Prismáticos

Pair of telescopes mounted side-by-side

Prismáticos con prisma de techo de 8x42 con protección contra la lluvia y tapas de lentes abiertas

Los binoculares o prismáticos son dos telescopios refractores montados uno al lado del otro y alineados para apuntar en la misma dirección, lo que permite al observador utilizar ambos ojos ( visión binocular ) al observar objetos distantes. La mayoría de los binoculares están diseñados para sostenerse con ambas manos, aunque los tamaños varían ampliamente desde los binoculares de ópera hasta los grandes modelos militares montados sobre pedestales .

A diferencia de un telescopio ( monocular ), los binoculares brindan a los usuarios una imagen tridimensional : cada ocular presenta una imagen ligeramente diferente a cada uno de los ojos del espectador y el paralaje permite que la corteza visual genere una impresión de profundidad .

Evolución del diseño óptico

Galileo

Binoculares tipo Galileo de la Primera Guerra Mundial

Casi desde la invención del telescopio en el siglo XVII, parece que se han explorado las ventajas de montar dos de ellos uno al lado del otro para la visión binocular. ^[1] 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 erecta , pero tiene un campo de visión estrecho y no es capaz de un aumento muy alto. Este tipo de construcción todavía se utiliza en modelos muy baratos y en binoculares de ópera o de teatro. El diseño galileano también se utiliza en lupas quirúrgicas y de joyero binoculares de bajo aumento porque pueden ser muy cortas y producir una imagen vertical sin ópticas erectoras adicionales o inusuales, lo que reduce el gasto y el peso total. También tienen pupilas de salida grandes, lo que hace que el centrado sea menos crítico, y el campo de visión estrecho funciona bien en esas aplicaciones. ^[2] Estos suelen montarse en un marco de gafas o se ajustan a medida en las gafas.

Kepleriano

Se consigue una imagen mejorada y un aumento mayor con binoculares que emplean la óptica kepleriana , donde la imagen formada por la lente del objetivo se ve a través de una lente ocular positiva. Dado que la configuración kepleriana produce una imagen invertida, se utilizan diferentes métodos para girar la imagen hacia la posición correcta.

Erección de lentes

En los binoculares aprismáticos con óptica kepleriana (que a veces se denominaban "telescopios gemelos"), cada tubo tiene una o dos lentes adicionales ( lentes de relevo ) entre el objetivo y el ocular. Estas lentes se utilizan para erigir la imagen. Los binoculares con lentes de relevo tenían una desventaja seria: eran demasiado largos. Este tipo de binoculares fueron populares en el siglo XIX (por ejemplo, los modelos G. & S. Merz ). Los binoculares "telescopios gemelos" keplerianos eran ópticamente y mecánicamente difíciles de fabricar, pero hubo que esperar hasta la década de 1890 para que se reemplazaran con una mejor tecnología basada en prismas. ^{[3] [4]}

Prisma

Los prismas ópticos añadidos al diseño permitieron la visualización de la imagen en la posición correcta sin necesidad de tantas lentes y disminuyendo la longitud total del instrumento, normalmente utilizando sistemas de prismas de Porro o prismas de techo . ^{[5] [6]} El inventor italiano de instrumentos ópticos Ignazio Porro trabajó durante la década de 1860 con Hofmann en París para producir monoculares utilizando la misma configuración de prismas utilizada en los binoculares de prisma de Porro modernos. En la Feria Comercial de Viena de 1873, el diseñador óptico y científico alemán Ernst Abbe exhibió un telescopio de prisma con dos prismas de Porro cementados. Las soluciones ópticas de Porro y Abbe eran teóricamente sólidas, pero los sistemas de prismas empleados fallaron en la práctica principalmente debido a la calidad insuficiente del vidrio. ^{[7] [1]}

Porro

Diseño de prisma de Porro doble

Los binoculares de prisma de Porro deben su nombre a Ignazio Porro, quien patentó este sistema de erección de imágenes en 1854. El refinamiento posterior por parte de Ernst Abbe y su cooperación con el científico del vidrio Otto Schott , quien logró producir un mejor tipo de vidrio Crown en 1888, y el fabricante de instrumentos Carl Zeiss dieron como resultado en 1894 la introducción comercial de binoculares de prisma de Porro "modernos" mejorados por la empresa Carl Zeiss . ^{[1] [8]} Los binoculares de este tipo utilizan un par de prismas de Porro en una configuración en forma de Z para erigir la imagen. Esto da como resultado binoculares amplios, con lentes objetivo que están bien separadas y desplazadas de los oculares , lo que da una mejor sensación de profundidad. Los diseños de prisma de Porro tienen el beneficio adicional de plegar el camino óptico de modo que la longitud física de los binoculares sea menor que la longitud focal del objetivo. Los binoculares de prisma de Porro se fabricaron de tal manera que erijan una imagen en un espacio relativamente pequeño, por lo que los binoculares que usan prismas comenzaron de esta manera.

Los prismas de Porro requieren normalmente 10 minutos de arco (1/6⁠ de 1 grado ) tolerancias para la alineación de sus elementos ópticos ( colimación ) en la fábrica. A veces, los binoculares con prismas de Porro necesitan que se vuelvan a alinear sus prismas para que queden en colimación. ^[9] Los binoculares de diseño de prisma de Porro de buena calidad a menudo presentan ranuras o muescas de aproximadamente 1,5 milímetros (0,06 pulgadas) de profundidad rectificadas a lo ancho del centro de la cara de la hipotenusa de los prismas, para eliminar la calidad de la imagen y reducir los reflejos abaxiales que no forman imágenes. ^[10] Los binoculares con prisma de Porro pueden ofrecer un buen rendimiento óptico con relativamente poco esfuerzo de fabricación y, como los ojos humanos están limitados ergonómicamente por su distancia interpupilar, el desplazamiento y la separación de los objetivos de gran diámetro (60 ⁺ mm de ancho) y los oculares se convierte en una ventaja práctica en un producto óptico estereoscópico.

A principios de la década de 2020, la cuota de mercado comercial de los binoculares tipo prisma Porro se había convertido en la segunda más numerosa en comparación con otros diseños ópticos de tipo prisma. ^[11]

Hay sistemas alternativos basados ​​en prismas Porro que se pueden utilizar en binoculares a pequeña escala, como el prisma Perger , que ofrece un desplazamiento axial significativamente reducido en comparación con los diseños tradicionales de prismas Porro. ^{[12] [13]}

Techo

Diseño de prisma de "techo" de Schmidt-Pechan

Diseño de prisma de "techo" de Abbe-Koenig

Los binoculares con prisma de techo pueden haber aparecido ya en la década de 1870 en un diseño de Achille Victor Emile Daubresse. ^{[14] [15]} En 1897, Moritz Hensoldt comenzó a comercializarbinoculares con prisma de techo basados ​​en pentaprisma . ^[16]

La mayoría de los binoculares con prisma de techo utilizan el diseño del prisma Schmidt-Pechan (inventado en 1899) o del prisma Abbe-Koenig (nombrado en honor a Ernst Karl Abbe y Albert König y patentado por Carl Zeiss en 1905) para erigir la imagen y plegar el camino óptico. Tienen lentes objetivos que están aproximadamente en línea con los oculares. ^[17]

Los binoculares con prismas de techo se han utilizado en gran medida desde la segunda mitad del siglo XX. Los diseños de prismas de techo dan como resultado lentes objetivos que están casi o totalmente en línea con los oculares, creando un instrumento que es más estrecho y más compacto que los prismas de Porro y más ligero. También existe una diferencia en el brillo de la imagen. Los binoculares con prismas de techo Abbe-Koenig y prismas de Porro producirán inherentemente una imagen más brillante que los binoculares con prismas de techo Schmidt-Pechan del mismo aumento, tamaño del objetivo y calidad óptica, porque el diseño de prismas de techo Schmidt-Pechan emplea superficies revestidas de espejo que reducen la transmisión de la luz .

