Binocolo

Il binocolo è uno strumento ottico da osservazione, come lo sono anche la semplice lente di ingrandimento, il cannocchiale, il microscopio e il telescopio, ma con la differenza che il binocolo offre la possibilità di sfruttare la visione binoculare del nostro apparato visivo (dal latino scientifico del secolo XVII binocŭlus, composto di bīnus ‘a due a due’ e oculus ‘occhio’).

Fondamentalmente, è un insieme ben accoppiato di due cannocchiali identici (dai Francesi, chiamati "jumelles" gemelli), incernierati parallelamente ad un singolo cardine meccanico centrale (a volte anche ad un doppio cardine) anch'esso parallelo ai cannocchiali, e necessario ad ogni utente per regolare in modo facile, preciso e veloce, la corretta distanza interpupillare. Questo meccanismo permette quindi di adattare la larghezza dei due oculari dello strumento (la parte dove poseremo gli occhi), alla larghezza degli occhi di qualsiasi osservatore, per godere al meglio della più performante visione binoculare.

Il binocolo ha comunemente il potere di "ingrandire" il mondo che ci circonda e in alcuni casi anche di "schiarire" le immagini, per poter rivelare particolari spesso invisibili ad occhio nudo, aumentando quindi le normali possibilità di osservazione. Viene utilizzato puntando in genere oggetti distanti tra 5 e 500 m, ma anche oggetti molto più distanti (la luna, le stelle, i panorami terrestri, le nuvole, gli aerei, ecc.), oppure anche oggetti molto più vicini di cinque metri, come la piccola fauna, gli insetti, i fiori, ecc.

Esso è quindi uno strumento ottico con un vasto campo di applicazioni, che per quanto riguarda gli ingrandimenti, si posiziona tra il telescopio ed il microscopio (strumenti monoculari), permettendo un utilizzo a mano libera ed un comodo trasporto, facilitato da pesi e dimensioni ragionevoli. Ovviamente esistono anche binocoli molto grandi e pesanti da stativo o che non sono trasportabili (fissi).

Il binocolo ha quindi la funzione di aumentare l'ingrandimento di osservazione rispetto alla normale visione ad occhio nudo, mantenendo però la visuale binoculare, la quale produce anche un maggior dettaglio (fino al 240% rispetto alla visione monoculare) ed una maggior luminosità relativa degli oggetti, più o meno illuminati (fino al 150% rispetto alla visione monoculare).

Per mantenere la coerenza di focalizzazione con entrambi gli occhi, annullando eventuali differenze tra un occhio e l'altro (ametropia), ma anche eventuali tolleranze termiche del sistema ottico/meccanico, ogni strumento binoculare deve avere la regolazione diottrica (una sorta di micro regolazione della messa a fuoco, per ogni singolo cannocchiale). Alcuni strumenti regolano la diottria su entrambi gli oculari, mentre altri ne hanno una singola, posizionata in uno dei due oculari (a destra o a sinistra), oppure posta direttamente nella meccanica di regolazione centrale della messa a fuoco interna.

Caratteristiche otticheModifica

Inizialmente, i binocoli furono costruiti partendo dai cannocchiali galileiani (di Galileo Galilei). Ma i binocoli presentano la caratteristica di fornire un campo visivo molto stretto e bassi ingrandimenti. Per cui, oggi vengono costruiti e venduti quasi esclusivamente i binocoli prismatici, molto più versatili, anche se meno luminosi. Lo schema ottico del binocolo prismatico è costituito da tre parti principali:

l'obiettivo, il prisma e l'oculare (uno per ogni cannocchiale). L'obiettivo raccoglie la luce e produce l'immagine del campo osservato, sul piano focale. L'oculare serve per focalizzare quell'immagine da una distanza molto ravvicinata (qualche millimetro, tra 8 e 24 mm circa), come se fosse un microscopio, e creare così l'ingrandimento voluto. Ma proprio come fa l'obiettivo di ogni fotocamera, anche l'immagine del binocolo arriva sul piano focale, speculata destra-sinistra e capovolta sotto-sopra. Per cui, sarà necessario intromettere nel percorso ottico dell'obiettivo, un sistema prismatico di raddrizzamento (specchi in vetro ottico, che riflettono adeguatamente le immagini), per raddrizzarla completamente, prima che venga osservata dall'oculare.

