Binocolo

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Il binocolo (dal latino: bi = due, ed oculus = occhio) è un'altra interessante strumentazione ottica, tipo il telescopio e il microscopio, che in questo caso è in grado di assecondare la visione binoculare umana. per offrire il potere di "ingrandire" oggetti e soggetti generalmente distanti da noi, tipo la Luna, le stelle, gli animali, i panorami, o qualsiasi cosa ci interessi poter osservare, che ad occhio nudo sarebbe più difficile, se non impossibile, fare.

Lo schema classico di queste attrezzature è che l'immagine della luce, ripresa attraverso le lenti obiettive e poi raddrizzata dai prismi, viene proiettata dagli oculari del binocolo, verso entrambi gli occhi contemporaneamente.

Caratteristiche ottiche[modifica | modifica wikitesto]

Prismi[modifica | modifica wikitesto]

Binocolo con prismi a porro (sinistra) e a tetto (destra)

I prismi sono formati da un gruppo di specchi e servono per raddrizzare le immagini che normalmente, passate attraverso l'obiettivo, si invertono destra-sinistra e sotto-sopra, proprio come fanno con tutte le lenti positive, quali gli obiettivi fotografici, i telescopi, ecc.

La modalità dei prismi, determina in genere due tipologie di Binocoli:

- a prisma di Porro - sistema sviluppato da Ignazio Porro e che dà vita alla configurazione tradizionale usata in molti binocoli di uso anche militare. I prismi di Porro riflettono la luce attraverso un percorso così detto ad S, quindi l'asse ottico delle lenti obiettive (quelle più lontane dall'occhio) non è esteriormente allineato con quello delle lenti oculari (es a sx, in foto).

- a prisma a tetto - sistema sviluppato probabilmente dalla Hensoldt AG, genera in questa configurazione dei binocoli che hanno sia le lenti obiettive che oculari, esteriormente entrambe sullo stesso asse (es a dx, in foto), risultando in questo modo dei binocoli più leggeri e compatti rispetto ai tradizionali a Porro.

In genere, con i prismi di Porro l'immagine risulta più luminosa, più nitida e più "tridimensionale" rispetto ad una soluzione a tetto di pari prezzo, ma comunquue oggi abbiamo raggiunto delle qualità ottico costruttive molto alte ed abbassato notevolmente i prezzi.

Parametri tecnici principali[modifica | modifica wikitesto]

Le principali caratteristiche tecniche di ogni binocolo vengono descritte comunemente con due valori numerici, tipo 10x50 ed essi rappresentano rispettivamente l'ingrandimento del binocolo (10x), a volte chiamato anche "potere" (da potere diottrico), e il diametro in millimetri della lente frontale dell'obiettivo (50), detta anche pupilla d'ingresso.

Ad esempio, un binocolo 10x ingrandisce qualunque oggetto di 10 volte, rispetto alla normale visione ad occhio nudo; ovvero l'oggetto apparirà ai nostri occhi 10 volte più alto e 10 volte più largo, quindi 10 volte più grande. Oppure, teoricamente si può dire anche che un binocolo 10x ci "avvicina" idealmente a quell'oggetto, fino ad 1/10 della distanza reale di osservazione: se fossimo distanti 100 metri dall'oggetto, questo apparirebbe come se ci fossimo avvicinati a 10 metri, ad osservarlo senza il binocolo. La teorizzazione dell'avvicinamento, coinvolge però una questione dovuta alla tipica visione ad occhio nudo, che è differente da ciò che il binocolo poi ci presenta. Ovvero, il forte schiacchiamento dei piani, nella profondità dell'immagine, che ci restituisce il binocolo in base ai suoi ingrandimenti, non coincide poi con la stessa visione ad occhio nudo che avremmo realmente, ad esempio, ad 1/10 della distanza di osservazione. Per ovviare a questo "inconveniente", alcuni produttori studiano ed applicano degli accorgimenti per rendere più tridimensionale l'esperienza offerta dal sistema ottico binoculare, ma rimane il fatto che l'ingrandimento tenderà in ogni modo a schiacciare i piani nella profondità della scena.

L'ingrandimento è in qualche modo anche legato alla minima distanza di messa a fuoco, nel senso che per via dell'ideale "avvicinamento", un binocolo 10x in grado di mettere a fuoco oggetti distanti 1 m, ci trasporta ad una distanza di 10 cm dal soggetto, con una conseguente funzione di "microscopio" (tecnicamente non è il termine corretto, ma serve solo per dare un'idea).

Infatti, quando possibile, il binocolo viene sempre più spesso utilizzato per soggetti vicini e di taglia inferiore, tipo farfalle, fiori, insetti o piccoli animali, ecc. e con grande soddisfazione.

Siccome nella visione comune ed emmetrope degli esseri umani, la distanza minima di focalizzazione dell'occhio nudo, è valutata come normale da una distanza di 7 cm fino a 25 cm (oltre è in atto la patologia chiamata presbiopia), qualsiasi binocolo in grado di farci "avvicinare" al soggetto, oltre questa distanza, può essere classificato come "stumentazione macro".