En los diseños de prismas de techo, los ángulos de prisma ópticamente relevantes deben ser correctos dentro de 2 segundos de arco (1/1.800⁠ de 1 grado) para evitar ver una imagen doble obstructiva. Mantener tolerancias de producción tan estrictas para la alineación de sus elementos ópticos por láser o interferencia (colimación) a un precio asequible es un desafío. Para evitar la necesidad de una recolimación posterior, los prismas generalmente se alinean en la fábrica y luego se fijan permanentemente a una placa de metal. ^[18] Estos requisitos de producción complicados hacen que los binoculares de prisma de techo de alta calidad sean más costosos de producir que los binoculares de prisma Porro de calidad óptica equivalente y hasta que se inventaron los recubrimientos de corrección de fase en 1988, los binoculares de prisma Porro ofrecían ópticamente una resolución y un contraste superiores a los binoculares de prisma de techo sin corrección de fase . ^{[17] [18] [19] [20]}

A principios de la década de 2020, la oferta comercial de diseños de Schmidt-Pechan supera las ofertas de diseño de Abbe-Koenig y se ha convertido en el diseño óptico dominante en comparación con otros diseños de tipo prisma. ^[21]

Diseños alternativos basados ​​en prismas de techo, como el sistema de prismas Uppendahl compuesto por tres prismas cementados entre sí, se ofrecieron y se ofrecen comercialmente a pequeña escala. ^{[22] [23]}

Los sistemas ópticos y su efecto práctico en las formas de las carcasas de los binoculares

El sistema óptico de los binoculares modernos consta de tres conjuntos ópticos principales: ^[24]

• Conjunto de lentes objetivo. Es el conjunto de lentes que se encuentra en la parte delantera de los binoculares. Recoge la luz del objeto y forma una imagen en el plano de la imagen.
• Conjunto corrector de la orientación de la imagen. Suele ser un conjunto de prismas que acorta el recorrido óptico. Sin él, la imagen quedaría invertida y girada lateralmente, lo que resulta incómodo para el usuario.
• Conjunto de lentes oculares. Es el conjunto de lentes que se encuentra cerca de los ojos del usuario. Su función es ampliar la imagen.

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  Diagrama de binoculares que muestra un diseño de prisma Porro
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  Binoculares con prisma Porro, con un marcado desplazamiento del eje ocular/objetivo
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  Diagrama de binoculares que muestra un diseño de prisma de techo Schmidt-Pechan
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  Diagrama de binoculares que muestra un diseño de prisma de techo Abbe-Koenig
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  Binoculares con prisma de techo, con el ocular alineado con el objetivo.

Aunque los diferentes sistemas de prismas tienen ventajas y desventajas inducidas por el diseño óptico cuando se comparan, debido al progreso tecnológico en campos como los recubrimientos ópticos, la fabricación de vidrio óptico, etcétera, a principios de la década de 2020 las diferencias en los binoculares de alta calidad prácticamente se volvieron irrelevantes. En los rangos de precios de alta calidad, se puede lograr un rendimiento óptico similar con todos los sistemas ópticos comúnmente utilizados. Esto era imposible hace 20 o 30 años, ya que las desventajas y los problemas ópticos que surgían en ese momento no se podían mitigar técnicamente hasta llegar a ser irrelevantes en la práctica. Hoy en día, todavía se pueden observar diferencias relevantes en el rendimiento óptico en las categorías de precios de calidad inferior a la alta con los binoculares de tipo prisma de techo, porque las medidas de mitigación de problemas técnicos bien ejecutadas y las tolerancias de fabricación estrechas siguen siendo difíciles y costosas.

Parámetros ópticos

Parámetros enumerados en la placa de cubierta del prisma que describen binoculares de 7 aumentos con un diámetro de objetivo de 50 mm y un campo de visión de 372 pies (113,39 m) a 1000 yardas (914,4 m)

Los binoculares suelen estar diseñados para aplicaciones específicas. Estos diferentes diseños requieren ciertos parámetros ópticos que pueden estar enumerados en la placa de cubierta del prisma de los binoculares. Esos parámetros son:

Aumento

El aumento, que se indica como el primer número en la descripción de un binocular (por ejemplo, 7 × 35, 10 × 50), es la relación entre la longitud focal del objetivo dividida por la longitud focal del ocular. Esto da el poder de aumento de los binoculares (a veces expresado como "diámetros"). Un factor de aumento de 7, por ejemplo, produce una imagen 7 veces más grande que la original vista desde esa distancia. La cantidad de aumento deseable depende de la aplicación prevista y, en la mayoría de los binoculares, es una característica permanente y no ajustable del dispositivo (los binoculares con zoom son la excepción). Los binoculares de mano suelen tener aumentos que van de 7× a 10×, por lo que serán menos susceptibles a los efectos del temblor de las manos. ^[25] Un aumento mayor conduce a un campo de visión más pequeño y puede requerir un trípode para la estabilidad de la imagen. Algunos binoculares especializados para astronomía o uso militar tienen aumentos que van de 15× a 25×. ^[26]

Diámetro del objetivo

Dado como el segundo número en una descripción binocular (por ejemplo, 7× 35 , 10× 50 ), el diámetro de la lente del objetivo determina la resolución (nitidez) y la cantidad de luz que se puede recolectar para formar una imagen. Cuando dos binoculares diferentes tienen el mismo aumento, la misma calidad y producen una pupila de salida suficientemente coincidente (ver más abajo), el diámetro del objetivo más grande produce una imagen "más brillante" ^{[a] [27] [28]} y más nítida . ^{[29] [30]} Un 8×40, entonces, producirá una imagen "más brillante" y más nítida que un 8×25, aunque ambos amplíen la imagen ocho veces idénticamente. Las lentes frontales más grandes en el 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 binoculares 10×50 es mejor que un par de binoculares 8×40 en cuanto a aumento, nitidez y flujo luminoso. El diámetro del objetivo se expresa normalmente en milímetros. Es habitual clasificar los binoculares por el aumento × el diámetro del objetivo ; p. ej., 7×50 . Los binoculares más pequeños pueden tener un diámetro de tan solo 22 mm; 35 mm y 50 mm son diámetros comunes para binoculares de campo; los binoculares astronómicos tienen diámetros que van desde 70 mm a 150 mm. ^[26]

Campo de visión

El campo de visión de un par de binoculares depende de su diseño óptico y, en general, es inversamente proporcional al poder de aumento. Generalmente se expresa en un valor lineal , como cuántos pies (metros) de ancho se verán a 1000 yardas (o 1000 m), o en un valor angular de cuántos grados se pueden ver.

Pupila de salida

La pequeña pupila de salida de un telescopio 25×30 y las grandes pupilas de salida de los binoculares 9×63 son adecuadas para su uso en condiciones de poca luz.

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 el poder de aumento. Para una máxima captación de luz y una imagen más brillante, y para maximizar la nitidez, ^[27] la pupila de salida debe ser al menos igual al diámetro de la pupila del ojo humano: unos 7 mm de noche y unos 3 mm durante el día, disminuyendo con la edad. Si el cono de luz que sale de los binoculares es más grande que la pupila en la que entra, se desperdicia cualquier luz más grande que la pupila. Durante el día, la pupila humana normalmente se dilata unos 3 mm, que es aproximadamente la pupila de salida de un binocular 7x21. Unos binoculares mucho más grandes, 7x50, producirán un cono de luz (7,14 mm) más grande que la pupila en la que entra, y esta luz, durante el día, se desperdiciará. Una pupila de salida demasiado pequeña también le dará al observador una visión más oscura, ya que solo se utiliza una pequeña porción de la superficie de recolección de luz de la retina. ^{[27] [31]} Para aplicaciones en las que se debe llevar equipo (observación de aves, caza), los usuarios optan por binoculares mucho más pequeños (más livianos) con una pupila de salida que coincida con el diámetro de iris esperado para que tengan la máxima resolución pero no soporten el peso de una apertura desperdiciada. ^[30]

Una pupila de salida más grande hace que sea más fácil colocar el ojo donde pueda recibir la luz; cualquier lugar en el cono de luz de la pupila de salida grande servirá. Esta facilidad de colocación ayuda a evitar, especialmente en binoculares de campo de visión grande, el viñeteado , que trae al espectador una imagen con sus bordes oscurecidos porque la luz de ellos está parcialmente bloqueada, y significa que la imagen se puede encontrar rápidamente, lo cual es importante cuando se observan aves o animales de caza que se mueven rápidamente, o para un marinero en la cubierta de un barco que se balancea u observa desde un vehículo en movimiento. Los binoculares con pupila de salida estrecha también pueden resultar fatigantes porque el instrumento debe mantenerse exactamente en su lugar frente a los ojos para proporcionar una imagen útil. Finalmente, muchas personas usan sus binoculares al amanecer, al anochecer, en condiciones nubladas o 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 binoculares más grandes con pupilas de salida más grandes son opciones satisfactorias incluso si su capacidad no se utiliza por completo durante el día.