PrismiModifica

Binocolo con prismi di Porro (sinistra) e a tetto (destra)

Esistono due tipologie principali di prismi, maggiormente utilizzati nei progetti moderni: la tipologia "Porro" e quella "a tetto".

La configurazione dei prismi determina in pratica due morfologie di binocoli ben differenti e riconoscibili (vedi foto a fianco).

I sistemi prismatici più efficaci utilizzano schemi con sole 4 riflessioni interne e 2 soli passaggi aria-vetro (ingresso e uscita):

  • Binocoli con prismi di Porro – sistema sviluppato da Ignazio Porro e che dà vita alla configurazione più tradizionale di binocoli. Il sistema di Porro riflette l'immagine quattro volte in totale, creando un percorso cosiddetto ad S, dove l'asse ottico dell'obiettivo è spostato rispetto l'asse delle lenti oculari e quindi degli occhi (es, foto sopra, a sinistra). Se "collato" (prismi incollati a 90° dal produttore), produce sole 4 riflessioni totali e 2 passaggi aria-vetro, restando il miglior sistema prismatico binoculare finora ideato. In genere, il sistema è volutamente "disallineato" verso l'esterno, per lasciare maggior spazio agli obiettivi, con diametri superiori a 50 mm. Ma può essere utilizzato anche nel modo cosiddetto "invertito", per creare binocoli con messa fuoco molto ravvicinata (finanche 50 cm). I prismi di Porro sono la scelta quasi obbligata per ottenere binocoli con elevati ingrandimenti, adatti alla "visione notturna" (es, 25x100) e sicuramente sono la scelta più economica dai risultati migliori.
  • Binocoli con prismi a tetto – sistema sviluppato con vari schemi differenti, due dei quali i più usati correntemente: 1) l'Abbe-König, il più luminoso, ma anche il più pesante e lungo, che anch'esso (se collato) produce solo 4 riflessioni e 2 passaggi aria-vetro, ma necessita di una correzione di fase della luce riflessa sul tetto, poiché scompone a metà l'immagine (unico inconveniente del sistema, rispetto al sistema di Porro) e 2) lo Schmidt-Pechan il più economico, leggero e compatto, quindi il più usato. I sistemi a tetto tendono a formare una coassialità tra le lenti obiettive e quelle oculari (es, foto sopra, a destra), producendo spesso degli strumenti piuttosto compatti. Tutti i migliori binocoli tascabili (pocket) e non solo i migliori, usano esclusivamente i prismi a tetto S-P.

Parametri tecnici principaliModifica

I binocoli vengono caratterizzati principalmente dal formato (es, 6x30, 7x50, 8x40, 10x35, 10x50, ecc.), il quale descrive tecnicamente l'ingrandimento col primo numero e l'apertura col secondo. In un binocolo 10x50, il primo numero (10x) rappresenta il valore dell'ingrandimento valido per gli oggetti all'infinito[1], mentre il secondo (50) indica in millimetri il diametro della lente dell'obiettivo, che coincide generalmente anche col valore nominale della cosiddetta "pupilla d'ingresso" dello strumento.