Logicamente, per un binocolo 8x che è idealmente in grado di farci "avvicinare" al soggetto soltanto fino ad 1/8 della distanza reale di osservazione, sarà necessario che la sua distanza minima di messa a fuoco sia almeno inferiore a 20 cm (rispetto ai 25 cm di un binocolo 10x).

Il numero degli ingrandimenti possibili dei binocli è piuttosto variegato, quindi si trovano modelli con ingrandimenti da 2x fino a 20x e più, per vari scopi. Tuttavia, un numero di ingrandimenti maggiore a 10x o 12x, poi facilmente diviene la causa prima delle evidenti e scomode immagini tremolanti, nell'osservazione a mano libera. Infatti, i piccoli movimenti naturali delle proprie mani, vengono notevolmente amplificati nell'immagine ingrandita, in proporzione appunto agli ingrandimenti del binocolo usato, così la capacità di poter utilizzare un 10x, diventa una questione anche soggettiva.

Poi, anche se in genere i binocoli più son pesanti e più tendono ad essere stabili, alcuni necessitano di un appoggio o di un montaggio più solido, come ad esempio un treppiede (es: 20x80). Un'eccezione è costituita dai binocoli con stabilizzatore d'immagine, progettati propriamente per l'uso a mano libera, ma anche questi hanno dei limiti fisici, oltre che prezzi abbastanza alti.

Il valore che rappresenta il diametro di ciascuno dei due obiettivi (le lenti più grandi), espresso in millimetri, insieme all'ingrandimento determinano il diametro della pupilla d'uscita dell'oculare. Il valore della pupilla d'uscita è utilizzato per comprendere le possibilità teoriche della configurazione binoculare, di lavorare in determinate condizioni di luce. E questo stabilisce, in proporzionalità diretta, il cosiddetto indice di luminosità, che è ricavato dal diametro degli obiettivi, fratto il fattore di ingrandimento (es: 50mm/10x in un binocolo 10x50).

Più è alto questo valore, migliore sarà l'utilizzo del binocolo durante le osservazioni in scarsa luce, occasioni crepuscolari e/o notturne (ad esempio, in astronomia).

Schema ottico del binocolo a Porro
1 - Obiettivo
2-3 - Prisma di Porro
4 - Oculare

L'indice di luminosità è anche detto pupilla d'uscita, ovvero il cerchio luminoso che si vede sulla superficie di ciascun oculare (le lenti più piccole), guardandoli da una distanza di circa 30 cm e puntando l'asse ottico verso una fonte diffusa di luce.

Per una visione ottimale, questo parametro deve essere possibilmente proporzionale o maggiore al diametro della pupilla umana, la quale varia a seconda della luminosità osservata (es: visione diurna o notturna). Pertanto, un binocolo usato prevalentemente per visioni diurne potrebbe esser scelto con un indice tra 2 e 4 (che è generalmente utilizzabile fino al crepuscolo civile o poco più), mentre uno per visioni notturne (diciamo per il dopo crepuscolo civile e più) dovrà avere indici maggiori di 4, almeno 5 e possibilmente anche 6 ed oltre.

Elevando al quadrato l'indice di luminosità, si ottiene la luminosità relativa, che determina la brillantezza dell'oggetto da osservare.

Altri parametri[modifica | modifica wikitesto]

Le lenti oculari, generalmente quelle più piccole del binocolo, sono quelle che proiettano l'immagine verso i nostri occhi e dovranno quindi avere un diametro minimo almeno pari alla pupilla d'uscita. In genere queste lenti hanno un diametro anche molto più ampio della pupilla d'uscita e questo comporta vari benefici, tra cui avere una buona visuale del campo da varie posizioni fuori asse, una luminosità relativa maggiore e anche una qualità più alta dello schema ottico oculare per rappresentare il campo ripreso. Anche la qualità delle lenti obiettive e dei differenti tipi di prisma, insieme ai vari trattamenti antiriflesso applicati, andranno ad influenzare la luminosità relativa.

Il campo visivo è un altro parametro da considerare, soprattutto se si eseguono, ad esempio, osservazioni di oggetti in movimento o di ricerca e di localizzazione, oppure se si vuole aver sotto controllo visivo, un'ampia area inquadrata. Questo parametro standardizzato (ISO 14132-1:2015) dipende però da alcuni fattori di progetto e quindi viene in genere dichiarato dal fabbricante, almeno sotto forma di campo reale dello strumento.

Il campo visivo reale è indicato generalmente in metri, come spazio di campo lineare (orizzontale o verticale) osservato da una distanza nota. Ad esempio, si può trovare un campo dichiarato di 100 metri osservati da 1000 metri di distanza (100/1000 m), dove i 1000 m sono un valore standardizzato, oppure anche con misure "Americane", in tot piedi (ft) da 1000 iarde (es: 300 ft/1000 yd). Il campo visivo si può indicare anche in gradi d'angolo, con due tipologie specifiche: l'angolo di campo reale, che è quello corrispondente al campo reale (es: 100/1000 m) e l'angolo di campo apparente, che è quello corrispondente al campo osservato alla ipotetica distanza di "avvicinamento", in base all'ingrandimento (es: 1/10 per binocolo di 10x, o 1/8 per binocolo 8x, ecc). Entrambi sono calcolabili tramite la trigonometria, pervia misurazione oggettiva seguendo alcune procedure tecniche. Se il campo visivo reale di un binocolo 10x, fosse 100m/1000m (= 300ft/1000yd), ovvero con angolo di campo reale di 5,7 °, ad un decimo della distanza dei 1000m, l'angolo apparente di osservazione risulta essere di 53 °.

