Quaderni di birdwatching Anno VI - vol. 12 - ottobre 2004

Parliamo di ...
Titolo
di Maurizio Sighele

Binoculars basics
This article provides a definition of some technical specifications for binoculars. The meaning of terms such as "magnification", "aperture", "eye relief", "Porro prisms" and "roof prisms", and many more, is discussed, together with the importance of lens coating. To the benefit of birdwatchers who want to make an informed purchase.


        IL BINOCOLO è lo strumento ottico più versatile e di uso più immediato. Ne esistono di svariate dimensioni, pesi e ingrandimenti, fattori che come vedremo sono in buona parte correlati. Ma binocoli molto simili esternamente e con apparentemente le stesse caratteristiche possono avere differenze qualitative e di prestazioni enormi, in termini di luminosità, definizione dell’immagine, fedeltà del colore, robustezza, ergonomicità e design. Anche senza ricorrere a concetti quali il piacere e l’efficacia dell’osservazione e la consapevolezza di avere qualcosa che durerà decenni, si tratta prima di tutto di considerare la salute dei propri occhi, poiché strumenti particolarmente economici oltre ad affaticare ovviamente la vista possono con la loro precaria precisione costruttiva provocare anche danni più seri.

 Cos’è e come è fatto

        
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Il binocolo è un sistema ottico formato dall’integrazione di due piccoli telescopi identici, che per funzionare al meglio devono essere perfettamente paralleli e saldamente connessi tra loro. Le cifre incise su un binocolo, per esempio 7x42, significano che lo strumento ottico ha 7 ingrandimenti, cioè fa apparire un oggetto osservato come se fosse 7 volte più vicino, e che l’obiettivo, cioè la lente più esterna o più vicina all’oggetto osservato, ha un diametro di 42 mm.

        I binocoli generalmente in commercio hanno ingrandimenti da 4 a 15 e diametri dell’obiettivo da 20 a 56 millimetri. Dalle combinazioni tra questi fattori risultano i diversi tipi di binocoli per le più disparate finalità d’uso. La lente più vicina all’occhio è detta oculare.

        Esistono due grandi categorie di binocoli, in base al sistema di costruzione e più in dettaglio in base al sistema di inversione interno utilizzato. Come nell’occhio umano l’immagine arriva rovesciata ed il cervello si occupa di "raddrizzarla", così allo stesso modo nel binocolo l’immagine osservata si presenta rovesciata ed è compito del sistema di inversione offrirla agli occhi di nuovo raddrizzata. Il sistema di inversione è costituito da prismi in cui la luce e quindi l’immagine compiono un vero e proprio "salto mortale".

        I binocoli più tradizionali sono quelli con prismi di Porro (dal nome del fisico cui se ne deve l’invenzione), che come vedete nella figura determinano nello strumento ottico una forma allargata. I binocoli più moderni invece devono la loro forma diritta e più slanciata ai prismi a tetto (dalla forma costruttiva di uno degli spigoli). I primi presentano complessità di costruzione inferiore, mentre i secondi necessitano di livelli di precisione eccezionali per fornire prestazioni adeguate.


Prismi di Porro (a sinistra) e Prismi a tetto (a destra)

        Una volta inquadrato il soggetto da osservare, una ghiera posta tra i due telescopi consente di mettere a fuoco per ricercare la massima nitidezza. Per chi non possiede una capacità visiva perfetta esiste la possibilità di regolare lo strumento secondo le proprie diottrie, con un’altra ghiera detta di compensazione diottrica posizionata sull’oculare destro o anch’essa tra i due telescopi. Nei binocoli migliori questa è addirittura integrata nella ghiera di messa a fuoco.

        La dicitura B, dal tedesco "Brille" (occhiali), dove presente indica che il prodotto ha una distanza ottimale dell’occhio rispetto alla lente oculare (definita distanza della pupilla d’uscita, di poco sopra ai 2 cm nei binocoli migliori) tale da permettere a chi porta gli occhiali di osservare perfettamente senza doverseli sfilare. I migliori binocoli sono dotati di conchiglie oculari che si avvitano e si svitano sull’oculare in base alla necessità o meno di usare gli occhiali.