Factor crepuscular y brillo relativo

Antes de que se utilizaran innovaciones como los revestimientos antirreflejos en los binoculares, su rendimiento se expresaba a menudo matemáticamente. Hoy en día, la luminosidad de los binoculares, que se puede medir con instrumentos y que se puede conseguir prácticamente con un instrumento, depende de una combinación compleja de factores, como la calidad del vidrio óptico utilizado y los distintos revestimientos ópticos aplicados, y no solo del aumento y el tamaño de las lentes del objetivo.

El factor crepuscular de los binoculares se puede calcular multiplicando primero el aumento por el diámetro del objetivo y luego hallando la raíz cuadrada del resultado. Por ejemplo, el factor crepuscular de los binoculares 7x50 es la raíz cuadrada de 7x50: la raíz cuadrada de 350 = 18,71. Cuanto mayor sea el factor crepuscular, matemáticamente, mejor será la resolución de los binoculares al observar en condiciones de poca luz. Matemáticamente, los binoculares 7x50 tienen exactamente el mismo factor crepuscular que los 70x5, pero los binoculares 70x5 son inútiles durante el crepúsculo y también en condiciones de buena iluminación, ya que ofrecerían solo una pupila de salida de 0,14 mm. El factor crepuscular sin conocer la pupila de salida más decisiva que lo acompaña no permite una determinación práctica de la capacidad de los binoculares para poca luz. Lo ideal sería que la pupila de salida fuera al menos tan grande como el diámetro de la pupila de los ojos adaptados a la oscuridad del usuario en circunstancias sin luz externa. ^[32]

Un enfoque matemático, principalmente histórico y más significativo, para indicar el nivel de claridad y brillo de los binoculares era el brillo relativo. Se calcula elevando al cuadrado el diámetro de la pupila de salida. En el ejemplo de los binoculares 7x50 anterior, esto significa que su índice de brillo relativo es 51 (7,14 × 7,14 = 51). Cuanto mayor sea el número del índice de brillo relativo, matemáticamente, mejor se adaptan los binoculares al uso con poca luz. ^[33]

Alivio para los ojos

El alivio ocular es la distancia desde la lente del ocular posterior hasta la pupila de salida o punto ocular. ^[34] Es la distancia que el observador debe colocar su ojo detrás del ocular para ver una imagen sin viñeteado. Cuanto mayor sea la distancia focal del ocular, mayor será el alivio ocular potencial. Los binoculares pueden tener un alivio ocular que va desde unos pocos milímetros hasta 25 mm o más. El alivio ocular puede ser particularmente importante para los usuarios de anteojos. El ojo de un usuario de anteojos normalmente está más alejado del ocular, lo que requiere un alivio ocular más largo para evitar el viñeteado y, en casos extremos, para conservar todo el campo de visión. Los binoculares con un alivio ocular corto también pueden ser difíciles de usar en casos en los que es difícil mantenerlos firmes.

Los usuarios de anteojos que tengan la intención de usar anteojos cuando utilicen binoculares deben buscar binoculares con un alivio ocular lo suficientemente largo para que sus ojos no queden detrás del punto de enfoque (también llamado punto ocular). De lo contrario, sus anteojos ocuparán el espacio donde deberían estar sus ojos. En general, un alivio ocular de más de 16 mm debería ser adecuado para cualquier usuario de anteojos. Sin embargo, si los marcos de los anteojos son más gruesos y sobresalen significativamente de la cara, se debe considerar un alivio ocular de más de 17 mm. Los usuarios de anteojos también deben buscar binoculares con copas oculares giratorias que idealmente tengan múltiples configuraciones, de modo que puedan retraerse parcial o totalmente para ajustar el alivio ocular a las preferencias ergonómicas individuales. ^[35]

Distancia de enfoque cercana

La distancia de enfoque cercana es el punto más cercano al que se puede enfocar con los binoculares. Esta distancia varía entre 0,5 y 30 m (2 y 98 pies), según el diseño de los binoculares. Si la distancia de enfoque cercana es corta en relación con el aumento, los binoculares también se pueden utilizar para ver detalles que no son visibles a simple vista.

Oculares

Los oculares binoculares suelen estar formados por tres o más elementos de lente en dos o más grupos. La lente más alejada del ojo del observador se denomina lente de campo o lente objetivo y la más cercana al ojo lente ocular . La configuración Kellner más común es la inventada en 1849 por Carl Kellner . En esta disposición, la lente ocular es un doblete acromático plano-cóncavo/doble convexo (la parte plana del primero mira hacia el ojo) y la lente de campo es un singlete doble-convexo. En 1975 se desarrolló un ocular Kellner invertido y en él la lente de campo es un doblete acromático doble-cóncavo/doble-convexo y la lente ocular es un singlete doble-convexo. El Kellner invertido proporciona un 50% más de alivio ocular y funciona mejor con relaciones focales pequeñas, además de tener un campo ligeramente más amplio. ^[36]

Los binoculares de campo amplio suelen utilizar algún tipo de configuración Erfle , patentada en 1921. Estos tienen cinco o seis elementos en tres grupos. Los grupos pueden ser dos dobletes acromáticos con un singlete doble convexo entre ellos o pueden ser todos dobletes 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, excelente alivio ocular y son cómodos de usar a potencias más bajas. ^[36]

Lente aplanadora de campo

Los binoculares de alta gama a menudo incorporan una lente aplanadora de campo en el ocular detrás de su configuración de prisma, diseñada para mejorar la nitidez de la imagen y reducir la distorsión de la imagen en las regiones externas del campo de visión. ^[37]

Diseño mecánico

Enfoque y ajuste

Binoculares de enfoque independiente, como los que utiliza el ejército británico

Binoculares de enfoque central con puente ocular externo, tipo Porro, con dioptría giratoria en el ocular derecho que permite ajustar las diferencias de refracción entre los ojos izquierdo y derecho del espectador.

Los binoculares tienen un sistema de enfoque que cambia la distancia entre el ocular y las lentes del objetivo o los elementos de lente montados internamente. Normalmente, se utilizan dos sistemas diferentes para proporcionar el enfoque: "enfoque independiente" y "enfoque central":

• El enfoque independiente es una disposición en la que los dos tubos del telescopio se enfocan de forma independiente mediante el ajuste de cada ocular. Los binoculares diseñados para condiciones ambientales adversas y un uso intensivo en el campo, como aplicaciones militares o marinas, tradicionalmente han utilizado el enfoque independiente.
• El enfoque central es un sistema que implica la rotación de una rueda de enfoque central para ajustar ambos tubos del telescopio juntos. Además, uno de los dos oculares se puede ajustar aún más para compensar las diferencias entre los ojos del observador (normalmente girando el ocular en su montura). Dado que el cambio focal efectuado por el ocular ajustable se puede medir en la unidad habitual de potencia refractiva, la dioptría , el ocular ajustable en sí mismo suele denominarse dioptría . Una vez realizado este ajuste para un observador determinado, los binoculares se pueden volver a enfocar en un objeto a una distancia diferente utilizando la rueda de enfoque para ajustar ambos tubos juntos sin reajuste del ocular.
  Los binoculares de enfoque central se pueden subdividir en:
  • Enfoque externo , que enfoca los binoculares moviendo los oculares, donde el volumen de los binoculares siempre cambia. Durante este proceso, el aire externo y también las pequeñas partículas de polvo y humedad pueden ingresar o expulsarse de los binoculares. Es difícil sellar o impermeabilizar estos sistemas y, en caso de que los oculares se muevan mediante un eje de enfoque central y una construcción de puente de brazos oculares externos, esta construcción puede doblarse o deformarse (accidentalmente) y provocar una desalineación incapacitante.
  • Enfoque interno , que enfoca los binoculares moviendo lentes ópticas internas montadas ubicadas entre el grupo de lentes del objetivo y el conjunto de prismas, o raramente ubicadas entre el conjunto de prismas y el conjunto de lentes del ocular ^{[23] [38]} , dentro de la carcasa sin cambiar el volumen de los binoculares. La adición de una lente de enfoque reduce un poco la transmisión de luz del sistema óptico contenido en el tubo del telescopio. El enfoque interno generalmente se considera la solución de enfoque central mecánicamente más robusta y con la ayuda de un sello apropiado como juntas tóricas se puede evitar la entrada de aire y humedad, para hacer que los binoculares sean completamente impermeables. ^[39]

