쌍안경
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1. 개요
쌍안경은 두 개의 망원경을 결합하여 양안 시력을 활용하는 광학 기기이다. 갈릴레이식, 케플러식 등 다양한 광학 디자인이 있으며, 렌즈와 프리즘 구성에 따라 갈릴레이식, 릴레이 렌즈식, 포로 프리즘식, 다하 프리즘식 등으로 분류된다. 배율, 대물렌즈 구경, 시야각 등의 광학 파라미터는 쌍안경의 성능을 나타내며, 반사 방지 코팅, 위상 보정 코팅 등 다양한 코팅 기술이 적용되어 이미지 품질을 향상시킨다. 독립 초점, 중앙 초점 방식의 기계적 디자인, 동공 간 거리 조절, 이미지 안정화 기능 등 다양한 특징을 가지며, 조류 관찰, 사냥, 천문 관측, 군사적 목적 등 다양한 분야에서 활용된다.
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| 쌍안경 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 광학 기기 |
| 용도 | 사물을 확대하여 관찰 주로 양쪽 눈으로 먼 거리를 관찰하는 데 사용 |
| 구조 및 작동 원리 | |
| 기본 원리 | 두 개의 망원경을 나란히 배치 양쪽 눈으로 동시에 관찰 가능 |
| 광학 요소 | 대물렌즈: 빛을 모아 초점을 맞춤 접안렌즈: 확대된 상을 눈으로 전달 프리즘: 상을 바로 세우고 광로를 접어 쌍안경의 크기를 줄임 |
| 주요 특징 | |
| 배율 | 대물렌즈의 직경과 함께 쌍안경 성능을 나타내는 중요 지표 7×50 쌍안경: 7배율, 50mm 대물렌즈 직경 |
| 시야 | 쌍안경으로 볼 수 있는 영역의 넓이 넓은 시야는 움직이는 물체 관찰에 유리 |
| 밝기 | 어두운 환경에서의 관찰 성능에 영향 대물렌즈 직경과 배율에 의해 결정 |
| 역사 | |
| 발명 | 17세기 후반, 여러 발명가들에 의해 개발 |
| 초기 형태 | 두 개의 갈릴레이식 망원경을 결합한 형태 상이 흐릿하고 시야가 좁은 단점 |
| 포로 프리즘 쌍안경 | 1850년대, 이그나치오 포로에 의해 발명 상을 바로 세우고 광로를 접어 쌍안경의 크기를 줄임 |
| 발전 | 19세기 후반, 칼 차이스 등에 의해 성능이 크게 향상 군용 및 스포츠용으로 널리 사용 |
| 종류 | |
| 포로 프리즘 쌍안경 | 전통적인 형태의 쌍안경 넓은 시야와 높은 밝기 제공 |
| 루프 프리즘 쌍안경 | 포로 프리즘 쌍안경보다 작고 가벼움 휴대성이 뛰어나 등산, 여행 등에 적합 |
| 갈릴레이식 쌍안경 | 구조가 간단하고 저렴 배율이 낮고 시야가 좁은 단점 |
| 지능형 쌍안경 | GPS, 거리 측정기, 카메라 등 다양한 기능 통합 군용 및 특수 목적에 사용 |
| 사용 분야 | |
| 군사 | 정찰, 감시, 목표 식별 등에 사용 고성능, 내구성, 특수 기능 요구 |
| 스포츠 | 야구, 축구, 경마 등 스포츠 경기 관람에 사용 넓은 시야, 휴대성, 방수 기능 요구 |
| 자연 관찰 | 조류 관찰, 동물 관찰, 풍경 감상 등에 사용 높은 배율, 밝기, 방수 기능 요구 |
| 항해 | 선박 운항, 해상 감시 등에 사용 방수 기능, 넓은 시야, 안정적인 이미지 제공 |
| 천문 관측 | 별, 행성, 은하 등 천체 관측에 사용 높은 배율, 밝기, 넓은 시야 요구 |
2. 역사
쌍안경은 정립상을 얻기 위한 광학적 구성 등에 따라 몇 가지 종류로 분류할 수 있다.
쌍안경은 정립상을 얻기 위한 광학적 구성 등에 따라 몇 가지 종류로 분류할 수 있다.
3. 광학 디자인 진화
갈릴레이식 망원경을 2개 나란히 배치한 갈릴레이식은 간단한 구성으로 정립상을 얻을 수 있지만, 고배율 제품을 만들 수 없고 시야가 좁다는 단점이 있다. 케플러식 광학을 사용하는 케플러식은 대물 렌즈로 형성된 이미지를 양의 접안 렌즈(아이피스)를 통해 보므로, 향상된 이미지와 더 높은 배율을 얻을 수 있다. 케플러식은 상이 거꾸로 보이기 때문에 이미지를 똑바로 세우기 위한 다양한 방법이 사용된다.
