Как известно, при прохождении световых лучей через оптическую систему происходят потери поглощения и отражения, и яркость изображения уменьшается. Поэтому при наблюдении в оптический прибор мы видим предметы менее освещенными, чем они есть на самом деле. Чем сложнее оптический прибор, тем эти потери больше. Способность оптического прибора пропускать световые лучи называется коэффициентом прозрачности и обозначается метрической дробью. Например, при потере 40% световых лучей коэффициент прозрачности будет 0,6. Таким образом, коэффициент прозрачности не может быть больше единицы.
В этом смысле потери света не зависят от увеличения и поля зрения оптического прибора. Для уменьшения этих потерь применяются специальные меры, такие как просветление оптики, использование стекла с соответствующими оптическими свойствами и т.д.
В зависимости же от угла зрения и кратности оптического прибора находится его светосила (relative brightness). Светосила определяет величину яркости изображения, получаемого на сетчатке глаза при наблюдении в оптический прибор (в нашем случае — в бинокль). Светосила определяется отношением яркости изображения предмета на сетчатке глаза при наблюдении в оптический прибор к яркости изображения того же предмета на сетчатке глаза при наблюдении невооруженным глазом. Светосила прибора прямо пропорциональна диаметру его выходного зрачка. Однако определять величину светосилы по приведенному выше отношению достаточно трудно. Поэтому на практике светосила обозначается отвлеченным числом — квадратом диаметра выходного зрачка. Для бинокля 6х30 выходной зрачок будет равен 5 мм, а светосила, соответственно, 25.
Чтобы не было дополнительных потерь в освещенности изображения, нужно, чтобы во время работы диаметр выходного зрачка бинокля не был меньше диаметра зрачка глаза. Величина зрачка глаза человека меняется в зависимости от освещенности. Практика показывает, что диаметр зрачка человека бывает от 2,5-3 мм на ярком свету, до 7-8 мм в сумерках и темноте.
Под полем зрения (field of view) бинокля чаще всего понимают угол, образованный двумя воображаемыми линиями, проведенными из центра объектива оптического прибора к крайним точкам пространства, границы которого видны при наблюдении в прибор. Однако это истинное поле зрения (real field of view). Различают истинное и окулярное (apparent field of view) поле зрения. В отличие от истинного, окулярное поле зрения - это угол, образованный линиями, соединяющими зрачок глаза с крайними точками изображения, построенного оптической системой в приборе. Соответственно, окулярное поле зрения больше истинного пропорционально увеличению прибора. Иногда указывают обе эти характеристики. Если поле зрения (истинное) 6-кратного бинокля — 100, то окулярное поле зрения — 600. Часто поле зрения обозначается не градусным углом, а шириной просматриваемого отрезка на определенной дальности. Эти величины легко переводятся одна в другую. Наряду с обычными существуют и широкоугольные бинокли.
Светосила, кратность и поле зрения бинокля (вообще любой оптической системы) находятся в тесной взаимосвязи. Нельзя изменить один из этих параметров, не изменив других. При прочих равных условиях повышение кратности повлечет за собой уменьшение поля зрения. Увеличение выходного зрачка при данном объективе увеличит светосилу, но уменьшит кратность.
Полевой бинокль, в отличие от земной зрительной трубы или театрального (галиллеевского) бинокля, является призматическим оптическим прибором. Это значит, что в качестве оборачивающей системы в бинокле используются призмы, а не система линз. Применение призм позволяет уменьшить потери света и сделать зрительные трубы бинокля компактными. Переворачивая изображение, призмы "складывают" лучи, заставляя их по ломаной линии пройти в корпусе трубы бинокля примерно двойное расстояние.
В призменных биноклях используются два принципа оборачивающих систем призм — Порро (Porro) и roof (крыша). Оборачивающая система призм Порро — классическая, бинокль с ней имеет легкоузнаваемую форму: расстояние между объективами больше расстояния между окулярами. В бинокле с Roof-призмами окуляр и объектив каждой зрительной трубы находятся на одной оси. Применение roof-призм позволяет сделать бинокль компактным. Но пластичность, свойственная биноклям с оборачивающей системой Порро, при этом теряется.