Al aumentar el aumento, la profundidad de campo (la distancia entre los objetos más cercanos y más lejanos que están en un enfoque aceptablemente nítido en una imagen) disminuye. La profundidad de campo se reduce cuadráticamente con el aumento, por lo que, en comparación con los binoculares 7x, los binoculares 10x ofrecen aproximadamente la mitad (7² ÷ 10² = 0,49) de la profundidad de campo. Sin embargo, sin estar relacionado con el sistema óptico de los binoculares, la profundidad de campo práctica percibida por el usuario o el rendimiento de profundidad de visión aceptable también depende de la capacidad de acomodación (la capacidad de acomodación varía de persona a persona y disminuye significativamente con la edad) y del tamaño efectivo de la pupila o el diámetro de los ojos del usuario, que dependen de las condiciones de luz. Hay binoculares "sin foco" o "con foco fijo" que no tienen ningún mecanismo de enfoque más que los ajustes del ocular que están diseñados para ajustarse a los ojos del usuario y dejarse fijos. Estos se consideran diseños de compromiso, adecuados para la conveniencia, pero no muy adecuados para trabajos que quedan fuera de su rango de distancia hiperfocal diseñado (para binoculares de mano generalmente desde aproximadamente 35 m (38 yd) hasta el infinito sin realizar ajustes del ocular para un visor determinado). ^[40]

Los usuarios miopes (de vista corta) o hipermétropes (de vista lejana) pueden utilizar binoculares sin anteojos simplemente ajustando el enfoque un poco más lejos. La mayoría de los fabricantes dejan un poco de rango focal adicional disponible más allá del punto de ajuste infinito para tener en cuenta esto cuando se enfoca al infinito. ^[41] Sin embargo, las personas con astigmatismo severo aún necesitarán usar sus anteojos mientras usan binoculares.

Algunos binoculares tienen aumento ajustable, binoculares con zoom , como 7-21x50 destinados a dar al usuario la flexibilidad de tener un solo par de binoculares con una amplia gama de aumentos, generalmente moviendo una palanca de "zoom". Esto se logra mediante una serie compleja de lentes de ajuste similares a una lente de cámara con zoom . Estos diseños se observan como un compromiso e incluso un truco ^[42] ya que agregan volumen, complejidad y fragilidad a los binoculares. La trayectoria óptica compleja también conduce a un campo de visión estrecho y una gran caída en el brillo con un zoom alto. ^[43] Los modelos también tienen que hacer coincidir el aumento para ambos ojos en todo el rango de zoom y mantener la colimación para evitar la fatiga visual. ^[44] Estos casi siempre funcionan mucho mejor en la configuración de baja potencia que en las configuraciones más altas. Esto es natural, ya que el objetivo frontal no puede agrandarse para dejar entrar más luz a medida que aumenta la potencia, por lo que la vista se vuelve más oscura. A 7×, el objetivo frontal de 50 mm proporciona una pupila de salida de 7,14 mm, pero a 21×, el mismo objetivo frontal proporciona solo una pupila de salida de 2,38 mm. Además, la calidad óptica de un binocular con zoom a cualquier aumento dado es inferior a la de un binocular de aumento fijo de esa potencia.

Distancia interpupilar

Binoculares con distancia interpupilar ajustable de aproximadamente 63 mm.

La mayoría de los binoculares modernos también son ajustables a través de una construcción con bisagras que permite ajustar la distancia entre las dos mitades del telescopio para adaptarse a los espectadores con diferentes separaciones de los ojos o " distancia interpupilar (IPD)" (la distancia medida en milímetros entre los centros de las pupilas de los ojos). La mayoría están optimizados para la distancia interpupilar (normalmente unos 63 mm) para adultos. La distancia interpupilar varía con respecto a la edad, el sexo y la raza. La industria de los binoculares tiene que tener en cuenta la variación de IPD (la mayoría de los adultos tienen IPD en el rango de 50 a 75 mm) y sus extremos, porque los productos ópticos estereoscópicos deben poder hacer frente a muchos usuarios posibles, incluidos aquellos con las IPD más pequeñas y más grandes. ^[45] Los niños y adultos con IPD estrechas pueden experimentar problemas con el rango de ajuste de IPD de los barriles binoculares para que coincida con el ancho entre los centros de las pupilas en cada ojo, lo que perjudica el uso de algunos binoculares. ^{[46] [47]} Los adultos con IPD promedio o amplios generalmente no experimentan problemas en el rango de ajuste de la separación de los ojos, pero los binoculares con prisma de techo de cañón recto con objetivos de más de 60 mm de diámetro pueden ser dimensionalmente problemáticos para ajustarlos correctamente para adultos con IPD relativamente estrechos. ^[48] Las condiciones anatómicas como el hipertelorismo y el hipotelorismo pueden afectar la IPD y debido a las IPD extremas resultan en un impedimento práctico para usar productos ópticos estereoscópicos como los binoculares.

Alineación

Los dos telescopios de los binoculares están alineados en paralelo (colimados) para producir una única imagen circular, aparentemente tridimensional. Una desalineación hará que los binoculares produzcan una imagen doble. Incluso una ligera desalineación causará una leve incomodidad y fatiga visual mientras el cerebro intenta combinar las imágenes sesgadas. ^[49]

La alineación se realiza mediante pequeños movimientos de los prismas, ajustando una celda de soporte interna o girando tornillos de fijación externos , o ajustando la posición del objetivo a través de anillos excéntricos integrados en la celda del objetivo. Los binoculares de alineación incondicional (colimación de 3 ejes, lo que significa que ambos ejes ópticos están alineados en paralelo con el eje de la bisagra utilizada para seleccionar varios ajustes de distancia interpupilar) requieren un equipo especializado. ^[9] La alineación incondicional generalmente la realiza un profesional, aunque el usuario final generalmente puede acceder a las funciones de ajuste montadas externamente. La alineación condicional ignora el tercer eje (la bisagra) en el proceso de alineación. Tal alineación condicional se reduce a una pseudocolimación de 2 ejes y solo será útil dentro de un pequeño rango de ajustes de distancia interpupilar, ya que los binoculares alineados condicionalmente no están colimados para el rango completo de ajuste de distancia interpupilar.

Estabilidad de la imagen

Algunos binoculares utilizan tecnología de estabilización de imagen para reducir la vibración a mayores aumentos. Esto se logra mediante un giroscopio que mueve parte del instrumento, o mediante mecanismos accionados por detectores giroscópicos o inerciales, o mediante una montura diseñada para oponerse y amortiguar el efecto de los movimientos de vibración. El usuario puede habilitar o deshabilitar la estabilización según sea necesario. Estas técnicas permiten sostener con la mano binoculares de hasta 20 aumentos y mejoran mucho la estabilidad de la imagen de los instrumentos de menor aumento. Existen algunas desventajas: la imagen puede no ser tan buena como la de los mejores binoculares no estabilizados cuando se montan en un trípode; los binoculares estabilizados también tienden a ser más caros y más pesados ​​que los binoculares no estabilizados de especificaciones similares.

