectivamente el contraste, haciendo más difícil la detección de objetos débiles, excepto quizás en lugares remotos con una contaminación lumínica insignificante. Los binoculares específicamente para la mayoría de los usos astronómicos tienen un aumento más alto y un objetivo de apertura más grande porque el diámetro de la lente del objetivo determina la estrella más débil que se puede observar.

Binoculares mucho más grandes han sido fabricados por fabricantes de telescopios aficionados, esencialmente utilizando dos telescopios astronómicos refractantes o reflectantes, con resultados mixtos. Un instrumento profesional muy grande, aunque no uno que normalmente se llamaría binoculares, es el Telescopio Binocular Grande en Arizona, Estados Unidos, que produjo su imagen de «Primera Luz» el 26 de octubre de 2005. El LBT consta de dos telescopios reflectores de 8 metros. Aunque obviamente no está pensado para sujetarse a los ojos de un espectador, utiliza dos telescopios para ver el mismo objeto, lo que le da un mayor poder de resolución que un solo instrumento con el mismo poder de captación de luz, y permite el uso interferométrico.

Fabricantes

Algunos fabricantes notables de binoculares a partir de 2005:

1. Marcas europeas

• Leica GmbH (Ultravid, Duovid, Geovid: Todos son de techo)
• Swarovski Optik (SLC, EL: Todos son de techo; Habicht: Porro, pero se descontinuará)
• Zeiss GmbH (FL,Victory, Conquest: Todos son de techo; 7×50 BGAT/T: Porro, 15×60 BGA/T Porro, descontinuado)
• Eschenbach Optik GmbH (Farlux, Trophy, Adventure, Sektor some; algunos son Roof, otros son Porro)
• Docter (la antigua planta de Carl Zeiss Jena en Eisfeld. Nobilem 7×50, 8×56, 10×50, 15×60: Porro; Docter 7×40, 8×40, 10×40: Techos)
• Optolyth (Royal: Techo; Alpin: Porro)
• Steiner GmbH (Comandante, Cazador nocturno: Porro; Depredador, Fauna: Techo)

2. Marcas japonesas

• Canon Inc. (Serie I. S., variantes Porro)
• Nikon Co. (Serie de alto grado, serie Monarch, RAII, Serie Spotter: Techo; serie Prostar, serie E superior, serie E, serie Action EX: Porro)
• Fujinon Co. (FMTSX, serie MTSX: Porro)
• Kowa Co. (Serie BD: Techo)
• Pentax Co. (Serie DCFSP/XP; Techo, serie UCF: Porro invertido; serie PCFV/WP/XCF: Porro)
• Olympus Co. (Serie EXWPI: Techo)
• Minolta Co (Activa, algunos son techo, otros son Porro)
• Vixen Co. (Apex/Apex Pro: Roof; Ultima: Porro)*
• Zenith
• Miyauchi Co. (Especializada en binoculares Porro de gran tamaño)

* También vende productos OEM fabricados por KAMAKURA KOKI CO. LTD. de Japón.

3. Marcas chinas

En los primeros años del siglo XXI, algunos binoculares de precio medio están disponibles en el mercado interno chino. Se dice que algunos de ellos son comparables tanto en rendimiento como en precio a algunas de las mejores marcas, y la gran mayoría de ellos son inferiores.

• Sicong (de Xian Stateoptics. Serie Navigator: Roof; serie Ares: Porro)
• WDtian (de Yunnan State optics, todos Porro)
• Óptica estatal de Yunnan (serie MS: Porro)

4. Las marcas americanas

• Alpen*
• Barska
• Brunton
• Bushnell Rendimiento de la Óptica*
• Carson Optical
• Leupold & Stevens, Inc.*
• Simmons
• Vortex Optics
• Weaver
• William Optics

* También vende productos OEM fabricados por KAMAKURA KOKI CO. LTD. de Japón.

5. Marcas rusas

• Yukon Advanced Optics
• Baigish
• Kronos
• Binoculares militares rusos (BPOc 10×42 7×30, serie BKFC)

Notas

• Abrahams, Peter. La historia del telescopio & el binocular, Los Primeros 300 Años de Telescopios Binoculares, 2002. Consultado el 3 de septiembre de 2019.Corbett, Bill. Una Guía Sencilla de Telescopios, Telescopios y Binoculares. Nueva York: Watson-Guptill Publications, 2003. ISBN 0817458883
• Mullaney, James. Guía para el Comprador y el Usuario de Telescopios Astronómicos & Binoculares (Serie de Astronomía Práctica de Patrick Moore). Londres, Reino Unido: Springer, 2007. ISBN 1846284392
• Neata, Emil. Guía de Binoculares. Nightskyinfo.com Consultado el 3 de septiembre de 2019.Reid, William. Binoculares Barr y Stroud Edimburgo, Reino Unido: Museos Nacionales de Escocia, 2001. ISBN 1901663663

Todos los enlaces recuperados el 9 de junio de 2016.

• Una guía de Binoculares.