L'ingrandimento può essere interpretato in due modi differenti: uno come ingrandimento lineare (o angolare) dell'oggetto e delle sue dimensioni apparenti (altezza e larghezza), e l'altro come un avvicinamento virtuale dell'osservatore verso l'oggetto. Osservando ad esempio con un binocolo 10×, l'oggetto viene ingrandito 10 volte rispetto alla normale visione ad occhio nudo; ossia, l'oggetto apparirà ai nostri occhi 10 volte più alto e 10 volte più largo, quindi 10 volte più grande. Oppure, si può anche idealizzare che il binocolo 10x ci "avvicina" virtualmente agli oggetti, fino ad 1/10 della distanza reale di osservazione. Così, ad esempio, se siamo realmente distanti 1 000 metri dall'oggetto, al binocolo questo apparirà grande come se ci fossimo realmente avvicinati fino a 100 metri di distanza, per osservarlo senza il binocolo (ad occhio nudo). In realtà però non sarà propriamente così. Quando l'avvicinamento è reale, la prospettiva (punto di vista) cambia. E cambia anche la percezione tridimensionale, rispetto alla visione da 1'000 metri. L'ingrandimento (col binocolo) comporta una alterazione percettiva rispetto alla tipica visione ad occhio nudo (percezione naturale). Nel caso in particolare, si assiste ad uno schiacciamento dei piani nella profondità della scena, direttamente proporzionale al valore di ingrandimento e in rispetto alla visione che avremmo avuto ad occhio nudo, se fossimo stati trasportati realmente ad 110 della distanza di osservazione. Alcuni binocoli permettono di attenuare questo schiacciamento (che comunque rimane), aumentando la sensazione di profondità, o per lo meno permettendo di mantenere una sensazione di tridimensionalità osservativa più verosimile e profonda, rispetto ad altri progetti. Alcuni utenti trovano vantaggi coi binocoli a prismi di Porro, per la maggior distanza tra gli obiettivi, che amplifica l'effetto stereoscopico. Mentre per altri utenti, questo aumento della parallasse, rende solo più false le immagini sommate. Ma lo spianamento del campo, divenuto una moda moderna, accentua spesso l'effetto di schiacciamento dei piani, indipendentemente dal sistema prismatico usato. Nonostante ciò, rimane il fatto che l'ingrandimento tenderà in ogni modo a "schiacciare" normalmente i piani nella profondità della scena. E per migliorare questi "inconvenienti", alcuni produttori studiano ed applicano accorgimenti ottici per rendere più tridimensionale l'esperienza offerta dal sistema ottico binoculare. Altri produttori purtroppo riescono addirittura ad aumentare l'effetto di schiacciamento, peggiorando le osservazioni. A ciò va aggiunto che entra in gioco anche la riduzione della profondità di campo, data dall'aumento degli ingrandimenti e dall'accorciamento delle lunghezze focali (obiettivo e oculare), per ridurre le dimensioni degli strumenti moderni (corto rapporto focale).

Con ingrandimenti fino a 6x circa, è possibile vedere e valutare facilmente il reale ingrandimento, osservando direttamente la differenza tra l'immagine ingrandita e la visione ad occhio nudo (1x), mettendo nel binocolo un solo occhio (es, l'occhio destro nel cannocchiale sinistro).

Con ingrandimenti maggiori a 10x, sono necessari dei riferimenti geometrici sempre più accurati, una totale stabilità di osservazione ed alcuni altri accorgimenti, per essere altrettanto precisi.

Messa a fuocoModifica

Quasi tutti i binocoli son dotati di un sistema di messa a fuoco, in grado di agire meccanicamente su entrambi i cannocchiali, tramite regolazione centrale (CF) o indipendente (IF). Questa regolazione, spesso suddivisa in diottrie (spesso +/- 5), consente di variare la focalizzazione da una distanza minima ad oltre l'infinito. E nelle specifiche del binocolo, è sempre data la distanza minima di focalizzazione (in genere, tra 1 e 10 metri), la quale comporta un ingrandimento/avvicinamento virtuale, simile al microscopio.

Nella visione comune degli esseri umani con occhi emmetropi (o senza disfunzioni), l'adattamento alla distanza minima di focalizzazione dell'occhio nudo, è valutato come normale da 7 cm per i lattanti e fino a 25 cm per gli adulti. Oltre questa distanza, è in atto convenzionalmente la patologia chiamata presbiopia. Dopo una certa età (tra 35 e 45 anni), l'occhio diviene presbite naturalmente, e perde la funzione di adattare il cristallino (che diventa più rigido) per poter focalizzare le distanze prossime, trovando difficoltà a leggere il giornale o a vedere a fuoco (nitidamente) nel piatto cosa si sta mangiando. Così, l'utente presbite avrà bisogno dei cosiddetti occhiali da lettura, per focalizzare nuovamente fino a 25-35 cm di distanza.

Ogni binocolo 10× dotato di una escursione di messa a fuoco fino a 1 metro di distanza, è in grado di farci idealmente "avvicinare" al soggetto, fino a 10 cm virtuali (100 cm / 10x), permettendoci di vederne i particolari meglio che ad occhio nudo (se non abbiamo più 12 anni). Il potere di ingrandimento, nella sua definizione per oggetti vicini[2], è legato alla minima distanza di messa a fuoco e per via dell'ideale "avvicinamento" prodotto, qualunque binocolo in grado di trasportarci virtualmente ad una distanza inferiore di 25 cm dal soggetto, esplica la funzione di "microscopio" o di "lente d'ingrandimento".

