Монокуляр как оптический прибор¶

Монокуляр — оптический прибор для наблюдения удалённых объектов одним глазом, представляющий собой зрительную трубу с окуляром, приспособленную для индивидуального использования. В отличие от бинокля, монокуляр имеет один окуляр и не требует согласования двух оптических каналов, что делает его компактнее и легче при сопоставимой кратности. Применяется в туризме, охоте, наблюдении за природой, морском деле, а также в специализированных областях — от астрономии до военного дела.

¶Устройство и оптическая схема

Классический монокуляр состоит из объектива, окуляра и корпуса, внутри которого размещена оборачивающая система. Объектив собирает свет и формирует перевёрнутое изображение; окуляр увеличивает его для глаза наблюдателя. Поскольку изображение в простейшей трубе оказывается перевёрнутым, в приборах применяют призмы или линзы для оборачивания.

Основные оптические схемы:

• Галилеевская система — прямая труба с собирающим объективом и рассеивающим окуляром. Даёт прямое изображение без оборачивающих элементов, но имеет малое поле зрения и небольшую кратность. Типична для театральных биноклей и простых монокуляров.
• Кеплеровская система с призмами Порро — собирающий объектив и собирающий окуляр с призменной оборачивающей системой. Обеспечивает широкое поле зрения и высокое качество изображения, но прибор получается объёмным.
• Система с призмами Аббе (roof-призмы) — компактная схема, при которой осевая линия объектива и окуляра совпадают. Такие монокуляры короче и легче, хотя сложнее в производстве.

Ключевые характеристики прибора — увеличение (кратность), диаметр объектива, поле зрения, светосила и выходной зрачок. Маркировка вида «8×42» означает восьмикратное увеличение при диаметре объектива 42 мм. Диаметр выходного зрачка равен отношению диаметра объектива к увеличению; для наблюдений при дневном свете достаточно 2–3 мм, в сумерках желательно 5–7 мм.

¶История

Исторической основой монокуляра стала зрительная труба, созданная в начале XVII века. Голландские оптики Ханс Липперсгей и Захарий Янсен в 1608 году независимо представили устройства с линзами, дававшие увеличенное изображение. Галилео Галилей усовершенствовал конструкцию и применил её для астрономических наблюдений, открыв спутники Юпитера и фазы Венеры. Труба Галилея использовала рассеивающий окуляр и давала прямое изображение.

В 1611 году Иоганн Кеплер описал схему с двумя собирающими линзами, дающую перевёрнутое, но более качественное изображение; оборачивающие призмы предложил в XIX веке итальянский оптик Игнацио Порро, а позднее Эрнст Аббе разработал призменную систему для компактных приборов. Именно призменные схемы позволили создать короткие монокуляры, пригодные для полевого использования.

В России оптическое приборостроение развивалось с XVIII века; значительную роль сыграли мастерские Петербургской академии наук и позднее заводы, выпускавшие зрительные трубы и бинокли. В XX веке советская оптическая промышленность освоила массовый выпуск монокуляров и биноклей различного назначения.

¶Виды и классификация

Монокуляры различают по нескольким признакам.

Отдельную группу образуют монокуляры ночного видения, использующие электронно-оптический преобразователь для усиления слабого света, и тепловизионные монокуляры, регистрирующие инфракрасное излучение. Такие приборы применяются в охоте, охране периметра и наблюдении в темноте.

Существуют также цифровые монокуляры со встроенной камерой и экраном, позволяющие записывать изображение, и спективные монокуляры — простейшие ручные зрительные трубы без оборачивающей системы.

¶Применение

Основные сферы использования монокуляра:

• Туризм и походы — лёгкий прибор для осмотра местности, наблюдения за животными и птицами.
• Охота — оценка дистанции и наблюдение за объектом без демаскирующих движений.
• Наблюдение за природой (бёрдвотчинг) — компактность важна при длительных вылазках.
• Морское дело — наблюдение за горизонтом, ориентирами и судами.
• Военное и охранное дело — разведка, целеуказание, наблюдение.
• Астрономия — небольшие монокуляры используются как вспомогательные инструменты, хотя для серьёзных наблюдений предпочитают телескопы.
• Спорт и зрелища — компактные монокуляры удобны на стадионах и концертах.

Преимущество монокуляра перед биноклем — меньшие масса и габариты при той же кратности, а также возможность использовать его одной рукой. Недостаток — отсутствие стереоскопического восприятия глубины, которое даёт бинокулярное зрение, и меньший комфорт при длительном наблюдении.

¶Выбор и характеристики

При выборе монокуляра учитывают:

• Кратность и диаметр объектива — компромисс между увеличением, светосилой и массой. Слишком большая кратность без штатива приводит к дрожанию изображения.
• Просветление оптики — многослойные покрытия линз уменьшают потери света и блики.
• Поле зрения — выражается в градусах или метрах на 1000 м; широкое поле облегчает поиск объекта.
• Вынос выходного зрачка — важен для людей в очках.
• Влагозащита и ударопрочность — критичны для полевых условий.

Для наблюдений с рук оптимальна кратность до 10×; более высокие значения требуют упора или штатива. Диаметр объектива свыше 50 мм увеличивает светосилу, но утяжеляет прибор.

¶Интересные факты

• Термин «монокуляр» применяется и в медицине: так называют повязку или очковую накладку, закрывающую один глаз, например при лечении амблиопии у детей.
• Простейший монокуляр можно собрать из двух линз — это классический опыт в курсе школьной физики.
• В астрономии крупные монокуляры с изломом оси (так называемые «трубы» с диагональным зеркалом) удобны для наблюдения зенитной области неба.

Источники: учебные пособия по оптике и оптическим приборам; материалы по истории оптики и телескопостроения; справочники по наблюдательной оптике.