Il binocolo (in tosc. anche binòccolo; ant. binòculo) è l'unico strumento ottico per l'osservazione ingrandita della realtà (come la semplice lente di ingrandimento o il cannocchiale, il microscopio o il telescopio), strutturato per l'uso della visione binoculare umana (dal latino scientifico del secolo XVII, binocŭlus, termine coniato [comp. da bini «a due a due» e ocŭlus «occhio»] dal cappuccino tedesco A. M. Schyrle de Rheita nel 1645).
In genere, è uno strumento portatile e facile da usare (a mano libera) anche per i bambini, per scopi ludici e didattici, e quindi molto interessante in vari campi dell'osservazione, dalla fauna alle stelle, quindi sia di giorno che di notte. Infatti, viene usato molto anche per osservazioni astronomiche e naturali in generale; tuttavia, fin dall'inizio, è stato implementato per usi militari, sfruttandolo come una "macchina del tempo" col quale anticipare le mosse del nemico che veniva osservato e visto da più lontano (prima che arrivasse a distanza di tiro), e perciò usato spesso nelle varie guerre e battaglie, dal XVII secolo ad oggi.
È ideale per tutte quelle occasioni in cui serve una visione ingrandita, ma dove un cannocchiale o un telescopio risulta esagerato, come a teatro, allo stadio o per eventi in generale, anche sportivi, e nei safari o nei viaggi, ecc. Tuttavia, è spesso uno strumento necessario in ambito professionale, nella navigazione marittima, per la caccia e la pesca, oppure per il controllo e il soccorso marittimo, aereo, forestale o alpino. Quando è possibile, il binocolo può aumentare la capacità visiva anche riguardo alla luminosità, per riuscire ad osservare immagini “schiarite” di una realtà che a occhio nudo risulterebbe troppo scura e inosservabile.
Caratteristiche principali ed uso Il binocolo è un insieme ben accoppiato di due cannocchiali (uno per ogni occhio) paralleli e identici (infatti è chiamato «gemelli» jumelles, dai francesi). Questi sono spesso incernierati ad un singolo cardine meccanico centrale (o in alcuni casi, ad un doppio cardine), anch'esso parallelo agli assi ottici collimati dei due cannocchiali, che serve alla regolazione del binocolo sulla ampiezza individuale degli occhi (distanza interpupillare).
Larghezza interpupillare
Il cardine serve per poter regolare in modo facile, preciso e veloce, la distanza interpupillare per ogni utente, permettendo quindi di adattare correttamente la larghezza dei due oculari (la parte dove si posano gli occhi), alla larghezza individuale degli occhi (tra 45 e 80 mm) dei vari utenti osservatori, per poter mantenere la più efficace visione binoculare. Ogni singola immagine dei due cannocchiali viene poi sovrapposta all'altra nel nostro cervello, formando una singola immagine, chiamata stereopsi. L'ottima collimazione del binocolo e la corretta regolazione interpupillare, sono qui fondamentali per ottenere una stereopsi completa e l'assenza di difficoltà nel mantenerla. Tuttavia, nella realtà, la maggior parte dei binocoli in commercio, offre una possibilità di regolazione piuttosto contenuta, tra circa 50 e 75 mm e anche meno, quindi è sempre preferibile provare e controllare lo strumento con i propri occhi.
Formato e specifiche
I binocoli vengono caratterizzati principalmente dal loro formato (es: 6x30, 7x50, 8x40, 10x35, 10x50, ecc.), solitamente stampato sul corpo dello strumento, il quale descrive tecnicamente l'ingrandimento col primo numero e l'apertura con il secondo. Ovvero, in un binocolo con dicitura 10x50, il primo numero (10x) rappresenta il valore di ingrandimento, mentre il secondo (50) indica in millimetri il diametro della lente dell'obiettivo (quella che riceve la luce). Queste sono ormai dimensioni standardizzate, poiché in passato si usavano spesso anche i centimetri.
