miniatura|Uns enormes binocles usats a l'Armada El binocle (mot usat generalment en plural, binocles)No s'ha de confondre binocle, substantiu que identifica un tipus concret d'instrument òptic, amb l'adjectiu genèric binocular, 'que empra tots dos ulls alhora'. és un instrument òptic usat per a ampliar la imatge dels objectes distants que hom observa, igual que el monocle i el telescopi, però, a diferència d'aquests, provoca l'efecte d'estereoscòpia en la imatge, i per això és més còmode com a mitjà d'apreciar la distància entre objectes distants, així com per a jutjar i seguir objectes en moviment. Els binocles són coneguts també com a ullera de llarga vista o llargavistes i prismàtics (castellanisme).
Són dos telescopis refractors muntats un al costat de l'altre i alineats per apuntar en la mateixa direcció, permetent a l'espectador utilitzar els dos ulls (visió binocular) quan mira objectes llunyans. La majoria dels prismàtics tenen una mida per subjectar-se amb les dues mans, tot i que les mides varien molt des d'ulleres d'òpera fins a grans models militars muntats en pedestals.
A diferència d'un telescopi (monocular), els prismàtics ofereixen als usuaris una imatge tridimensional: cada ocular presenta una imatge lleugerament diferent a cadascun dels ulls de l'espectador i la paral·laxi permet que l'escorça visual generi una impressió de profunditat
Dissenys òptics miniatura|prismàtics galileans miniatura|Prismàtics de prisma de sostre de 8 × 42 amb protector contra la pluja i tapes de lents obertes Galileà Gairebé des de la invenció del telescopi al segle XVII sembla que s'han explorat els avantatges de muntar-ne dos un al costat de l'altre per a la visió binocular. La majoria dels primers prismàtics utilitzaven òptica galileana; és a dir, utilitzaven un objectiu convex i una lent ocular còncava. El disseny galileà té l'avantatge de presentar una imatge erecta però té un camp de visió estret i no és capaç d'ampliar-se molt.
Aquest tipus de construcció encara es fa servir en models molt econòmics i en ulleres d'òpera o de teatre. El disseny galileà també s'utilitza en lupes binoculars quirúrgiques i de joieria de baix augment perquè poden ser molt curtes i produir una imatge vertical sense òptiques d'erecció extra o inusuals, reduint la despesa i el pes total. També tenen pupil·les de sortida grans, cosa que fa que el centratge sigui menys crític, i el camp de visió estret funciona bé en aquestes aplicacions. Normalment es munten en un marc d'ulleres o s'ajusten a les ulleres.
Keplerià Una imatge millorada i un augment més alt s'aconsegueix en prismàtics que utilitzen òptica kepleriana, on la imatge formada per la lent objectiu es veu a través d'una lent ocular positiva (ocular). Com que la configuració Kepleriana produeix una imatge invertida, s'utilitzen diferents mètodes per girar la imatge cap amunt.
Lents inversores miniatura|Secció transversal d'un conjunt amb una lent inversora.Sistema 1. miniatura|Secció transversal d'un conjunt amb dues lents inversores. Sistema 2. En els binocles aprismàtics amb òptica kepleriana (que de vegades s'anomenaven "telescopis bessons"), cada tub té una o dues lents addicionals (lent de relé) entre l'objectiu i l'ocular. Aquestes lents s'utilitzen per adreçar la imatge. Els prismàtics amb lents inversores tenien un greu inconvenient: són massa llargs. Aquests binocles eren populars a la dècada de 1800 (per exemple, els models G.& S. Merz). Els prismàtics dels "telescopis bessons" de Kepler i eren òpticament i mecànicament difícils de fabricar, però van trigar fins a la dècada de 1890 a substituir-los amb una millor tecnologia basada en prismes.