 Il binocolo giusto per ogni uso

        Dobbiamo purtroppo cominciare col dire che lo strumento perfettamente "universale" non esiste e che quindi la scelta sarà sempre un compromesso tra luminosità, dimensioni e ingrandimento: se si vuole il massimo in un settore si dovrà rinunciare a qualcosa in un altro. La luminosità, cioè la capacità di permettere l’osservazione il più a lungo possibile dopo il tramonto e prima dell’alba, dipende in larga misura dalle dimensioni dell’obiettivo. Più è grande l’obiettivo, maggiore sarà la quantità di luce che entra nel binocolo, ma inevitabilmente maggiori saranno anche le dimensioni ed il peso dello stesso.

        Aumentando l’ingrandimento si potranno sì cogliere meglio i particolari dell’oggetto osservato, ma per leggi fisiche semplici quanto incontrovertibili lo strumento perderà luminosità ed anche campo visivo, cioè porzione di spazio che si riesce ad inquadrare. Se il binocolo ha anche l’indicazione W, ciò significa che è grandangolare e cioè offre un campo visivo particolarmente ampio (a volte il campo visivo in gradi è indicato sul binocolo).

        Per brevi osservazioni, tipiche per esempio di chi ama le passeggiate in montagna, o da tenere nel cruscotto dell’auto o ancora come secondo binocolo l’ideale è un cosiddetto pocket, che si può piegare e riporre in un taschino e con i suoi circa 2hg è leggerissimo. Combinazioni tipiche da pocket sono 8x20 e 10x25. Naturalmente la luminosità non sarà il punto di forza in questo caso, ma nonostante le dimensioni le migliori marche offrono binocoli pocket che sono dei veri miracoli di miniaturizzazione perfetta ad altissime prestazioni ottiche. La leggerezza accoppiata a caratteristiche di luminosità superiori è la caratteristica che ricercano coloro che durante le camminate hanno esigenza di osservazioni più prolungate, magari anche in condizioni di luce non ottimali. In questo caso dall’8x30 al 7x42 sono combinazioni classiche.

        Ma se il binocolo serve ad osservare soprattutto all’alba o al crepuscolo e magari da postazioni fisse e facilmente raggiungibili, per cui la luminosità è indispensabile ed il peso viene ad avere poca importanza, si intuisce che un obiettivo da 56mm con un ingrandimento non troppo alto (8x56 è definita in genere combinazione crepuscolare) metterà a disposizione lo strumento ideale, che peserà inevitabilmente più di un chilogrammo.

        Se si vogliono alti ingrandimenti per osservazioni da lunghe distanze allora sarà raccomandabile un grande obiettivo, pena la perdita eccessiva di luminosità (15x56). Si tenga presente che esiste il cosiddetto booster, un monocolo che avvitato su un oculare del binocolo ne raddoppia l’ingrandimento, trasformando il binocolo in un vero telescopio. In questo caso si dovrà anche ricercare un appoggio fermo o meglio un treppiede, a causa del peso dello strumento e soprattutto del tremolio dell’immagine che aumenta proporzionalmente al crescere degli ingrandimenti. Proprio il tremolio diventa fattore determinante nel caso il binocolo sia usato in barca e qui la combinazione ormai generalmente riconosciuta come ottimale è senza dubbio 7x50.

 La Qualità, elemento fondamentale

        Le considerazioni fatte fino a qui sono ovviamente assolute e valgono allo stesso modo per qualsiasi marca, modello e livello qualitativo di strumento ottico a parità di ingrandimenti e diametro dell’obiettivo. I compromessi di cui abbiamo parlato sono necessari e limitati al rapporto tra ingrandimento e diametro dell’obiettivo.