3. 1. 갈릴레이식
갈릴레이식 망원경을 2개 나란히 배치한 것이다. 간단한 구성으로 정립상을 얻을 수 있지만, 고배율 제품을 만들 수 없고 시야가 좁다는 단점이 있다.[2] 제1차 세계 대전에서는 독일군의 제식 쌍안경 Fernglas 08 (6배, 39mm 구경)이 대표적인 군용 쌍안경으로 사용되었지만, 현재는 오페라글라스나 장난감으로만 남아있다.
3. 2. 케플러식
케플러식 광학을 사용하는 쌍안경은 대물 렌즈로 형성된 이미지를 양의 접안 렌즈(아이피스)를 통해 보므로, 향상된 이미지와 더 높은 배율을 얻을 수 있다. 케플러식 구조에서는 상이 거꾸로 나타나기 때문에, 이미지를 똑바로 세우기 위한 다양한 방법이 사용된다.
3. 2. 1. 정립 렌즈
케플러식 광학계가 적용된 무프리즘 쌍안경(때때로 "쌍둥이 망원경"이라고도 불림)은 각 튜브마다 대물렌즈와 접안렌즈 사이에 하나 또는 두 개의 추가 렌즈(릴레이 렌즈)를 가지고 있어 상을 정립한다.[3][4]
이러한 쌍안경은 너무 길다는 치명적인 단점이 있었다. 1800년대에 널리 사용되었으며(예: G. & S. Merz 모델), 광학적, 기계적으로 제조하기 어려웠지만, 더 나은 프리즘 기반 기술로 대체되기까지는 1890년대까지 걸렸다.[3][4]
3. 2. 2. 프리즘
광학 프리즘을 설계에 추가하여 렌즈 수를 줄이면서도 이미지를 바로 보이게 할 수 있었고, 일반적으로 포로 프리즘 또는 루프 프리즘 시스템을 사용하여 전체 기기의 길이를 줄일 수 있었다.[5][6] 이그나치오 포로는 1860년대에 파리에서 호프만과 함께 현대의 포로 프리즘 쌍안경에 사용되는 것과 동일한 프리즘 구성을 사용하는 단안경을 제작했다. 1873년 빈 무역 박람회에서 에른스트 아베는 두 개의 접합된 포로 프리즘을 가진 프리즘 망원경을 선보였다. 포로와 아베의 광학 솔루션은 이론적으로는 훌륭했지만, 주로 유리 품질 부족으로 인해 실제에서는 프리즘 시스템이 제대로 작동하지 못했다.[7][1]
4. 광학 시스템 및 하우징 형태에 미치는 영향
현대 쌍안경의 광학 시스템은 다음 세 가지 주요 광학 어셈블리로 구성된다.[24]
- 대물 렌즈 어셈블리: 쌍안경 전면에 있는 렌즈 어셈블리이다. 물체로부터 빛을 모아 상을 상면에 형성한다.
- 상 방향 보정 어셈블리: 일반적으로 광학 경로를 단축하는 프리즘 어셈블리이다. 이것이 없으면 상이 뒤집히고 좌우가 반전되어 사용자에게 불편하다.
- 접안 렌즈 어셈블리: 사용자의 눈 근처에 있는 렌즈 어셈블리이다. 이의 기능은 상을 확대하는 것이다.
서로 다른 프리즘 시스템은 비교했을 때 광학 설계로 인한 장단점이 있지만, 광학 코팅, 광학 유리 제조 등과 같은 분야의 기술적 진보로 인해 2020년대 초반 고품질 쌍안경의 차이는 실질적으로 무의미해졌다. 고품질 가격대에서는 모든 일반적으로 적용되는 광학 시스템으로 유사한 광학 성능을 달성할 수 있다. 20~30년 전에는 광학적 단점과 문제가 당시 기술적으로 실질적인 무의미함으로 완화될 수 없었기 때문에 불가능했다. 우수한 기술적 문제 완화 조치와 좁은 제조 공차를 유지하는 것이 어렵고 비용이 많이 들기 때문에, 오늘날에도 루프 프리즘 타입 쌍안경에서는 고품질 미만 가격대에서 광학 성능의 관련 차이를 여전히 관찰할 수 있다.
5. 종류
쌍안경은 정립상을 얻기 위한 광학적 구성 등에 따라 몇 가지 종류로 분류할 수 있다. 좌우 광학계의 광축을 평행하게 하거나, 일정 거리의 피사체에서 교차하도록 조정하여 올바르게 양안시할 수 있으며, 피로하지 않게 사용할 수 있는 상태로 만든다. 이러한 조정은 일반적으로 공장이나 서비스 센터 등에서 실시된다.[4]
5. 1. 렌즈, 프리즘 구성에 따른 분류
쌍안경은 정립상을 얻기 위한 광학적 구성 등에 따라 몇 가지 종류로 분류할 수 있다.- '''갈릴레이식'''은 갈릴레이식 망원경을 2개 나란히 배치한 것이다. 간단한 구성으로 정립상을 얻을 수 있지만, 고배율 제품을 만들 수 없고 시야가 좁다는 단점이 있다.
- '''릴레이 렌즈식'''은 대물 렌즈와 대안 렌즈 모두 볼록 렌즈를 사용하여 정립상을 얻는 구조이다.