Alojamiento

Las carcasas de los binoculares pueden estar hechas de diversos materiales estructurales. Los antiguos barriles y puentes de bisagra de los binoculares a menudo estaban hechos de latón . Más tarde se utilizaron acero y metales relativamente ligeros como aleaciones de aluminio y magnesio , así como polímeros como policarbonato ( reforzado con fibra ) y acrilonitrilo butadieno estireno . La carcasa puede estar blindada externamente con goma como cubierta exterior para proporcionar una superficie de agarre antideslizante, absorción de sonidos no deseados y amortiguación/protección adicional contra abolladuras, rasguños, golpes e impactos menores. ^{[50] [51]}

Recubrimientos ópticos

Binoculares con revestimiento múltiple de color rojo

Dado que un binocular típico tiene de 6 a 10 elementos ópticos ^[52] con características especiales y hasta 20 superficies de contacto entre la atmósfera y el vidrio, los fabricantes de binoculares utilizan diferentes tipos de recubrimientos ópticos por razones técnicas y para mejorar la imagen que producen. Los recubrimientos ópticos de lentes y prismas en binoculares pueden aumentar la transmisión de luz, minimizar los reflejos perjudiciales y los efectos de interferencia, optimizar los reflejos beneficiosos, repeler el agua y la grasa e incluso proteger la lente de los arañazos. Los recubrimientos ópticos modernos están compuestos por una combinación de capas muy finas de materiales como óxidos, metales o tierras raras. El rendimiento de un recubrimiento óptico depende del número de capas, manipulando su espesor y composición exactos, y la diferencia de índice de refracción entre ellas. ^[53] Estos recubrimientos se han convertido en una tecnología clave en el campo de la óptica y los fabricantes a menudo tienen sus propias designaciones para sus recubrimientos ópticos. Los diversos recubrimientos ópticos de lentes y prismas utilizados en binoculares del siglo XXI de alta calidad, cuando se suman, pueden sumar alrededor de 200 capas de recubrimiento (a menudo superpuestas). ^[54]

Antirreflejo

Un revestimiento antirreflejo de un cuarto de longitud de onda (λ) de espesor, que provoca interferencias destructivas

Los revestimientos antirreflejos reducen la luz perdida en cada superficie óptica a través de la reflexión en cada superficie. La reducción de la reflexión a través de revestimientos antirreflejos también reduce la cantidad de luz "perdida" presente dentro de los binoculares que de otro modo haría que la imagen pareciera borrosa (bajo contraste). Un par de binoculares con buenos revestimientos ópticos puede producir una imagen más brillante que los binoculares sin revestimiento con una lente objetivo más grande, debido a la transmisión superior de la luz a través del conjunto. El primer revestimiento transparente basado en interferencias Transparentbelag (T) utilizado por Zeiss fue inventado en 1935 por Olexander Smakula . ^[55] Un material clásico de revestimiento de lentes es el fluoruro de magnesio , que reduce la luz reflejada de aproximadamente el 4% al 1,5%. En el caso de superficies de vidrio óptico que pasan a través de una presión de 16 atmósferas, una pérdida de reflexión del 4 % significa teóricamente una transmisión de luz del 52 % ( 0,96 ¹⁶ = 0,520) y una pérdida de reflexión del 1,5 % una transmisión de luz mucho mejor del 78,5 % ( 0,985 ¹⁶ = 0,785). La reflexión se puede reducir aún más en un rango más amplio de longitudes de onda y ángulos utilizando varias capas superpuestas con diferentes índices de refracción. El revestimiento multicapa antirreflectante Transparentbelag* (T*) utilizado por Zeiss a finales de los años 70 constaba de seis capas superpuestas. En general, las capas de revestimiento exterior tienen valores de índice de refracción ligeramente inferiores y el espesor de la capa se adapta al rango de longitudes de onda del espectro visible para promover una interferencia destructiva óptima mediante la reflexión en los rayos reflejados desde las interfaces y la interferencia constructiva en los rayos transmitidos correspondientes. No existe una fórmula sencilla para el espesor de capa óptimo para una selección determinada de materiales. Por lo tanto, estos parámetros se determinan con la ayuda de programas de simulación. En función de las propiedades ópticas de las lentes utilizadas y del uso principal previsto de los binoculares, se prefieren diferentes recubrimientos para optimizar la transmisión de luz dictada por la variación de la función de eficiencia luminosa del ojo humano . La transmisión de luz máxima en longitudes de onda de 555 nm ( verde ) es importante para obtener una visión fotópica óptima utilizando las células del cono ocular para la observación en condiciones de buena iluminación. La transmisión de luz máxima en longitudes de onda de 498 nm ( cian ) es importante para obtener una visión escotópica óptima utilizando las células del bastón ocular.para la observación en condiciones de poca luz. Como resultado, los recubrimientos de lentes antirreflectantes modernos efectivos consisten en múltiples capas complejas y reflejan solo el 0,25% o menos para producir una imagen con el máximo brillo y colores naturales. ^[56] Estos permiten que los binoculares del siglo XXI de alta calidad alcancen prácticamente en el lente del ojo o lente ocular valores de transmisión de luz superiores al 90% medidos en condiciones de poca luz. Dependiendo del recubrimiento, el carácter de la imagen vista en los binoculares bajo la luz del día normal puede verse "más cálida" o "más fría" y aparecer con mayor o menor contraste. Sujeto a la aplicación, el recubrimiento también se optimiza para una máxima fidelidad de color a través del espectro visible , por ejemplo en el caso de lentes especialmente diseñadas para la observación de aves. ^{[57] [58] [59] Una técnica de aplicación común es} la deposición física de vapor de una o más capas de recubrimiento antirreflectante superpuestas que incluye la deposición por evaporación , lo que la convierte en un proceso de producción complejo. ^[60]

Corrección de fase

Trayectoria del haz en el borde del techo (sección transversal); la capa de revestimiento P se encuentra en ambas superficies del techo

En los binoculares con prismas de techo, la trayectoria de la luz se divide en dos trayectorias que se reflejan a cada lado de la cresta del prisma de techo. Una mitad de la luz se refleja desde la superficie del techo 1 a la superficie del techo 2. La otra mitad de la luz se refleja desde la superficie del techo 2 a la superficie del techo 1. Si las caras del techo no están recubiertas, el mecanismo de reflexión es la Reflexión Interna Total (TIR). En la TIR, la luz polarizada en el plano de incidencia (polarización p) y la luz polarizada ortogonalmente al plano de incidencia (polarización s) experimentan diferentes cambios de fase. Como consecuencia, la luz polarizada linealmente emerge de un prisma de techo polarizado elípticamente. Además, el estado de polarización elíptica de las dos trayectorias a través del prisma es diferente. Cuando las dos trayectorias se recombinan en la retina (o en un detector), hay interferencia entre la luz de las dos trayectorias que causa una distorsión de la Función de Dispersión de Puntos y un deterioro de la imagen. La resolución y el contraste sufren significativamente. Estos efectos de interferencia no deseados se pueden suprimir depositando en vapor un revestimiento dieléctrico especial conocido como revestimiento de corrección de fase o revestimiento P en las superficies del techo del prisma de techo. Para corregir aproximadamente un prisma de techo para la luz policromática, se superponen varias capas de revestimiento de corrección de fase, ya que cada capa es específica para la longitud de onda y el ángulo de incidencia . ^[61] El revestimiento P fue desarrollado en 1988 por Adolf Weyrauch en Carl Zeiss . ^[62] Otros fabricantes siguieron pronto, y desde entonces los revestimientos de corrección de fase se utilizan en todos los ámbitos en binoculares de prisma de techo de calidad media y alta. Este revestimiento suprime la diferencia en el cambio de fase entre la polarización s y p, de modo que ambas trayectorias tienen la misma polarización y ninguna interferencia degrada la imagen. ^[63] De esta manera, desde la década de 1990, los binoculares de prisma de techo también han logrado valores de resolución que antes solo se podían lograr con prismas Porro. ^[64] La presencia de un revestimiento de corrección de fase se puede verificar en binoculares sin abrir utilizando dos filtros de polarización. ^[62] Los recubrimientos prismáticos de corrección de fase dieléctrica se aplican en una cámara de vacío con quizás treinta o más depósitos de capas de recubrimiento de vapor superpuestos diferentes, lo que lo convierte en un proceso de producción complejo.

Los binoculares que utilizan un prisma de techo Schmidt-Pechan , un prisma de techo Abbe-Koenig o un prisma de techo Uppendahl se benefician de los recubrimientos de fase que compensan la pérdida de resolución y contraste causada por los efectos de interferencia que se producen en los prismas de techo sin tratar. Los binoculares con prisma Porro y prisma Perger no dividen los haces y, por lo tanto, no requieren ningún recubrimiento de fase.