        Dove non si possono accettare compromessi invece è nella lavorazione delle lenti, nella precisione, nella robustezza, nella qualità ottica e meccanica, questa volta non solo per diminuire l’intensità del piacere di osservazione, o per far sì che non dobbiamo sostituire ogni due anni strumenti che si rompono, ma anche e non meno per preservare la salute dei nostri occhi. Non potremo purtroppo raccontarvi di un binocolo che trasforma la notte in giorno, in quanto le leggi della fisica non consentono questo "miracolo", a meno che non intervenga l’elettronica con i suoi vantaggi ma anche i suoi notevoli compromessi. Potremo però spiegarvi come, grazie alla tecnologia, si possa tra le altre cose massimizzare la quantità e qualità di luce e dell’immagine, che entrando dall’obiettivo completi con successo il percorso che la porta a rovesciarsi e ad ingrandirsi per arrivare all’occhio umano, e come ciò possa avvenire nei migliori strumenti in modo preciso e libero da distorsioni.

        Abbiamo detto che la luminosità di uno strumento dipende quantitativamente in buona misura dalle dimensioni dell’obiettivo, in quanto chiaramente più grande è l’obiettivo e maggiore sarà la luce che riuscirà a "raccogliere". Ma ciò che conta a questo punto è quanta di questa luce arrivi poi effettivamente all’occhio umano. A questo proposito è bene sapere che anche il miglior vetro non sfugge alla legge fisica per cui il 4-6% della luce che colpisce frontalmente una superficie trasparente viene riflessa (perdendosi) invece di passare attraverso: considerando che ciò accade sia in entrata che e in uscita da una lente, in uno strumento come quello in figura che non fosse sottoposto a determinati trattamenti avremmo il fenomeno ripetuto 14 volte, determinando che all’occhio arrivi anche meno del 50% della luce (e della luminosità) iniziale!!

        Adesso si può comprendere facilmente come il miglior 8x32, oltre a durare "una vita", essere più maneggevole e leggero, possa avere maggiore luminosità persino di un 8x56 (combinazione chiamata correntemente "crepuscolare") mediocre.



Microrivestimenti speciali a strati sottilissimi (un centomillesimo di mm) che vengono vaporizzati su ciascuna lente (4 strati su quelle esterne e 3 su quelle interne, 44 in totale) nel binocolo in figura sono tali da ridurre la riflessione su ogni superficie allo 0,2%, permettendo una trasmissione totale di circa il 96% della luce all’occhio umano. Anche alcuni binocoli economici dichiarano di essere "rivestiti", ma non ci si sorprenda se sarà un solo strato e limitato alle due superfici esterne. Un’altra superficie "critica" per la dispersione della luce è la superficie 8 nella figura qui sopra, in cui per permettere il fenomeno opposto al precedente, e cioè la massima riflessione luminosa dove la luce altrimenti si fermerebbe, si fa ricorso nei prismi a tetto ad un vero e proprio specchio che però purtroppo assorbirà, disperdendola, una quantità di luce che va dal 20% degli specchi di alluminio al 4% di quelli migliori d’argento. Il binocolo della figura però può contare su 30 strati sottilissimi di un materiale altamente riflettente, che vaporizzati sullo specchio d’argento limitano la dispersione allo 0,5%, portando anche benefici in termini di fedeltà di colore e contrasto dell’immagine. Se aggiungiamo che su altre due superfici (quelle, rigorosamente con angolo di 90°, del cosiddetto "tetto" che da nome al sistema) dello stesso prisma viene operata una cosiddetta correzione di fase che permette di eliminare le distorsioni causate dall’impatto della luce diretta nell’obiettivo, e che per unire tre coppie di lenti si usa un sottilissimo strato di colla speciale ad alta trasmissione luminosa, si può capire quale livello di ricerca, eccellenza e precisione tecnologica e quali costi di produzione risiedano dietro gli 83 strati di microrivestimenti che permettono allo strumento usato come esempio di offrire caratteristiche di luminosità spropositate rispetto a quelle di binocoli economici o di medio valore.


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2004, Quaderni di birdwatching

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