双眼鏡は光学の概念を巧みに利用して、遠くの物体を簡単に見ることができるようにします。それらの設計は、光の屈折の原理に基づいています。
子供の頃、私はいつも S.H.I.E.L.D.マーベル映画に登場するエージェント。壁越しに周囲のあらゆる技術的詳細を見ることができると想像してみてください。
双眼鏡はスーパーヒーロー レベルの道具ではないかもしれませんが、光学科学を巧みに利用して蟻塚の中や天の川の真ん中にズームアウトします。この記事では、このクールなガジェットがどのように機能するかを正確に学び、次にペアに出会ったときに実際に何が起こっているかを知ることができます!
双眼鏡は基本的に、単一のフレームに取り付けられた一対の望遠鏡です。望遠鏡の歴史は 15 世紀にまでさかのぼりますが、双眼鏡の設計と特許は J.P. ルメールの功績によるもので、1825 年に開発されました。双眼鏡の信じられないほどの技術的進歩の基盤です。
双眼鏡の後ろの光学系
双眼鏡は光の屈折の概念に基づいており、「魔法」の要素は、レンズ/プリズムが光のこの特性を効果的に実装する方法です。
屈折
光がさまざまな媒体を通過するとき、通過する媒体の密度に応じて、外側または内側に曲がります。これを光の屈折といいます。光が密度の高い媒体に移動すると内側に曲がり、希薄な媒体に移動すると外側に曲がります。
この図は、さまざまな媒体による光の屈折のメカニズムを示しています (写真提供者:Amalakanti Satya Sarada/Shutterstock)
双眼鏡の対物レンズのガラスは、入射光を受け取り、光がそれらを通過するときに曲がったり屈折したりして像を形成します。したがって、対物レンズを変更することで光量を制御することができます。接眼レンズのガラスはさらに、対物レンズを通して光を受け取り、その像を観察者が知覚する最終的な像に処理します。
レンズと倍率
レンズという言葉は、レンズ豆のラテン語に由来し、その形状に関連しています。したがって、レンズは、光を透過または屈折させることができる湾曲したガラス片です。
主に、凸レンズと凹レンズの 2 種類のレンズがあります。
凸レンズは収束レンズとしても知られており、凹レンズは発散レンズとしても知られています (写真提供:VectorMine/Shutterstock)
凸レンズは中央が厚く、側面に向かって薄くなります。この構造は、光が内側に屈折するのを助け、遠くの光線をより小さな領域に集束させ、遠くの物体の小さな画像を形成することを可能にします。双眼鏡の対物レンズとして使われています。
一方、凹レンズは中央が薄く、側面に向かって厚くなります。光は外側に屈折し、小さなオブジェクトの比較的大きな画像を形成します。したがって、虫眼鏡のように動作します。双眼鏡の接眼レンズはこのタイプのレンズでできているため、物体の像をはっきりと見ることができます。
プリズムとその配置
双眼鏡の構造全体がまとまりつつありますが、落とし穴があります。非常に遠くの物体からの光が凸対物レンズを通過すると、光が交差するために逆さまの画像が生成されることがあります。接眼レンズもこの問題を解決できないため、最終的な逆さまの画像は役に立ちません。ここでプリズムが助けになります!
プリズムは、回転して画像を反射できる 3 次元のガラス片です。したがって、プリズムは双眼鏡に配置され、倒立像を 180 度回転させ、接眼レンズで正立像を取得します。各プリズムは、光を 90 度回転させることができます。
各チューブの 2 つのプリズムのセットは、双眼鏡で目的の画像を取得するために使用されます。プリズムには、ポロ プリズムとルーフ プリズムの 2 種類の配置があります。
双眼鏡は、ポロ プリズムとルーフ プリズムの 2 種類のプリズム配置に基づいています (写真提供:Dn Br/Shutterstock)
ポロ プリズムでは、2 つのプリズムが 90°に並んで配置されています。これにより、双眼鏡がかさばる構造になります。
ルーフ プリズムでは、2 つのプリズムが光の伝搬方向に沿って一直線に配置されているため、双眼鏡がよりコンパクトになります。
双眼鏡の仕組み
上記のすべての推論をまとめると、対物レンズを通過する光線が遠くの物体の倒立像を形成するとき、プリズムの配置がそれを 180° 回転させ、接眼レンズが次にその物体の拡大像を生成すると結論付けます。これにより、観察者はそのオブジェクトを簡単に明瞭に見ることができます。これは、双眼鏡の左右両方のチューブで発生します。
さまざまな種類の双眼鏡
科学技術の進歩により、デバイスは日々進化しています。双眼鏡は用途の広い範囲を広げており、現在では以下にリストされているいくつかの専門カテゴリに分類されています:
ミニ双眼鏡
これらは持ち運び可能で、バックパックに簡単に詰め込むことができます。フルサイズのものほど強力ではないかもしれませんが、拡大の目的には十分に役立ちます.
ミニ双眼鏡が最も広く一般的に使用されています (写真提供:グレイ カーネーション/Shutterstock)
ズーム双眼鏡
これらのタイプの双眼鏡は、要件に応じてレンズの倍率を変更することに特化しており、対象物を拡大することができます。
ズーム双眼鏡は、野生生物の発見によく使用されます (写真提供:HTWE/Shutterstock)
広角双眼鏡
名前が示すように、これらの双眼鏡は通常の双眼鏡よりも広い視野を持ち、オープン スペースで対象物を見つけるためにより広い範囲をカバーできます。これらは、野生生物やゲームの発見に最適です。
広角双眼鏡は、広大な地形を見守るために使用されます (写真提供:Eva Alex/Shutterstock)
高性能双眼鏡
これらは、天文学者によって望遠鏡の代替として使用されます。倍率が高いため、遠距離での観察に最適です。
高性能の双眼鏡はクラス最高であり、空を眺めるために一般的に使用されています (写真提供:Levranii/Shutterstock)
暗視双眼鏡
これらは、暗闇の中で遠くの物体を見ることができるため、おそらく最もクールなタイプの双眼鏡です。特に軍隊や特殊部隊によって使用されるこれらの双眼鏡は、感光性レンズと光電陰極を利用しています。これらの双眼鏡では、赤外線画像も利用できる場合があります。
最もクールな暗視双眼鏡は、世界中の軍隊で広く使用されています (写真提供:Giorgio Rossi/Shutterstock)
最後の言葉
諜報員、有名な兵士、または野生動物愛好家のいずれであっても、任務や冒険に双眼鏡は不可欠なツールです。人間の目の物理的な限界を超えて、自分が望むものを見る能力は非常に魅力的です。
熟考する質問です!
いつの日か、目のレンズに収まり、自動的に双眼鏡に変わるデバイスを手に入れることができることを願っています.テクノロジーは急速に進化しているため、その能力は遠くないかもしれません!