Espejo metalico

En los binoculares con prismas de techo Schmidt-Pechan o Uppendahl, se añaden revestimientos de espejo a algunas superficies del prisma de techo porque la luz incide en uno de los límites vidrio-aire del prisma en un ángulo menor que el ángulo crítico , por lo que no se produce una reflexión interna total . Sin un revestimiento de espejo, la mayor parte de esa luz se perdería. Se utiliza un revestimiento de espejo de aluminio para prismas de techo ( reflectividad del 87% al 93%) o un revestimiento de espejo de plata (reflectividad del 95% al ​​98%). ^{[65] [66]}

En los diseños más antiguos se utilizaban revestimientos de espejo de plata, pero estos revestimientos se oxidaban y perdían reflectividad con el tiempo en los binoculares sin sellar. En los diseños posteriores sin sellar se utilizaron revestimientos de espejo de aluminio porque no se empañaban a pesar de tener una reflectividad menor que la plata. Mediante el uso de la tecnología de vaporización al vacío, los diseños modernos utilizan aluminio, aluminio mejorado (que consiste en aluminio recubierto con una película dieléctrica multicapa) o plata. ^[67] La ​​plata se utiliza en los diseños modernos de alta calidad que están sellados y rellenos con nitrógeno o argón para proporcionar una atmósfera inerte de modo que el revestimiento de espejo de plata no se empañe. ^[68]

Los binoculares con prisma Porro y prisma Perger y los binoculares con prisma de techo que utilizan la configuración de prisma de techo Abbe-Koenig no utilizan recubrimientos de espejo porque estos prismas reflejan con una reflectividad del 100 % utilizando la reflexión interna total en el prisma en lugar de requerir un recubrimiento de espejo (metálico).

Espejo dieléctrico

Diagrama de un espejo dieléctrico. Se intercalan capas delgadas con un índice de refracción alto n _{1 con capas más gruesas con un índice de refracción más bajo} n ₂ . Las longitudes de onda l _A y l _B difieren exactamente en una longitud de onda, lo que produce interferencia constructiva.

Los recubrimientos dieléctricos se utilizan en prismas de techo Schmidt-Pechan y Uppendahl para hacer que las superficies del prisma actúen como un espejo dieléctrico . Este recubrimiento se introdujo en 2004 en los binoculares Zeiss Victory FL con prismas Schmidt-Pechan. Otros fabricantes siguieron pronto, y desde entonces los recubrimientos dieléctricos se utilizan en todos los ámbitos en binoculares con prisma de techo Schmidt-Pechan y Uppendahl de calidad media y alta. El recubrimiento reflectante dieléctrico no metálico está formado por varias multicapas de materiales de índice de refracción alto y bajo alternados depositados en las superficies reflectantes de un prisma. Las técnicas de fabricación de espejos dieléctricos se basan en métodos de deposición de película delgada . Una técnica de aplicación común es la deposición física de vapor que incluye la deposición evaporativa con quizás setenta o más depósitos de capas de recubrimiento de vapor superpuestas diferentes, lo que lo convierte en un proceso de producción complejo. ^[69] Este recubrimiento multicapa aumenta la reflectividad de las superficies del prisma al actuar como un reflector Bragg distribuido . Un revestimiento dieléctrico multicapa bien diseñado puede proporcionar una reflectividad de más del 99 % en todo el espectro de luz visible . ^[70] Esta reflectividad es una mejora en comparación con un revestimiento de espejo de aluminio o un revestimiento de espejo de plata.

Los binoculares con prisma Porro y prisma Perger y los binoculares con prisma de techo que utilizan el prisma de techo Abbe-Koenig no utilizan recubrimientos dieléctricos porque estos prismas reflejan con una reflectividad del 100 % utilizando la reflexión interna total en el prisma en lugar de requerir un recubrimiento de espejo (dieléctrico).

Términos

Todos los binoculares

La presencia de cualquier recubrimiento se indica normalmente en los binoculares mediante los siguientes términos:

• Óptica recubierta : una o más superficies están recubiertas con un revestimiento antirreflejo de una sola capa.
• Recubrimiento completo : todas las superficies de contacto entre el aire y el vidrio están recubiertas con una capa antirreflejo de una sola capa. Sin embargo, si se utilizan lentes de plástico, es posible que no estén recubiertas. ^[71]
• multicapa : una o más superficies tienen revestimientos multicapa antirreflejos.
• Totalmente multicapa : todas las superficies aire-vidrio están recubiertas con un revestimiento multicapa antirreflejo.

La presencia de vidrio de corona de alta transmitancia óptica que ofrece un índice de refracción relativamente bajo (≈1,52) y una baja dispersión (con números de Abbe alrededor de 60) se denota típicamente en binoculares con los siguientes términos: ^[72]

• BK7 ( Schott lo designa como 517642. Los tres primeros dígitos designan su índice de refracción [1,517] y los tres últimos designan su número de Abbe [64,2]. Su ángulo crítico es 41,2°.)
• BaK4 (Schott lo designa como 569560. Los tres primeros dígitos designan su índice de refracción [1,569] y los tres últimos designan su número de Abbe [56,0]. Su ángulo crítico es 39,6°.)

Solo prismas de techo

• Recubrimiento de fase o recubrimiento P : el prisma de techo tiene un recubrimiento corrector de fase.
• recubierto de aluminio : los espejos prismáticos del techo están recubiertos con un revestimiento de aluminio (el valor predeterminado si no se menciona un revestimiento de espejo).
• Recubierto de plata : los espejos prismáticos del techo están recubiertos con una capa de plata.
• Recubrimiento dieléctrico : los espejos prismáticos del techo están recubiertos con un recubrimiento dieléctrico.

Accesorios

Los accesorios comunes para binoculares son:

• Correas para el cuello y los hombros para llevar
• Arneses binoculares (a veces combinados con un estuche de campo integrado) para distribuir el peso de manera uniforme para un transporte prolongado
• Estuches de transporte de campo/bolsas laterales
• Estuches de viaje/almacenamiento para binoculares
• Protectores de lluvia para proteger las lentes externas de los oculares.
• Tapas de lentes (atadas) para proteger las lentes externas de los objetivos
• Kits de limpieza para eliminar con cuidado la suciedad de las lentes y otras superficies.
• adaptadores de trípode

Aplicaciones

Uso general

Binoculares compactos de doble puente

Binoculares de torre que funcionan con monedas Tower Optical

Los binoculares de mano varían desde pequeños binoculares galileanos de 3 × 10 , utilizados en teatros , hasta binoculares con aumento de 7 a 12 veces y objetivos de 30 a 50 mm de diámetro para uso típico al aire libre.

Los binoculares compactos o de bolsillo son binoculares pequeños y livianos adecuados para uso diurno. La mayoría de los binoculares compactos tienen aumentos de 7× a 10× y diámetros de objetivo relativamente modestos de 20 mm a 25 mm, lo que da como resultado tamaños de pupila de salida pequeños que limitan su idoneidad en condiciones de poca luz. Los diseños de prisma de techo tienden a ser más estrechos y compactos que los diseños de prisma de Porro equivalentes. Por lo tanto, los binoculares compactos son en su mayoría diseños de prisma de techo. Los tubos telescópicos de los binoculares compactos a menudo se pueden plegar uno cerca del otro para reducir radicalmente el volumen del binocular cuando no se usa, para facilitar su transporte y almacenamiento.

Muchas atracciones turísticas han instalado visores binoculares montados en pedestales que funcionan con monedas para permitir a los visitantes obtener una vista más cercana de la atracción.

Levantamientos topográficos y recopilación de datos geográficos

Aunque la tecnología ha superado el uso de binoculares para la recolección de datos, históricamente estos eran herramientas avanzadas utilizadas por geógrafos y otros geocientíficos. Los binoculares de campo todavía hoy pueden proporcionar ayuda visual al inspeccionar áreas extensas.