Siccome la dimensione della lente del obiettivo coincide spesso col valore nominale della “pupilla d'ingresso”, ciò porta a pensare erroneamente che questo dato possa indicare la luminosità dello strumento. Ma a tutti gli effetti, il solo dato di apertura può indicare soltanto la quantità di luce che entra nel binocolo, e non quella che esce dagli oculari, verso gli occhi. Il dato che interessa l'aspetto della luminosità nominale dei binocoli è semmai la pupilla d'uscita (pu ); che però non essendo riportato/stampato sul corpo dello strumento (anche se spesso è indicato nelle specifiche tecniche) deve essere calcolato, dividendo il valore di apertura per il fattore di ingrandimento. In questo modo, troviamo ad esempio che la pu nominale di tutti i binocoli 10x50 è pari a 5 mm di diametro (= 50 mm : 10×), e che allo stesso modo, nei binocoli 20x50, la pupilla d'uscita nominale è pari a 2,5 mm di diametro (ad esempio). Ora, siccome la luminosità è dovuta alla superficie pupillare, i binocoli 20x50 presentano una “luminosità nominale” che è 4 volte inferiore rispetto ai 10x50. Tuttavia, questo aspetto dev'essere contestualizzato alle sole situazioni di carenza di luce ambientale (dopo il tramonto, ad esempio) in cui la pupilla dell'occhio (formata dal iride) tenderebbe ad aprirsi oltre 2,5 mm di diametro. Ma proprio per questo motivo, è sempre fondamentale considerare anche il fattore di ingrandimento, di un binocolo, per poterne determinare la capacità luminosa, poiché il solo valore di apertura è del tutto insufficiente a stabilirlo, e (come si è visto) potrebbe risultare anche piuttosto fuorviante.
Un'altra specifica tecnica, che di solito viene stampata sul corpo dello strumento, al pari del formato, è la dimensione del campo visibile o campo visivo, espressa in metri (o in feet), oppure in gradi angolari. In pratica, indica la quantità di spazio (o fetta di mondo) che è visibile con quello strumento.
Infine c'è la stazza (dimensioni e peso), che è un'altra specifica fondamentale nella scelta del binocolo, ma soprattutto il peso e con esso la ripartizione del peso (bilanciamento): uno strumento col peso maggiore verso gli oculari, offre solitamente un miglior comfort di utilizzo, ed in genere porta a diminuire le vibrazioni delle immagini, perciò a migliorare le osservazioni fatte a mano libera.
Queste quattro specifiche (ingrandimento, pupilla d'uscita, campo visivo e stazza), sono quasi sempre fondamentali nella scelta dello strumento per l'indirizzo d'uso; a queste si aggiungono in maniera più o meno soggettiva anche l'estrazione pupillare, la minima distanza di fuoco, la distanza interpupillare, la trasmissione della luce, la tipologia dei prismi, la qualità ottica, quella meccanica, e varie altre.
Utilizzo
Il binocolo viene usato per l'osservazione sia terrestre che extraterrestre, ovvero per oggetti distanti pochi decimetri (piccola fauna, insetti, fiori, ecc), fino a svariati chilometri (panorami, nuvole, aerei, ecc) ma anche per oggetti molto distanti come la Luna, i pianeti, le stelle e i tanti altri oggetti celesti del cielo profondo. Per questo, il binocolo è uno strumento ottico con un vasto campo di applicazioni, che per quanto riguarda gli ingrandimenti, si posiziona idealmente tra il microscopio e il telescopio (come strumenti piuttosto specifici, ma fondamentalmente monoculari), permettendone un uso solitamente a mano libera ed un più comodo trasporto, se facilitato da pesi e dimensioni ragionevoli, oppure con l'obbligo di un montaggio su stativi o da postazioni fisse, nei casi di binocoli molto più grandi e pesanti, concepiti per l'uso di forti ingrandimenti (superiori a 20x).
Per quanto riguarda la luminosità, non può far altro che seguire le effettive possibilità date dalla situazione e dalle capacità dell'occhio umano; così, esistono binocoli per uso diurno, per uso crepuscolare e per uso misto (detti, tuttofare), ma non per uso notturno, con totale assenza di luce. In questi casi, si possono usare strumenti elettro-ottici attivi, come i visori notturni o le telecamere termografiche e similari, ecc.
