«Проглоченный» свет

Общий коэффициент пропускания света – это отношение количества света, прошедшего сквозь оптическое устройство, к количеству света, упавшему на него. Если рассматривать бинокли в плане коэффициента пропускания света, то для них это одна из важнейших характеристик. Поэтому мы решили исследовать измерительно-технические качества самых популярных на сегодня биноклей.

Покупка бинокля для чётко обозначенных целей является довольно непростой задачей, так как реклама зачастую не отражает действительного положения вещей. Наряду с внушительным перечнем критериев очень важна пропускная способность – ведь при прохождении сквозь любое оптическое приспособление или устройство часть света поглощается. Только определённый его процент может быть использован глазом наблюдателя.

Ведущие производители оптики затрачивают огромные средства и усилия на то, чтобы добиться как можно более высокого коэффициента пропускания света. Работа начинается уже на стадии выбора сорта стекла и продолжается в переходных слоях на границе поверхностей раздела стекло-воздух, а также в отражающих слоях на гранях призм. Эти слои преследуют единственную цель – уменьшить отражение и поглощение света. Речь здесь идёт о последовательности сочетания слоёв толщиной всего лишь в несколько атомов. А секрет их химического состава изготовители хранят как зеницу ока!

ПРИРОДА СВЕТА

Световые лучи – это электромагнитные волны различной длины. Человеческий глаз способен воспринимать свет с длиной волн от 400 до 700 нм, которые вызывают ощущения цвета – от фиолетового до красного. Иными словами, чисто с физической точки зрения свет – длина волны при этом не имеет значения – не является цветным. Тот факт, что мы видим свет различной длины волны как окрашенный в различные цвета, является результатом сложных физиологических и физических процессов, происходящих в органах зрения: глазах и определённых участках головного мозга.

Если, например, в глаз попадает свет в диапазоне всех длин волн, воспринимаемых клетками наших органов зрения, то наш мозг производит из этой поступившей информации ощущение белого цвета. Впрочем, цветовое ощущение возникает и в том случае, если в глаз одновременно попадают голубой, красный и зелёный свет. Белый цвет света получается в этом случае путём смешения этих трёх основных цветов.

Если свет точно определённой длины волны в диапазоне волн видимого света попадает в наш глаз, то в мозгу возникает ощущение соответствующего цвета, например зелёного – при длине волны 520 нм. Если в глаз попадает свет различной длины волны, то в мозгу возникает ощущение смешанного цвета, например пурпурного при смешении голубого и красного. Некоторые физические законы, связанные с природой света, важно знать, если речь идёт о пропускании света биноклями. Ведь линзы и призмы, обработанные для использования в биноклях, могут пропускать свет в видимом диапазоне волн от 400 до 700 нм неодинаково. Свет одной длины волны будет проходить лучше, другой – хуже. Та часть света, которая поглощается стеклом в оптическом устройстве, называется абсорбцией. Та, которая отражается, – отражением, а та, которая пропускается, – пропусканием или трансмиссией. Эта пропускная способность света является важным критерием, может быть, единственно решающим для качества бинокля. Поэтому редакция DWJ приобрела несколько биноклей, чтобы определить коэффициент пропускания света на этих экземплярах. Речь идёт о моделях некоторых марок, хорошо известных на рынке. Оценка не связана с выбором. Неучтённые марки и модели могут быть равноценными. В нашем распоряжении находился один экземпляр каждой модели для испытаний. Это обстоятельство следует учитывать при оценке результатов. По правилам статистики, для выполнения измерений следовало бы взять определённое количество экземпляров каждой модели, чтобы сделать обобщающие выводы. Но результаты измерений всегда интересны, даже если они касаются только одного экземпляра модели.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Если необходимо измерить коэффициент пропускания света для определённого бинокля, то это требует выполнения весьма трудоёмких технических исследований. Необходимо всё-таки выяснить, при какой длине волны и насколько хорошо или плохо пропускает свет оптическая система данного бинокля. Не останавливаясь на деталях измерительной аппаратуры, следует напомнить о том, что коэффициент пропускания необходимо измерять для проходящего света различной длины волны. В принципе измерительный прибор устроен таким образом, что через бинокль поочередно пропускается свет с различной длиной волны при точно определённой его интенсивности. Интенсивность света, выходящего сквозь окуляр, измеряется и сопоставляется с интенсивностью света, поступающего в объектив. Таким образом, получается коэффициент пропускания, например для света с длиной волны 400 нм его значение составляет 85%. Если теперь нанести все полученные значения на график в зависимости от длины волны, то можно для каждого бинокля получить так называемую кривую пропускания света. При выполнении этой работы испытатели руководствуются определёнными промышленными стандартами.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Кривые пропускания света дают точные сведения о пропускании света данным экземпляром бинокля в зависимости от длины волны. Это очень важная информация, но распределение компонентов света по длине волн в условиях слабой освещённости отличается от дневных условий. Максимумы чувствительности глаза для дневного зрения также отличаются от таковых для сумеречного зрения. Конкретно это означает следующее: в то время как при ярком дневном свете все его длины волн распределены равномерно, в условиях недостаточной освещённости доминирует составляющая синего спектра. В условиях постепенного снижения освещённости зрительную функцию в глазу начинают выполнять только те клетки, которые отвечают за чёрно-белое изображение, так называемые палочки. Максимум их чувствительности находится примерно при длине волны 500 нм, то есть в сине-зелёной области спектра.