Prisma Els prismes òptics afegits al disseny van permetre la visualització de la imatge de la manera correcta sense necessitat de tantes lents i van reduir la longitud total de l'instrument, normalment utilitzant sistemes de prismes de sostre o prismes de Porro.Michael D. Reynolds, Mike D. Reynolds, Binocular Stargazing, Stackpole Books – 2005, page 8 L'inventor italià d'instruments òptics Ignazio Porro va treballar durant la dècada de 1860 amb Hofmann a París per produir monoculars utilitzant la mateixa configuració de prisma que s'utilitza en els prismàtics de prisma Porro moderns. A la Fira de Viena de 1873, el dissenyador òptic i científic alemany Ernst Abbe va mostrar un telescopi prismàtic amb dos prismes Porro cimentats. Les solucions òptiques de Porro i Abbe eren teòricament sòlides, però els sistemes de prismes emprats van fallar a la pràctica principalment a causa de la qualitat del vidre insuficient.
De Porro miniatura|Disseny de doble prisma Porro Els prismàtics de prisma de Porro porten el nom d'Ignazio Porro, que va patentar aquest sistema de muntatge d'imatges el 1854. El perfeccionament posterior d'Ernst Abbe i la seva cooperació amb el científic del vidre Otto Schott i el fabricant d'instruments Carl Zeiss van donar lloc el 1894 a la introducció comercial de prismàtics "moderns" de prisma de Porro per part de l'empresa Carl Zeiss. Els prismàtics d'aquest tipus utilitzen un parell de prismes de Porro en una configuració en forma de Z per aixecar la imatge. Això dona com a resultat uns prismàtics amples, amb lents objectius ben separats i desplaçats dels oculars, donant una millor sensació de profunditat. Els dissenys de prismes de Porro tenen l'avantatge afegit de plegar el camí òptic de manera que la longitud física dels prismàtics sigui menor que la distància focal de l'objectiu. Els prismàtics de prismes de Porro es van fer de tal manera que erigien una imatge en un espai relativament petit, per tant, els prismàtics amb prismes van començar d'aquesta manera. miniatura|Prisma Perger Els prismes de Porro requereixen normalment en 10 minuts d'arc ( grau) toleràncies per a l'alineació dels seus elements òptics (col·limació) a la fàbrica. De vegades, els prismàtics de prismes de Porro necessiten que els seus prismes es tornin a alinear per posar-los en col·limació. Els prismàtics de disseny de prismes Porro de bona qualitat solen tenir uns solcs profunds o en talls de terra a l'amplada del centre de la cara de la hipotenusa dels prismes, per eliminar la qualitat de la imatge reduint els reflexos abaxials que no formen imatge. Els prismàtics de prisma de Porro poden oferir un bon rendiment òptic amb relativament poc esforç de fabricació i com que els ulls humans estan ergonòmicament limitats per la seva distància interpupil·lar, el desplaçament i la separació de lents objectius de gran (60 + mm d'ample) i els oculars esdevenen un avantatge pràctic en una òptica estereoscòpica. producte.
A principis dels anys 2020, la quota de mercat comercial dels prismàtics de tipus prisma Porro s'havia convertit en la segona més nombrosa en comparació amb altres dissenys òptics de tipus prisma.
Hi ha sistemes alternatius basats en prismes de Porro disponibles que troben aplicació en prismàtics a petita escala, com el prisma Perger que ofereix un desplaçament axial significativament reduït en comparació amb els dissenys tradicionals de prismes de Porro.
De sostre miniatura|Disseny de prismes "sostre" Schmidt-Pechan Els prismàtics de prismes de sostre poden haver aparegut ja a la dècada de 1870 en un disseny d'Achille Victor Emile Daubresse. El 1897 Moritz Hensoldt va començar a comercialitzar prismàtics de prismes de sostre basats en pentaprismes.
La majoria dels prismàtics de sostre utilitzen el prisma Schmidt-Pechan (inventat el 1899) o el prisma Abbe-Koenig (anomenat així en honor a Ernst Karl Abbe i Albert König i patentat per Carl Zeiss el 1905) per aixecar la imatge i plegar el camí òptic. Tenen lents objectius que estan aproximadament en línia amb els oculars.