Infatti, quando possibile, il binocolo viene sempre più spesso utilizzato anche per soggetti vicini e di piccola taglia, tipo farfalle, fiori, insetti o piccoli animali.

Logicamente, un binocolo 8×, che è idealmente in grado di farci "avvicinare" al soggetto soltanto fino ad 18 della distanza reale di osservazione, per equivalere lo stesso ingrandimento ottenuto con un binocolo 10× che focalizzasse fino a 100 cm, dovrà poter focalizzare una distanza minima di 80 cm.

IngrandimentoModifica

Il numero degli ingrandimenti possibili dei binocoli per utilizzo a mano libera, è piuttosto variegato, e si trovano modelli con ingrandimenti tra 2× e 30× circa (nei limiti), per diversi indirizzi d'uso ed esigenze.

L'ingrandimento aumenta in maniera proporzionale sia il dettaglio dell'oggetto osservato, che anche la visione del mosso creato dall'utilizzatore, per vibrazione e tremolio. Per questo, la preferenza d'uso dei vari binocoli con differenti valori di ingrandimento, dipende sostanzialmente dalle capacità soggettive dell'utente e dalla tolleranza di accettazione dell'effetto mosso visibile. Addirittura, la struttura, la forma, l'ergonomia, la posizione dei comandi, il bilanciamento dei pesi e il peso stesso del binocolo, determinano un aumento o una riduzione, anche molto ampia, del mosso a mano libera.

La somma delle capacità personali dell'utente, dell'esperienza d'uso e dell'ergonomia dello strumento, produce una tale vasta differenziazione di risultati, rispetto al mosso durante l'osservazione, che è impossibile stabilire a priori quale sia il miglior ingrandimento ideale per tutti (che non esiste). Ogni esigenza diversa di osservazione (dimensione dell'oggetto e distanza), necessita di un ingrandimento differente e più adeguato possibile. C'è sempre un compromesso migliore, disponibile.

Tuttavia, il numero di ingrandimenti con la maggiore offerta commerciale si trova tra 6× e 12×, anche se negli ultimi tempi (ultimi 20 anni) il trend è passato ad ingrandimenti maggiori, tra 7x e 18x.

In genere, il maggior peso del binocolo tende a dare più stabilità, ma poi diventa faticoso da tenere in mano per lungo tempo. Così, i binocoli più potenti (es: 20×80) necessitano quasi sempre di un appoggio di ristoro, come un monopiede, o di un montaggio più solido per aumentare la visione dei dettagli, come ad esempio l'uso di un treppiede.

L'eccezione potrebbe essere costituita dai binocoli stabilizzati (con stabilizzatore d'immagine), progettati propriamente per l'uso a mano libera. Ma anche questi strumenti innovativi hanno alcuni limiti fisici, oltre ai prezzi maggiori. Gli stabilizzati trovano troppo presto il paradosso dell'inutilità:

maggior ingrandimento = maggior peso => serve presto un supporto.

Ma se poi serve un supporto per usare un 20x60 stabilizzato, a cosa serve lo stabilizzatore?

LuminositàModifica

La luminosità nominale dei binocoli è rappresentata dal valore della pupilla d'uscita (pu), che viene calcolata dividendo il valore di apertura per il valore di ingrandimento (es, binocolo 10x50):

pupilla d'uscita = 50 mm : 10×  =  5 mm di diametro

Per avere un corretto rapporto tra gli strumenti è necessario poi elevare al quadrato questo valore, poiché si tratta di valori superficiali della pupilla d'uscita.

La luminosità effettiva delle immagini (Luminanza) fornite dallo strumento, è data anche da altri valori e fattori, quali la trasmissione totale della luce (detta Trasmittanza dello strumento) e l'assenza di riflessioni interne. Anche questi valori, elevati coerentemente a quello che rappresentano.

Ma l'occhio umano non legge la luce come una fotocamera, un fotometro o uno spettroscopio, per cui i risultati reali ottenuti durante le varie osservazioni tra i diversi strumenti, possono differire anche molto dai semplici calcoli fotometrici o fisici della luce, applicati al solo strumento ottico.