Бинокулярным приборам, к которым относится бинокль, присуще свойство пластичности. Пластичность — это общее свойство бинокулярного зрения, создающее ощущение глубины пространства и рельефа местности. Пластичность зависит от дальности наблюдения и от расстояния между зрачками — базы. Сходясь на наблюдаемом предмете, оптические оси глаз (при наблюдении невооруженным глазом) образуют параллактический угол. Чем дальше расположен предмет, тем меньше этот угол, и на определенной дальности параллактический угол становится настолько мал, что все предметы станут казаться нам расположенными в одной плоскости. Пропорционально кратности бинокулярного прибора увеличивается и дальность восприятия объемного изображения, т.е. пластичность нашего зрения.
Кроме того, такие приборы, как стереотруба и бинокль с оборачивающей системой призм Порро, у которых расстояние между объективами больше расстояния между окулярами, дополнительно увеличивают пластичность зрения пропорционально увеличению базы. Если в стереотрубе расстояние между объективами в десять раз больше расстояния между зрачками, то в бинокле — приблизительно в два раза. Отношение расстояния между объективами к расстоянию между глазами наблюдателя называется удельной пластичностью прибора. Полная пластичность прибора равна удельной пластичности, умноженной на увеличение. Например, удельная пластичность шестикратного бинокля с призмами Порро — 2, полная пластичность — 12.
Бинокли армейского образца и некоторые модели гражданских снабжаются угломерной сеткой. При наличии угломерной сетки бинокль превращается в простейший угломерный прибор, и с его помощью можно измерять углы и определять расстояния на местности. Для этого используется формула тысячных. В отечественных биноклях малое деление угломерной сетки равно 5 тысячным, большое — 10. В иностранных биноклях используются другие единицы — милы (mil), по значению близкие к тысячным. Угломерная сетка представляет собой стеклянную пластинку с нанесенными на нее делениями, помещенную в фокальной плоскости одной из зрительных трубок бинокля (обычно правой).
Фокусировка окуляров бинокля может быть центральной либо раздельной. В первом случае общий для двух окуляров маховичок расположен у шарнирного соединения труб, во втором случае настройка производится раздельно непосредственным вращением диоптрийного кольца каждого окуляра. Раздельная фокусировка больше характерна для военных биноклей, т.к. конструкция при этом становится проще и прочнее.
В ряде современных моделей, как военных так и гражданских, корпус бинокля внутри заполняется азотом (Nitrogen-filled) для предотвращения запотевания при резких перепадах температуры.
Исходя из вышесказанного и сообразуясь с задачами, которые предполагается решать с помощью бинокля, подбирают бинокль с оптимальными характеристиками. Для постоянного ношения в полевых условиях нужен бинокль весом не более 1 кг. При этом для распознавания удаленных предметов кратность бинокля должна быть не менее 6х. В то же время при кратности более 8-10 связанное с увеличением кратности уменьшение поля зрения и усиление дрожания изображения резко затруднят наблюдение с рук.
При наблюдении в сумерках и в условиях плохой освещенности светосила бинокля должна быть не менее 25, а желательно и выше. При этом увеличение диаметра объектива повлечет за собой увеличение габаритов и веса бинокля. Так что бинокль 7х50 будет уже пределом по габариту и весу для ношения.
Можно сказать, что бинокли 6х30, 7х35, 8х40 являются наиболее универсальными приборами. Но при необходимости приходится отступать в сторону каких либо приоритетных характеристик. Например, если наблюдение чаще всего происходит днем, но приходится рассматривать достаточно удаленные предметы, то целесообразнее выбор 8-кратного бинокля с диаметром объектива 30-40 мм, или даже бинокля 10х30 или 10х42. При наблюдении в сумерках, наоборот, нужен бинокль, в котором преимущество отдается светосиле. Оптимальными в этом случае будут бинокли 6х42, 7х42, 7х50. При необходимости работать в тяжелых условиях приходится поступаться весом и габаритами бинокля, выбирая ударопрочный обрезиненный корпус во влагозащищенном исполнении. С этой же целью, с некоторым ущербом удобству пользования, центральной фокусировке предпочитают независимую фокусировку каждого окуляра.
Существуют и специальные типы биноклей: со встроенным компасом, с лазерным дальномером, бинокли со стабилизацией изображения. Такие приборы предназначены для решения достаточно узкоспециальных задач.