Observación de aves

La observación de aves es un pasatiempo muy popular entre los amantes de la naturaleza y los animales; un binocular es su herramienta más básica porque la mayoría de los ojos humanos no pueden resolver los detalles suficientes para apreciar y/o estudiar completamente a las aves pequeñas. ^[74] Para poder ver bien a las aves en vuelo, es importante tener capacidad de adquisición de objetos que se mueven rápidamente y profundidad de campo. Por lo general, se utilizan binoculares con un aumento de 8× a 10×, aunque muchos fabricantes producen modelos con un aumento de 7× para un campo de visión más amplio y una mayor profundidad de campo. La otra consideración principal para los binoculares de observación de aves es el tamaño del objetivo que recoge la luz. Un objetivo más grande (por ejemplo, 40-45 mm) funciona mejor con poca luz y para ver el follaje, pero también hace que un binocular sea más pesado que un objetivo de 30-35 mm. El peso puede no parecer una consideración principal cuando se levanta por primera vez un par de binoculares, pero la observación de aves implica sostener mucho los binoculares mientras se está de pie en un lugar. La comunidad de observación de aves recomienda comprar con cuidado. ^[75]

Caza

Los cazadores suelen utilizar binoculares en el campo como una forma de observar animales de caza distantes. Los cazadores suelen utilizar binoculares de aumento de 8x con objetivos de 40 a 45 mm para poder encontrar y observar la caza en condiciones de poca luz. ^[76] Los fabricantes europeos produjeron y producen binoculares 7x42 con un buen rendimiento con poca luz sin llegar a ser demasiado voluminosos para el uso móvil como el transporte prolongado o el acecho y binoculares 8x56 y 9x63 mucho más grandes y voluminosos para poca luz optimizados ópticamente para un excelente rendimiento con poca luz para la caza más estacionaria al anochecer y la noche. Para los binoculares de caza optimizados para la observación en el crepúsculo, se prefieren los recubrimientos que maximizan la transmisión de luz en el rango de longitud de onda alrededor de 460-540 nm. ^{[77] [78] [79] [48] [80]}

Detección de rango

Algunos binoculares tienen una retícula ( escala) para medir la distancia superpuesta a la vista. Esta escala permite estimar la distancia al objeto si se conoce (o se puede estimar) su altura. Los binoculares 7x50 de uso común tienen estas escalas con un ángulo entre las marcas igual a 5  milésimas de pulgada . ^[81] Una milésima de pulgada equivale al ángulo entre la parte superior e inferior de un objeto de un metro de altura a una distancia de 1000 metros.

Por lo tanto, para estimar la distancia a un objeto que tiene una altura conocida la fórmula es:

${\displaystyle D={\frac {OH}{\text{Mil}}}\times 1000}$

dónde:

• ${\displaystyle D}$es la distancia al objeto en metros.
• ${\displaystyle OH}$es la altura conocida del objeto .
• ${\displaystyle {\text{Mil}}}$es la altura angular del objeto en número de Mil .

Con la escala típica de 5 mil (cada marca es de 5 mil), un faro que tiene 3 marcas de altura y se sabe que tiene 120 metros de altura está a 8000 metros de distancia.

${\displaystyle 8000{\text{m}}={\frac {120{\text{m}}}{15{\text{mil}}}}\times 1000}$

Militar

Los binoculares 7x42 con telémetro láser de la serie Vector pueden medir distancias y ángulos y también cuentan con una brújula digital de 360° y filtros de seguridad para los ojos de clase 1.

Prismáticos alemanes UDF 7×50 blc para submarinos (1939-1945) ^[82]

Los binoculares tienen una larga historia de uso militar. Los diseños galileanos se utilizaron ampliamente hasta finales del siglo XIX, cuando dieron paso a los tipos de prisma porro. Los binoculares construidos para uso militar general tienden a ser más resistentes que sus contrapartes civiles. Por lo general, evitan los frágiles arreglos de enfoque central a favor del enfoque independiente, lo que también facilita y hace más efectiva la impermeabilización. Los juegos de prismas en binoculares militares pueden tener recubrimientos aluminizados redundantes en sus juegos de prismas para garantizar que no pierdan sus cualidades reflectantes si se mojan.

Una variante de este tipo de binoculares se denominaba "binoculares de trinchera", una combinación de binoculares y periscopio que se utilizaba a menudo para localizar a la artillería. Se proyectaban sólo unos centímetros por encima del parapeto, lo que mantenía la cabeza del observador a salvo en la trinchera.

Los binoculares militares también pueden usarse como dispositivos de medición y puntería, y pueden tener filtros y retículas (iluminadas). ^{[83] [84]}

Los binoculares militares de la era de la Guerra Fría a veces estaban equipados con sensores pasivos que detectaban emisiones de infrarrojos activas , mientras que los modernos suelen estar equipados con filtros que bloquean los rayos láser utilizados como armas . Además, los binoculares diseñados para uso militar pueden incluir una retícula estadiamétrica en un ocular para facilitar la estimación del alcance. ^[85] Los binoculares modernos diseñados para uso militar también pueden presentar telémetros láser , brújulas e interfaces de intercambio de datos para enviar mediciones a otros dispositivos periféricos. ^[86]

Se han utilizado telémetros navales binoculares de gran tamaño (hasta 15 metros de separación entre las dos lentes del objetivo, peso 10 toneladas, para medir la distancia entre objetivos de cañones navales de la Segunda Guerra Mundial a 25 km), aunque la tecnología de radar y láser de fines del siglo XX hizo que esta aplicación fuera en gran medida redundante. ^{[ cita requerida ]}

Marina

Prismáticos marinos 7x50 con brújula amortiguada

Binoculares 20x120 'Big eyes' de la Armada de EE. UU. con montaje fijo

Existen binoculares diseñados específicamente para uso civil y militar en duras condiciones ambientales en el mar. Los modelos portátiles tienen un aumento de 5× a 8×, pero con prismas muy grandes combinados con oculares diseñados para brindar un generoso alivio ocular. Esta combinación óptica evita que la imagen se viñetee o se oscurezca cuando los binoculares se inclinan y vibran en relación con los ojos del observador debido al movimiento de un barco. ^[87]

Los binoculares marinos a menudo contienen una o más funciones para facilitar la navegación en barcos y embarcaciones.

Los binoculares marinos portátiles suelen incluir: ^[88]

• Interior sellado: Las juntas tóricas u otros sellos evitan la entrada de aire y humedad.
• Interior lleno de nitrógeno o argón: el interior está lleno de gas "seco" para evitar que las superficies ópticas se empañen o empañen. Como los hongos no pueden crecer en presencia de una atmósfera de gas noble o inerte, también se evita la formación de hongos en las lentes .
• Enfoque independiente: este método ayuda a proporcionar un interior duradero y sellado.
• Escala retícula: una ayuda para la navegación que utiliza una línea de horizonte y una escala vertical para medir la distancia de objetos de ancho o altura conocidos; a veces una ayuda importante para la navegación.
• Brújula: orientación de la brújula proyectada en la imagen. La amortiguación ayuda a leer la orientación de la brújula en un barco o embarcación en movimiento.
• Correa flotante: algunos binoculares marinos flotan en el agua para evitar hundirse. Los binoculares marinos que no flotan a veces se suministran con una correa que funciona como dispositivo de flotación o la proporciona el usuario como accesorio de posventa.

Los navegantes también suelen considerar importante un rendimiento adecuado con poca luz de la combinación óptica, lo que explica las numerosas ofertas de binoculares marinos portátiles 7x50 que cuentan con una pupila de salida grande de 7,14 mm, que corresponde al tamaño de pupila promedio de un ojo humano joven adaptado a la oscuridad en circunstancias sin luz extraña.

Los buques civiles y militares también pueden utilizar modelos binoculares de gran tamaño y gran aumento, con objetivos grandes en montajes fijos.

Astronómico

Prismáticos 25 × 150 adaptados para uso astronómico

Los binoculares 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). Los binoculares específicamente orientados a la observación astronómica tendrán objetivos de mayor apertura (en el rango de 70 mm u 80 mm) porque el diámetro de la lente del objetivo aumenta la cantidad total de luz capturada y, por lo tanto, determina la estrella más débil que se puede observar. Los binoculares diseñados específicamente para la observación astronómica (a menudo de 80 mm y más grandes) a veces se diseñan sin prismas para permitir la máxima transmisión de luz. Estos binoculares también suelen tener oculares intercambiables para variar el aumento. Los binoculares con gran aumento y peso pesado generalmente requieren algún tipo de montura para estabilizar la imagen. Un aumento de 10x generalmente se considera el límite práctico para la observación con binoculares de mano. Los binoculares más potentes que 15x70 requieren algún tipo de soporte. Los fabricantes de telescopios aficionados han fabricado binoculares mucho más grandes , utilizando básicamente dos telescopios astronómicos refractores o reflectores.