Il valore della pupilla d'uscita può essere utilizzato per idealizzare le possibilità teoriche di lavoro dello strumento, nelle diverse condizioni di luce ambientale. E per far questo è necessario equiparare la pu alla dimensione dell'iride dell'osservatore in quelle condizioni (con un margine del +/- 10%), considerando però anche il livello individuale di sensibilità retinica (che può differire anche di molto, per ogni osservatore e condizione di luce). Il diametro dell'iride dell'occhio varia apertura in maniera soggettiva e automaticamente a seconda della luce ambientale e della sensibilità retinica dell'individuo (visione diurna, visione notturna e mista), tra un minimo di 1,5 mm ed un massimo di 10 mm (mediamente, tra 2 mm e 8 mm). Quindi, la superficie pupillare indica il flusso luminoso che può entrare nell’occhio, determinando la luminosità[3] degli oggetti osservati.

 
Schema ottico del binocolo con prismi di Porro:
1 – Obiettivo
2-3 – Prisma di Porro
4 – Oculare

Per usi prevalente diurni del binocolo (dall'alba al tramonto), è sufficiente una pupilla d'uscita tra 2 e 3 mm, e per usi tipicamente crepuscolari, sono necessarie pupille tra 6,2 e 7,1 mm.

I valori intermedi (fra 3 e 6 mm circa) vengono usati soprattutto per i binocoli "tuttofare" (fra 3,6 e 4,2 mm), per le osservazioni notturne (del cielo stellato) o per quelle cosiddette "in scarsa luminosità" (tipo, al chiaro di Luna), la cui dimensione della pupilla necessaria dipende molto dai livelli di luminosità e dagli oggetti osservati, nonché dall'inquinamento luminoso del cielo delle osservazioni astronomiche. Ad esempio, in Italia e in Europa in genere, l'inquinamento è alto e difficilmente sarà possibile sfruttare una pupilla maggiore di 4 mm. Anche perché, per le stelle e per gli oggetti in scarsa luminosità, sarà sempre preferibile usare maggiori ingrandimenti, piuttosto che maggiori aperture. Ad esempio, per osservare la Luna è preferibile usare pupille inferiori a 2 mm, quindi è sconsigliato usare binocoli tipo 10x50 o 10x70, quando farebbe molto meglio un binocolo 25x25 adeguatamente costruito.

Il discorso della luminosità (intesa come effetto finale della possibilità-capacità di osservare chiaramente gli oggetti) non termina con la pupilla d'uscita. Il binocolo 10×50 risulterà sempre più efficace, rispetto al 8×40 (quando l'iride dell'occhio è aperto almeno a 5 mm). In quel caso, a parità di tutti gli altri fattori, il maggior ingrandimento rende il binocolo più "potente". E spesso viene usato un indice di merito (nominale) che giustamente coinvolge anche il valore dell'ingrandimento.

Il "fattore crepuscolare" è uno di questi vari indici, ma risulta utile solo per il crepuscolo astronomico (twilight factor), ovvero per condizioni di luce tra 0,1 e 0,001 candele per metro quadrato (cd/m2), tipo al chiaro di luna o un po' più buio. L'indice viene calcolato con la radice quadrata del prodotto tra l'ingrandimento e l'apertura del binocolo (il diametro dell'obiettivo). Così, ad esempio:

10x50 =  (10 × 50) = 23,4 e 8x40 =  (8 × 40) =  17,9

Per la visione notturna del cielo stellato (in astronomia), quindi con valori inferiori a 0,001 cd/m2, è necessario calcolare un diverso indice, con una diversa formula, e spesso si utilizza l'indice di Adler, che usa la radice quadrata solo sull'apertura:

10x50 = 10 ×  50 = 70,7 e 8x40 = 8 ×  40 =  50,6

Per l'uso prettamente crepuscolare del binocolo, ovvero per le luminosità ambientali comprese fra 30 e 1 cd/m2, tipiche del crepuscolo civile e fino a circa metà di quello nautico (i 9° più luminosi di ogni singolo crepuscolo, mattutino o serale), è necessario calcolare un diverso valore nominale, più adatto.

Il "fattore crepuscolare" non è adatto a questo scopo (nonostante il nome inopportuno che gli hanno assegnato o al fatto che sia quasi sempre presente nelle specifiche dei binocoli), poiché ad esempio calcola un indice di 18,7 sia per il binocolo 10x35 che per il 7x50. Ma il 10x35 (che è un semplice binocolo tuttofare) non potrà mai "schiarire a giorno" il crepuscolo, come può fare il 7x50, che è un vero binocolo crepuscolare, con alta capacità di leggere nelle suddette condizioni di luce.