In genere, per semplificare, si usa moltiplicare il valore dei gradi di campo reale per il valore dell'ingrandimento binoculare, ma questa soluzione porta naturalmente ad un valore errato del campo apparente, anche di parecchi gradi.

Poi, siccome il campo visivo può variare per uno stesso potere di ingrandimento (ad esempio si può trovare un binocolo 10x con un campo di 86 m e un altro 10x con un campo di 140 m), a parità di angolo apparente, il campo reale è inversamente proporzionale all'ingrandimento del binocolo (maggior ingrandimento = minor campo ripreso).

Il parametro di accomodamento oculare o proiezione della pupilla d'uscita (detta anche estrazione pupillare o rilievo oculare) viene misurata generalmente in millimetri, come la distanza fino a cui l'occhio può vedere l'intero campo visivo, senza oscuramenti.

Questo dato serve a grandi linee per capire se quel modello potrà essere utilizzato anche dai portatori di occhiali, infatti se la proiezione è troppo breve, non sarà poi possibile sistemarsi alla distanza giusta, quindi il campo visivo risulterà parzialmente occluso. I binocoli a proiezione arretrata, con distanza di accomodamento di almeno 15 mm o più, sono consigliati in particolare a chi usa abitualmente gli occhiali da vista o occhiali da sole. Un valore minimo di estrazione pupillare non dovrebbe essere inferiore agli 8 mm, proprio per evitare di sporcare continuamente le lenti oculari con le ciglia e quindi di ridurre la nitidezza dell'immagine.

Visione binoculare[modifica | modifica wikitesto]

Binocolo navale

Il binocolo ha un grande vantaggio rispetto al telescopio e/o al cannocchiale perché permette l'utilizzo di entrambi gli occhi contemporaneamente, offrendo all'osservatore una visione migliorata anche del 240%, grazie appunto alla visione binoculare. È molto più semplice, infatti, seguire oggetti che si muovono velocemente, come aerei, o cavalli da corsa, usando un binocolo, piuttosto che un telescopio, dato che l'uso di entrambi gli occhi permette al cervello di percepire un'immagine più complessa e di costruire un'immagine tridimensionale e questo permette di valutare e seguire i movimenti, più facilmente.

Il binocolo è largamente usato anche dagli astronomi dilettanti. Il grande campo visivo è fondamentale per l'utilizzo nella ricerca di comete e nell'osservazione generale del cielo. Inoltre, i modelli recenti di binocolo possono essere così potenti da essere paragonabili a due piccoli telescopi, diretti sempre nella stessa direzione, con i due oculari disposti in modo che è possibile guardarvi attraverso usando entrambi gli occhi.

La meccanica del binocolo è caratterizzata da un meccanismo per poter cambiare facilmente la distanza interpupillare tra gli oculari, in modo da poter adattarne l'utilizzo a tutte le persone. L'estensione di questa regolazione dovrebbe essere tra 50 ed 80 mm, ma alcuni modelli non riescono ad adattare tutte le situazioni, perché offrono una possibilità ridotta.

Inoltre, ogni binocolo ha una regolazione diottrica separata per almeno un oculare, in maniera da poter compensare senza problemi una eventuale differenza di messa a fuoco tra i due occhi.

Molti modelli sistemano questa regolazione proprio sull'oculare di destra, mentre alcuni su quello di sinistra ed infine altri ancora, la siastemano in asse alla regolazione della messa a fuoco centrale.

Modelli di binocoli[modifica | modifica wikitesto]

La dimensione dei binocoli può spaziare dai piccoli modelli 3x10 (usati in genere come binocoli da teatro) fino a grossi modelli 20x140 usati più in astronomia, passando per modelli più comuni come i 7x50, gli 8x42 o i 10x50, per uso generico.

Ci sono anche enormi differenze ergonomiche tra i vari modelli, per cui quando serve la portabilità in ogni luogo, può risultare ideale un binocolo così detto Pocket, dal 6x20 all'8x25 o il 10x28, con grammature da 100g e fino a 250-300g e strutture richiudibili con doppia cerniera, per uno stoccaggio facile anche nel "taschino" della camicia; sono in genere binocoli sportivi, piccoli e comodi per l'osservazione in luce diurna, che possono però regalare anche delle ottime immagini, come i binocoli più grandi. Generlamente questi sono con prismi a tetto, per poter contenere le dimensioni.

Nella navigazione sono comunemente usati modelli 4×30, 6×30, 7×35, 7×50, 8×40, 10×50, 12x50.

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