De particular importancia para la observación astronómica y con poca luz es la relación entre la potencia de aumento y el diámetro de la lente del objetivo. Una menor ampliación facilita un campo de visión más amplio, lo que resulta útil para observar la Vía Láctea y grandes objetos nebulosos (denominados objetos del cielo profundo ), como las nebulosas y las galaxias . La gran pupila de salida (normalmente 7,14 mm con un telescopio 7×50) [objetivo (mm)/potencia] de estos dispositivos hace que una pequeña parte de la luz recogida no sea utilizable por personas cuyas pupilas no se dilaten lo suficiente. Por ejemplo, las pupilas de las personas mayores de 50 años rara vez se dilatan más de 5 mm de ancho. La gran pupila de salida también recoge más luz del cielo de fondo, lo que reduce eficazmente el contraste y dificulta la detección de objetos tenues, excepto quizás en lugares remotos con una contaminación lumínica insignificante . Muchos objetos astronómicos de magnitud 8 o más brillantes, como los cúmulos estelares, nebulosas y galaxias que figuran en el Catálogo Messier , se pueden ver fácilmente con binoculares de mano en el rango de 35 a 40 mm, como los que se encuentran en muchos hogares para observar aves, cazar y ver eventos deportivos. Para observar cúmulos estelares, nebulosas y galaxias más pequeños, el aumento binocular es un factor importante para la visibilidad porque estos objetos parecen diminutos con los aumentos binoculares típicos. ^[89]

Una vista simulada de cómo se vería la galaxia de Andrómeda (Messier 31) con un par de binoculares

Algunos cúmulos abiertos , como el brillante cúmulo doble ( NGC 869 y NGC 884 ) en la constelación de Perseo , y cúmulos globulares , como M13 en Hércules, son fáciles de detectar. Entre las nebulosas, M17 en Sagitario y la Nebulosa de América del Norte ( NGC 7000 ) en Cygnus también se ven fácilmente. Los binoculares pueden mostrar algunas de las estrellas binarias más divididas , como Albireo en la constelación de Cygnus .

Una serie de objetos del Sistema Solar que son en su mayoría completamente invisibles para el ojo humano son razonablemente detectables con binoculares de tamaño mediano, incluyendo cráteres más grandes en la Luna ; los tenues planetas exteriores Urano y Neptuno ; los "planetas menores" interiores Ceres , Vesta y Palas ; la luna más grande de Saturno , Titán ; y las lunas galileanas de Júpiter . Aunque visibles sin ayuda en cielos libres de contaminación , Urano y Vesta requieren binoculares para una fácil detección. Los binoculares 10x50 están limitados a una magnitud aparente de +9,5 a +11 dependiendo de las condiciones del cielo y la experiencia del observador. ^[90] Asteroides como Interamnia , Davida , Europa y, a menos que haya condiciones excepcionales, Hygiea , son demasiado débiles para ser vistos con binoculares comúnmente vendidos. Del mismo modo, demasiado débiles para ser vistos con la mayoría de los binoculares son las lunas planetarias, excepto las galileanas y Titán, y los planetas enanos Plutón y Eris . Otros objetivos difíciles de observar con binoculares son las fases de Venus y los anillos de Saturno . Solo unos binoculares con un aumento muy alto, de 20x o más, son capaces de distinguir los anillos de Saturno en una medida reconocible. Los binoculares de alta potencia pueden mostrar a veces uno o dos cinturones de nubes en el disco de Júpiter, si la óptica y las condiciones de observación son lo suficientemente buenas.

Los binoculares también pueden ayudar en la observación de objetos espaciales creados por el hombre, por ejemplo para detectar satélites en el cielo a medida que pasan .

Lista de fabricantes de binoculares

Existen muchas empresas que fabrican binoculares, tanto en el pasado como en la actualidad. Entre ellas se incluyen:

• Barr and Stroud (Reino Unido): vendió binoculares comercialmente y fue el principal proveedor de la Marina Real Británica en la Segunda Guerra Mundial . La nueva gama de binoculares Barr & Stroud se fabrica actualmente en China (noviembre de 2011) y es distribuida por Optical Vision Ltd.
• Bausch & Lomb (EE. UU.) – no fabrica binoculares desde 1976, cuando cedió la licencia de su nombre a Bushnell, Inc., que fabricó binoculares bajo el nombre Bausch & Lomb hasta que la licencia expiró y no fue renovada en 2005.
• BELOMO (Bielorrusia): se fabricaron modelos con prisma porro y prisma de techo.
• Bresser (Alemania)
• Corporación Bushnell (Estados Unidos)
• Blaser (Alemania): binoculares de alta calidad ^[91]
• Canon Inc (Japón) – Serie IS: variantes de porro
• Celestron (EE.UU.).
• Docter Optics (Alemania) – Serie Nobilem: prismas porro
• Fujinon (Japón) – Serie FMTSX, FMTSX-2, MTSX: porro
• IOR (Rumania)
• Planta Óptica-Mecánica de Kazán (KOMZ) (Rusia): fabrica una variedad de modelos de prismas porro, vendidos bajo el nombre comercial Baigish
• Kowa (Japón)
• Fábrica Krasnogorsky Zavod (Rusia): modelos con prismas de porro y de techo, modelos con estabilizadores ópticos. La fábrica forma parte del grupo Shvabe Holding .
• Cámara Leica (Alemania): Noctivid, Ultravid, Duovid, Geovid, Trinovid: la mayoría son prismas de techo, con algunos ejemplos de prismas porro de alta gama
• Leupold & Stevens, Inc. (Estados Unidos)
• Meade Instruments (EE. UU.): Glacier (prisma de techo), TravelView (porro), CaptureView (prisma de techo plegable) y Astro Series (prisma de techo). También se comercializa con el nombre Coronado .
• Meopta (República Checa): Meostar B1 (prisma de techo)
• Minox (Alemania)
• Nikon (Japón): series EDG, High Grade, Monarch, RAII y Spotter: prisma de techo; series Prostar, Superior E, E y Action EX: porro; serie Prostaff, serie Aculon
• Corporación Olympus (Japón)
• Pentax (Japón): serie DCFED/SP/XP: prisma de techo; serie UCF: porro invertido; serie PCFV/WP/XCF: porro
• Sill Optics (marca Optolyth)  ^[de] (Alemania): modelos con prisma porro y prisma de techo ^[92]
• Steiner-Optik (en alemán) (Alemania) ^[93]
• PRAKTICA (Reino Unido) para observar aves, hacer turismo, hacer senderismo y acampar
• Óptica Swarovski (Austria) ^[94]
• Takahashi Seisakusho (Japón)
• Tasco (Estados Unidos)
• Vixen (telescopios) (Japón) – Apex/Apex Pro: prisma de techo; Ultima: porro
• Vivitar (Estados Unidos)
• Óptica Vortex (Estados Unidos)
• Zeiss (Alemania) – FL, Victory, Conquest: prisma de techo; 7×50 BGAT/T: porro, 15×60 BGA/T: porro, descontinuado

Véase también

• Anti-vaho
• Visor binocular
• Efecto globo
• Lente
• Lista de tipos de telescopios
• Monóculo
• Telescopio óptico
• Telescopio de observación
• Visor de la torre

Notas

1. "brightness" refers here to luminous flux on the retina and not to the photometrical definition of brightness: with the hypothesis of the match exit pupil, the (photometrical) brightness of the magnified scene (the illuminance of the retina) is the same (with an ideal lossless binoculars) as the one perceived by the naked eye in the same ambient light conditions, according to the conservation of luminance in lossless optical systems. Note that, in any case, with the same magnification and match exit pupil, the luminous flux on the retina increases only in an absolute way, but does not if relatively compared to the naked eye vision in each of the two different ambient light conditions.

References

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Lectura adicional

• Merlitz, Holger (2023). El manual binocular. Springer Cham. ISBN 978-3-031-44407-4.

• Walter J. Schwab, Wolf Wehran: "Óptica para la caza y la observación de la naturaleza". ISBN 978-3-00-034895-2 . 1ª Edición, Wetzlar (Alemania), 2011 

Enlaces externos

• Glosario de términos ópticos
• Capítulo sobre óptica y mecánica binoculares de Astronomía binocular de Stephen Tonkin
• Astronomía binocular de Stephen Tonkin