Quindi, una formula molto semplice, potrebbe essere, apertura2 / ingrandimento, ovvero:

10x35 = 352 : 10 = 122 e 7x50 = 502 : 7 = 357

In questo modo, i due numeri possono indicare molto più correttamente i diversi livelli di efficienza di ogni binocolo, nello schiarire a giorno il crepuscolo.

Infine, la qualità dei vetri usati per lenti e prismi, la tipologia dei prismi, i vari trattamenti antiriflesso applicati alle superfici esposte all'aria e la cura dei diaframmi interni ed esterni, nonché il trattamento di opacizzazione e di oscuramento dei bordi delle lenti e dei tubi ottici che le accolgono, andranno ad influenzare il contrasto e la luminosità reale di ogni strumento. E questo, sarà il vero parametro fondamentale che può fare la differenza sul campo, tra gli strumenti, riguardo alla visibilità. Tanto che, ad esempio, un buon binocolo moderno 10×32 ED con pupilla d'uscita di 3,2 mm, può essere molto più luminoso ed efficace di un binocolo 7×50 meno moderno e di qualità più bassa, ma con pupilla d'uscita di 7,1 mm (più del doppio). Oppure, un binocolo di alta qualità 10×25 può funzionare alla pari con un binocolo di bassa qualità 10×42 per tutto il crepuscolo civile, offrendo anche una visione migliore, più neutra, più contrastata, più pulita e più trasparente.

Altri parametriModifica

- 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 e anche una qualità più alta dell'ottica dell'oculare, nonché una discreta estrazione pupillare.

- Il campo visivo è un altro parametro da considerare, soprattutto se si eseguono, ad esempio, osservazioni di oggetti in rapido movimento o di ricerca e di localizzazione, oppure se si vuole avere sotto controllo un'ampia area visualizzata. Questo parametro dipende dal progetto dell'oculare e da altri fattori come il diaframma di campo. Viene in genere dichiarato dal fabbricante sotto forma di campo visivo trasversale in maniera standardizzata[4]. Il campo visivo è indicato correttamente in metri, come il massimo spazio di campo trasversale, osservabile da una distanza di riferimento, standardizzata al valore di 1 000 metri (es: 100 m/1 000 m). Con le misure anglosassoni si utilizzano i piedi (ft) da 1 000 iarde (es: 300 ft/1 000 yd) ed è sufficiente dividere per 3 il valore in piedi (ft) per trasformarlo in metri (es: 300 ft = 100 m) e viceversa. Se l'ampiezza del campo visivo è indicata in gradi d'angolo, è sufficiente moltiplicare questo valore per il coefficiente 17,5 e trovare il valore in metri, del campo trasversale osservabile da 1 000 m di distanza.

- La visione apparente del binocolo è l'ampiezza misurata in gradi angolari della finestra di osservazione, secondo le norme ISO[5], ed è corrispondente al campo visivo, osservato dall'ipotetica distanza di "avvicinamento", come indica l'ingrandimento (es: 1 000/10 = 100 m per binocolo 10×, o 1 000/8 = 125 m per 8×, eccetera).

Entrambe queste ampiezze, del campo visivo e della visione apparente, sono calcolabili tramite la trigonometria, previa misurazione oggettiva e seguendo alcune procedure tecniche geometriche, oppure anche usando un goniometro in un disegno in scala, seguendo i dati reali.

Facciamo due esempi:

  • Se il campo visivo di un binocolo 10× vale ad esempio 100 m/1 000 m (= 300 ft/1 000 yd), l'angolo dell'ampiezza è di 5,7°, così a 100 m, l'angolo di visione apparente risulta essere 53° circa.
  • Se il campo visivo di un binocolo 10× vale ad esempio 140 m/1 000 m (= 420 ft/1 000 yd) l'angolo dell'ampiezza è di 8°, e ad 1/10 dei 1 000 m, l'angolo della visione apparente risulta essere 70°.

In genere, per semplificare, si usa moltiplicare il valore in gradi del campo visivo del binocolo, per l'ingrandimento (es, 8° x 10x = 80°), ma questa soluzione porta a valori errati di ampiezza della visione apparente, ed in vari casi anche molto errati di parecchi gradi (es: da 70° a 80° o da 93° a 120°).