Из этого следует, что к биноклям, предназначенным, прежде всего, для использования в сумерках, предъявляется требование максимально высокого коэффициента пропускания света именно в этом диапазоне длин волн. Разумеется, в остальных диапазонах длин волн также не должно быть слишком больших колебаний пропускания света, чтобы не приводить к искажению цветопередачи при дневном наблюдении, когда глаз человека может лучше различать цвета.

Для сравнения пропускания света различными биноклями можно сопоставить полученные при исследованиях кривые пропускания. Это сравнение осуществляется проще и быстрее, если испытателю приходится сравнивать между собой не сами кривые пропускания, а только численные значения, сведённые в соответствующую таблицу. Это также возможно. В соответствии с чёткими правилами промышленного стандарта измерительный прибор (используя кривую пропускания) определяет так называемые «дневной» (tT) и «ночной» (tN) коэффициенты пропускания. Для интересующихся математикой: поскольку актуальный для дневного зрения волновой диапазон шире, то кривая подвергается анализу по другой составляющей длин волн и отсюда устанавливается так называемое «дневное» пропускание в виде процентного значения. В принципе при этом площадь под кривой в этой части волнового диапазона сопоставляется с площадью, которая получалась бы при прохождении кривой пропускания в виде прямой при значении ординаты 100%. Конечно, измерительно-техническая действительность сложнее, но в принципе ничего не меняется.

Важный для сумеречного зрения волновой диапазон по этой причине уже и отличается от той части спектра, которая имеет значение для зрения «дневного». Соответственно, и программное обеспечение измерительного прибора делает больший упор ближе к диапазону примерно от 400 до 550 нм и, используя рассмотренную выше математическую операцию, определяет так называемое «ночное» пропускание.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Охотничий бинокль 1. Модель Docter B/CF 10?42 пропускает в
дневное время до 79,1% света, в ночное – до 77,4%. 2. Охотничий
бинокль 2. Модель Zeiss T*FL 8?42 относится к высшему классу:
пропускание света до 93,3% днём и до 90,5% ночью. 3. Охотничий
бинокль 3. Kahles 10?42 пропускает до 79,1% дневного и до 77,4%
ночного света. 4. Бинокль для засады. Swarovski SLC 8?56
принадлежит к высшему классу биноклей, чрезвычайно эффективен
в условиях слабой освещённости. 5. Охотничий бинокль 4. Meopta
Meostar 8?42 прекрасно пропускает свет в дневное время (86,8%).
6. Модель Optolyth Royal 8?56 всё ещё считается хорошим средним
классом. 7. Промежуточный размер. Модель Minox BD 8,5?52 по
пропусканию света находится в среднем классе.

В таблице приведены характеристики испытуемых биноклей. Чётко видно, что пропускание света различными моделями иногда существенно различается, а иногда значения практически совпадают. Для читателя важно сравнить между собой модели с объективами диаметром 42 и 56 мм. Приборы с объективом 42 мм – это типичные охотничьи бинокли для дневного применения. Здесь «ночное» пропускание играет второстепенную роль. Иначе обстоят дела с биноклями с объективом 56 мм. Эти однозначно созданы для использования в сумерках и в лунные ночи. Соответственно, важным в данном случае является именно «ночное» пропускание.

Весьма впечатляющи показатели пропускания света всеми моделями Zeiss. Абсолютным лидером здесь является Classic Dialyt с коэффициентом дневного пропускания 94,4%. И даже у модели серии Conquest, появившейся этой весной, коэффициент пропускания превышал 90%. Да и модели других топ-марок, таких как Swarovski или Leica, отличаются превосходными показателями.