Els prismàtics amb prismes de sostre s'utilitzen en gran manera des de la segona meitat del . Els dissenys de prismes de sostre donen lloc a lents objectius gairebé o totalment en línia amb els oculars, creant un instrument més estret i compacte que els prismes de Porro i més lleuger. També hi ha una diferència en la brillantor de la imatge. Els prismàtics de prisma de Porro i Abbe-Koenig produiran inherentment una imatge més brillant que els prismàtics de prisma de sostre Schmidt-Pechan de la mateixa ampliació, mida objectiva i qualitat òptica, perquè el disseny de prisma de sostre Schmidt-Pechan empra superfícies recobertes de mirall que reduir la transmissió de la llum. esquerra|miniatura|Disseny de prismes "sostre" Abbe-Koenig En els dissenys de prismes de sostre, els angles del prisma òpticament rellevants han de ser correctes en 2 segons d'arc ( d'1 grau) per evitar veure una imatge doble obstructiva. Mantenir toleràncies de producció tan ajustades per a l'alineació dels seus elements òptics mitjançant làser o interferències (col·limació) a un preu assequible és un repte. Per evitar la necessitat d'una posterior col·limació, els prismes s'alineen generalment a la fàbrica i després es fixen permanentment a una placa metàl·lica. Aquests complicats requisits de producció fan que els prismàtics de prisma de sostre d'alta qualitat siguin més costosos de produir que els prismàtics de prisma de Porro de qualitat òptica equivalent i fins que es van inventar els recobriments de correcció de fase el 1988, els prismàtics de prisma de Porro oferien òpticament una resolució i contrast superior als prismàtics de prisma de sostre sense correcció de fase.
A principis dels anys 2020, l'oferta comercial de dissenys de Schmidt-Pechan supera les ofertes de disseny d'Abbe-Koenig i s'havia convertit en el disseny òptic dominant en comparació amb altres dissenys de tipus prisma.
Els dissenys alternatius basats en prismes de sostre com el sistema de prismes Uppendahl compost per tres prismes cimentats entre si es van oferir i s'ofereixen comercialment a petita escala.
Un altre model de prisma erector fou el de Sprenger-Lehman.
Sistemes òptics comuns
El sistema òptic dels prismàtics moderns consta de tres conjunts òptics principals:
Muntatge de lents objectius. Aquest és el conjunt de la lent a la part davantera dels prismàtics. Reuneix la llum de l'objecte i forma una imatge en el pla de la imatge. Muntatge de correcció d'orientació de la imatge. Aquest sol ser un conjunt de prismes que escurça el camí òptic. Sense això, la imatge s'invertiria i s'invertiria lateralment, cosa que és inconvenient per a l'usuari. Conjunt de lents de l'ocular. Aquest és el conjunt de la lent a prop dels ulls de l'usuari. La seva funció és ampliar la imatge.
Tot i que els diferents sistemes de prismes tenen avantatges i desavantatges induïts pel disseny òptic en comparació, a causa del progrés tecnològic en camps com els recobriments òptics, la fabricació de vidre òptic, etcètera, les diferències a principis dels anys 2020 en prismàtics d'alta qualitat pràcticament es van convertir en irrellevants. A preus d'alta qualitat, es pot aconseguir un rendiment òptic similar amb tots els sistemes òptics d'aplicació habitual. Això no era possible entre 20 i 30 anys abans, ja que els problemes i desavantatges òptics que es produeixen en aquell moment no es podrien mitigar tècnicament fins a la irrellevància pràctica. Actualment encara es poden observar diferències rellevants en el rendiment òptic en les categories de preus d'alta qualitat amb els prismàtics de tipus prisma de sostre perquè les mesures de mitigació de problemes tècnics ben executades i les estretes toleràncies de fabricació segueixen sent difícils i costoses.
Paràmetres òptics
Els binocles solen estar dissenyats per a aplicacions específiques. Aquests diferents dissenys requereixen determinats paràmetres òptics que es poden enumerar a la placa de coberta del prisma dels prismàtics. Aquests paràmetres són:
Augments