Il cosiddetto "calcolo semplificato" è nato e viene usato in astronomia per poter calcolare correttamente il campo visivo dei telescopi, ma non funziona nel verso opposto (tanto meno per i binocoli, il cui dato del campo visivo viene sempre fornito dal produttore). I produttori di oculari per telescopi, devono indicare un valore nominale di ampiezza apparente, opportunamente calcolato, che sarà adeguato a calcolare l'effettivo campo visivo del telescopio. Il valore nominale di ampiezza dell'oculare del binocolo 10x con 140 m di campo, è di 80°. Ma l'ampiezza reale della finestra di osservazione, confrontata con l'occhio nudo, sarà effettivamente di 70°, proprio come risulta dal calcolo trigonometrico o dalle prove dirette.

Estrazione pupillareModifica

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 tra il piano dell'oculare e la pupilla d'ingresso dell'occhio, dove è possibile vedere l'intero campo visivo del binocolo e senza nessuna perdita di intensità luminosa (vignetting). Per cui, il valore dell'estrazione pupillare dovrà essere sempre proporzionato al valore del campo visivo del binocolo, o meglio, al valore di ampiezza apparente della finestra di osservazione.

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 ridotto. Quasi tutti i binocoli a proiezione arretrata, con distanza di accomodamento di almeno 17 mm o più, possono essere considerati consigliabili per chi usa abitualmente gli occhiali da vista o gli occhiali da sole. Nonostante sia possibile trovare comunque alcuni modelli che permettono l'uso degli occhiali, dichiarando valori di 11 mm o 12 mm. L'unica soluzione certa è provarli prima, con i propri occhiali, poiché anche 1 mm potrebbe fare la differenza. Un valore minimo di estrazione pupillare per la visione ad occhio nudo, non dovrebbe mai essere inferiore agli 8 mm, proprio per evitare di sporcare continuamente le lenti oculari con le ciglia e quindi, di ridurre la nitidezza delle immagini. Le lenti oculari sporche rovinano la visione, molto più degli obiettivi. Per cui è sempre consigliato tenerle pulite (anche per igiene).

Visione binoculareModifica

 
Binocolo navale

Il binocolo ha un grande vantaggio rispetto al telescopio e al cannocchiale perché permette l'utilizzo di entrambi gli occhi contemporaneamente, offrendo all'osservatore anche una possibile visione migliorata fino a 240%, per ciò che riguarda l'acutezza visiva (o risoluzione dei dettagli). E grazie appunto alla visione binoculare è molto più semplice seguire gli oggetti che si muovono velocemente, come aerei, o cavalli da corsa, usando un binocolo, piuttosto che un cannocchiale, dato che l'uso di entrambi gli occhi permette al cervello di costruire un'immagine tridimensionale e questo permette di valutare e seguire più facilmente i movimenti nello spazio.

Il binocolo è largamente usato anche dagli astronomi. Il grande campo visivo è fondamentale per l'utilizzo nella ricerca di comete e nell'osservazione generale del cielo.

Modelli di binocoliModifica

La dimensione dei binocoli può spaziare dai piccoli modelli 3x10 (usati in genere come binocoli da teatro o per occhiali chirurgici) fino ai grossi modelli 22×150 usati più spesso in astronomia, passando per i formati più comuni, come i 6×30, 7×35, 7x42, 7×50, 8×30, 8×42, 8x56, 10×25, 10×32, 10×42 o 10×50, 12x50, 15x56, eccetera, per vari usi. I binocoli prismatici per uso tipicamente a mano libera, possono essere suddivisi in pratica nelle tre tipologie sostanziali: Tascabili, Tuttofare e Crepuscolari.

La dimensione, il peso, l'ingrandimento e la luminosità, sono le quattro caratteristiche basilari che suddividono i vari modelli dei binocoli, e che in varia misura indicano l'indirizzo d'uso di ognuno.

I binocoli Tascabili, sono quelli estremamente leggeri e piccoli creati per poterli portare anche nel taschino della camicia, in ogni occasione, e per 24 ore al giorno senza sentirne il peso addosso. I cosiddetti Pocket variano dai formati 6×20 a 12×30, con pesi tra 150 e 300 g e strutture a doppia cerniera, per un facile stoccaggio in tasche, borsette, marsupi, o appesi al collo tutto il giorno.