Характеристики, приведённые в таблице, могут склонить непрофессионала к оценке качества моделей биноклей в соответствии с коэффициентами пропускания света. Но это было бы неправильным. Требуемое на практике качество можно определить лишь с учётом целого ряда различных критериев. Это является веским доводом, если даже такой производитель, как Zeiss соблазняет покупателей не одними лишь топ-показателями пропускания.

Естественно, высокий коэффициент пропускания света является одним из признаков, которые в сумме определяют качественное изделие. Что толку, например, в высоком показателе пропускания света, если резкость неоднородна, изображение по краям расплывчатое, механика работает с люфтами или по краям изображения видны цветные разводы? Самая яркая картинка мало поможет охотнику, если отсутствует контрастность или прибор сложно сфокусировать.

ДРУГИЕ ПРИЗНАКИ КАЧЕСТВА

Бинокль можно считать превосходным в том случае, если он предлагает охотнику изображение объекта наблюдения в реальном цвете, имеет хорошую резкость и прекрасную контрастность, удобен в эксплуатации и может быть надёжно сфокусирован при любой температуре. Естественно, обязательно широкое поле зрения с однородной глубиной резкости. Всё это вещи понятные, но совокупности необходимых показателей можно достичь лишь c помощью значительных конструктивных и технических инноваций, которые, безусловно, отражаются и на цене. Если изготовитель придаёт значение, например, высокому коэффициенту пропускания света, не обращая особого внимания на остальные критерии качества, то он может без особых затруднений выпустить бинокль с высоким пропусканием света. Он может работать с меньшим числом линз, если его удовлетворяет относительно небольшое поле зрения. Но если необходимо как можно более широкое поле зрения с высокой резкостью по краям, а сам бинокль должен быть ещё и очень компактным, то конструкторам придётся поработать как над объективом, так и над окуляром с несколькими линзами. А чтобы добиться высших показателей пропускания света с четырьмя линзами объектива и семью – окуляра, уже потребуется множество оригинальных конструктивных решений.

Высокий коэффициент пропускания света вовсе не означает, что безупречна и контрастность изображения. Однако способность различать объекты одинаковой яркости и делать их восприятие чётким является важным критерием высококлассного бинокля.

Практическое значение контрастности трудно переоценить. Представьте себя, например, в засаде в сумерках. Кто движется там, на лесной опушке, в лунном свете? Может, это только игра воображения? Точное определение контрастности с научной точки зрения довольно затруднительно, поскольку всегда большую роль играет субъективный фактор особенностей зрения наблюдателя.

Правильная цветопередача – тоже важный критерий качества. Это означает, что система линз не поглощает свет определённой длины волны настолько сильно, чтобы цветное изображение наблюдаемого объекта получалось искажённым.

Крайне важно в значительной мере исключить так называемую хроматическую аберрацию. Этот оптический феномен при прохождении света через линзы приводит к так называемому цветному окаймлению. Причиной его является то, что линзы преломляют свет различной длины волны с различной силой – красный свет преломляется меньше, чем зелёный, а зелёный – слабее, чем синий. Данный эффект можно уменьшить путём целенаправленного комбинирования линз с определёнными радиусами и сортами стекла. Окончательно доработать разность преломления можно, используя для обработки современные сорта стекла с содержанием фторидов. Однако такие стекла существенно дороже по сравнению с обычными.

90% пропускания света – это выдающийся показатель. Коэффициент свыше 85% можно назвать очень хорошим. Однако сможет ли наблюдатель обнаружить различие между биноклями с коэффициентами пропускания света 85 и 92% – зависит от остальных критериев качества и даже от самого пользователя. Данные таблицы – это лишь отправная точка для предварительного выбора. А покупатель должен проверять изделия одновременно в условиях различной освещённости.

ВЫВОДЫ DWJ

Коэффициент пропускания света является важным показателем качества бинокля. Правда, очень высокий показатель пропускания света вовсе не означает автоматически, что прибор в целом очень хорош для практического применения. Только при условии, что высокий коэффициент пропускания света сопровождается высокой степенью цветопередачи, превосходной контрастностью, лёгкостью в обращении и точно работающей – даже в крайне неблагоприятных условиях – механикой, бинокль можно считать очень хорошим.

Отражение света уменьшается за счёт доработки поверхности стекла путём нанесения специальных сконденсированных слоёв.

Вальтер Шульц
Сафари-Украина