I binocoli cosiddetti astronomici, benché vengano usati di notte (e possibilmente scegliendo le notti più buie possibili), osservano pur sempre la luce (anche se fioca) degli oggetti illuminati (come la Luna) o luminosi (come le stelle). Questi, sono strumenti potenti e più pesanti di quelli manuali, e son più adatti ad un utilizzo su stativo, generalmente con oculari intercambiabili, per modificarne l'ingrandimento, il campo visivo e la luminosità della pupilla d'uscita.
Visione binoculare
Il binocolo ha un grande vantaggio rispetto al telescopio e al cannocchiale, perché permette l'utilizzo di entrambi gli occhi contemporaneamente, offrendo all'osservatore anche una possibile visione migliorata nella risoluzione dei dettagli (a parità di ingrandimento) e della luminosità dell'immagine stereopica (a parità di apertura). Così, è solitamente in grado di migliorare le normali capacità della visione umana binoculare, rispetto agli strumenti monoculari, producendo sia maggiori dettagli fino a valori del ~ 240%, che maggiore luminosità relativa per almeno del 150%Henson, D.B. (1993). Visual Fields. Oxford: Oxford University Press.. E grazie appunto alla visione stereo, è molto più semplice seguire gli oggetti che si muovono velocemente, come aerei, volatili o cavalli da corsa, usando un binocolo invece di un cannocchiale, dato che l'uso di entrambi gli occhi migliora la costruzione delle immagini tridimensionali e questo permette di valutare anche meglio la profondità e di poter seguire più facilmente i movimenti nello spazio.
I binocoli erano da subito usati anche sulle torrette dell'artiglieria contraerea, sia terrestri che navali, quindi dovevano avere un campo visivo molto ampio e mantenere la massima luminosità con un ingrandimento minimo indispensabile. Allo scopo, venivano generalmente usati binocoli con prismi inclinati a 45° (o simili), in formato 10x80 circa, ed alcuni modelli con anche le torrette a due o tre oculari intercambiabili.
Il binocolo è uno strumento più critico rispetto agli strumenti monoculari, poiché ad ogni regolazione meccanica deve mantenere una perfetta condizione di collimazione ottica dei due cannocchiali, evitando lo sdoppiamento delle immagini (affaticante per occhi e cervello) e contemporaneamente deve mantenere anche la coerenza di focalizzazione con entrambi gli occhi (regolazione diottrica). Per cui, anche la qualità meccanica di un binocolo, è molto importante.
Per compensare le eventuali tolleranze termiche del sistema ottico-meccanico e per adattare eventuali differenze tra un occhio e l'altro, ogni strumento binoculare deve avere una regolazione diottrica, che è una sorta di micro regolazione della messa a fuoco. Questa è posizionata spesso in uno dei due oculari (a destra o a sinistra), oppure è posta direttamente nella meccanica di regolazione centrale della messa a fuoco interna, che comunque condiziona solo uno dei due cannocchiali del binocolo (o destro o sinistro). Nei binocoli con messa a fuoco indipendente (non centralizzata), l'unica possibilità è quella di regolare direttamente la diottria in modo indipendente, su entrambi gli oculari (o destro o sinistro, a scelta), nel momento della messa a fuoco.
Caratteristiche ottiche Oltre ad avere il potere di "ingrandire" e rendere più visibili i dettagli, come funzione basilare data dall'ingrandimento, alcuni binocoli più adatti (i crepuscolari) offrono anche la possibilità di "schiarire" le immagini, nelle condizioni di luce crepuscolare (dopo il tramonto o prima dell'alba); in questo modo, rendono possibile rivelare alcuni oggetti che risulterebbero invisibili o scarsamente visibili ad occhio nudo.
Questa è una caratteristica molto ricercata, ma anche piuttosto specifica per determinate esigenze, e va sempre collegata con una ottima qualità ottica, che presuppone un valore della trasmittanza dei vetri (trasparenza) superiore al 90%.
Estrazione pupillare