Sono il primo passo verso il binocolo, poiché i più economici, comodi e i più utili in tutte le occasioni diurne, oltre anche in alcune notturne (cielo molto inquinato, osservazione della Luna, ecc), ma risultano l'opposto complementare del binocolo Crepuscolare, che è adatto quasi esclusivamente per l'uso durante il crepuscolo, dove i Tascabili non possono funzionare adeguatamente. Sono in pratica dei binocoli piccoli e comodi per l'osservazione generica, che in luce diurna possono anche regalare ottime immagini, come i binocoli più grandi, ma hanno appunto qualche limite fisico, dovuto alle loro proprietà.

Generalmente, usano i prismi a tetto, per poter contenere notevolmente pesi e dimensioni, quindi saranno anche un po' meno luminosi rispetto ai modelli che usano prismi giganti (AK e Porro). Tra i modelli di media e di alta qualità, vengono prodotti più spesso nei formati 8x20-25, 10x25-28.

I binocoli Tuttofare sono compresi tra quei formati di medie dimensioni, sia fisiche (500-700 g) che pupillari (3,6 mm), adatti ad un uso mediamente impegnativo, ma con risultati accettabili in quasi ogni campo, tranne per l'uso prettamente crepuscolare e per l'uso tascabile. I classici binocoli tuttofare han formati tipo, 6x26-32, 7x30-35, 8x30-36, 10x35-42, 12x38-46, 15x42-50, 18x50-56, 20x50-60, 25x56-63 e naturalmente coprono svariate esigenze, dall'osservazione panoramica al lungo raggio, restando in un ventaglio di luminosità media, per non esagerare mai col peso e con le dimensioni.

I binocoli Crepuscolari, infine, sono appunto quei binocoli con pupilla d'uscita tra 6,3 e 7,1 mm, ideati per le osservazioni durante il crepuscolo più luminoso, con la capacità di "schiarire a giorno" quella particolare tipologia di illuminazione. L'effetto è quello di osservare le immagini al binocolo, come se qualcuno avesse acceso la luce. Quindi, mantenendo una visibilità ancora alta, nonostante la scarsa luce solare. In genere vengono usati per il riconoscimento ad esempio degli animali nella foresta, durante la caccia. Ma in base ai modelli, possono essere sfruttati anche per altri scopi, quali la navigazione marittima, l'osservazione astronomica o qualsiasi esigenza per cui sia necessario un binocolo crepuscolare. I formati più conosciuti sono, 6×42, 7×50, 8x56, 9x63, 10×70, dove maggiore è l'ingrandimento e maggiore sarà il potere di "schiarire il crepuscolo", ma anche il peso e le dimensioni.

I modelli più venduti oggi sono i tuttofare, nei formati 8x42 e 10x42 di alta qualità, anche se al limite del peso (800-850 g), ma che vengono scelti anche per il maggior lavoro di progettazione dei produttori.

NoteModifica

  1. ^ L'ingrandimento angolare aumenta leggermente avvicinandosi all'oggetto; tale variazione provoca lo schiacciamento prospettico descritto più avanti.
  2. ^ Il potere di ingrandimento nel caso di oggetti vicini ha una diversa definizione rispetto a quella per oggetti distanti: è riferito alle massime dimensioni percepibili ad occhio nudo, ossia quando questo dista 25 cm dall'oggetto.
  3. ^ Con luminosità ci si riferisce qui al flusso luminoso sulla retina e non alla definizione fotometrica di luminanza: nell’ipotesi di matching tra pupilla di uscita e pupilla dell'occhio, la luminanza della scena ingrandita (l'illuminamento della retina) è al più la stessa (nell'ipotesi ideale di binocolo senza perdite) di quella percepita a occhio nudo nelle stesse condizioni ambientali di illuminamento, in accordo alla legge di conservazione della luminanza nei sistemi ottici senza perdite.
  4. ^ ISO 14132-1:2015
  5. ^ (EN) ISO 14132-1:2015 - Optics and photonics -- Vocabulary for telescopic systems -- Part 1: General terms and alphabetical indexes of terms in ISO 14132, su www.iso.org. URL consultato il 29 marzo 2018.

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