- '''포로 프리즘식'''은 대물 렌즈와 대안 렌즈 모두 볼록 렌즈를 사용하며, 여러 개의 직각 프리즘을 이용하여 정립상을 얻는다.
- '''다하 프리즘식'''(루프 프리즘식)은 지붕형의 다하 면(루프 면)을 가진 다하 프리즘을 포함하는 광학계로 정립상을 얻는다.
- 기타 터렛식 쌍안경 등이 있다.
5. 1. 1. 갈릴레이식
갈릴레이식 망원경을 2개 나란히 배치한 것이다. 간단한 구성으로 정립상을 얻을 수 있지만, 고배율 제품을 만들 수 없고, 시야가 좁다는 단점이 있다. 제1차 세계 대전에서는 독일군의 제식 쌍안경 Fernglas 08(6배 39mm 구경)처럼 군용으로도 쓰였지만, 현재는 오페라글라스나 장난감으로만 남아있다.[1]5. 1. 2. 릴레이 렌즈식
대물렌즈와 접안렌즈 모두 볼록 렌즈를 사용한다. 그대로는 도립상이 되므로 대물 렌즈와 접안 렌즈 사이에 여러 개의 렌즈를 배치하여 정립상을 얻는 구조로, 가늘고 긴 경통이 특징이다. 19세기 말부터 20세기 초에 걸쳐 독일(헨졸트사)이나 오스트리아에서 제조되었지만, 프리즘에 의한 정립 광학계를 가진 쌍안경에 의해 도태되었다.[2]5. 1. 3. 포로 프리즘식
대물 렌즈와 접안 렌즈 모두 볼록 렌즈를 사용하며, 여러 개의 직각 프리즘을 이용하여 정립상을 얻는다. 동형의 프리즘 2개를 조합하여 구성할 수 있는 포로 I형이 일반적이지만, 제2차 세계 대전 전후까지 크고 작은 3개의 프리즘으로 구성된 포로 II형 제품도 많이 보인다.다하 프리즘식보다 크고 부피가 크지만, 프리즘 정밀도의 문제를 조정으로 커버할 수 있다는 점, 위상차 코팅이나 유전체 코팅 등이 불필요하다는 점 등으로 인해 동등한 광학 성능을 보다 저렴하게 달성할 수 있다고 여겨진다.[1] 원리적으로 광축의 평행 이동을 수반하므로, 대구경의 대물 렌즈를 사용하기 쉽다는 장점도 있다. 다하 프리즘식에도 공통되지만, 프리즘에 사용되는 유리 재료의 굴절률이 높을수록 시야의 케라레 감소와 시야각 확대에 직결된다. 쌍안경의 사양에 프리즘 유리 재료의 종류(BK7이나 BaK4)가 기재되어 있는 것은 이 때문이다.[5][6][7]
5. 1. 4. 다하 프리즘식 (루프 프리즘식)
대물 렌즈와 대안 렌즈 모두 볼록 렌즈를 사용하며, 지붕형의 다하 면(루프 면)을 가진 다하 프리즘(en)을 포함하는 광학계로 정립상을 얻는다. 다하 면에서의 반사는 상하와 좌우를 동시에 반전시킬 수 있기 때문에, 포로 프리즘식보다 정립 광학계를 소형으로 할 수 있다. 최근에는 다하 면에 위상차 코팅을 함으로써 간섭에 의한 해상도 저하를 억제하는 제품이 많다. 다하 프리즘을 쌍안경의 정립 광학계에 응용하는 아이디어는 19세기 말의 쌍안경 여명기부터 존재하며, 독일의 헨졸트사나 뫼러사, 칼 차이스사 등에 의해 다양한 타입이 고안되어 쌍안경의 소형 경량화에 기여하고 있다.현재 자주 사용되는 형식은 아베-쾨니히형(1905년, en)과 슈미트-페찬형(1899년, en)이며, 특히 슈미트-페찬형은 쌍안경을 매우 소형화할 수 있다는 점 때문에 가장 널리 보급되어 있다. 그러나 광로 내에 전반사하지 않는 면을 가지므로, 은 코팅이나 유전체 코팅 등의 궁리로 투과율을 높일 필요가 있다. 또한, 일반적인 슈미트-페찬형은 대물 렌즈의 광축과 접안 렌즈의 광축이 직선상에 일치하므로, 양안의 간격 이상의 구경의 대물 렌즈는 사용할 수 없고, 50여 mm 정도가 대구경화의 한계가 된다.
5. 1. 5. 기타
쌍안경은 좌우 광학계의 광축을 평행하게 하거나, 일정 거리의 피사체에서 교차하도록 조정하여 양안시를 할 수 있으며, 피로하지 않게 사용할 수 있는 상태로 만들어진다. 이러한 조정은 일반적으로 공장이나 서비스 센터 등에서 실시된다.[4]6. 광학 파라미터
쌍안경은 특정 용도로 설계되며, 이에 따라 다양한 광학 매개변수가 필요하다. 이러한 매개변수들은 쌍안경의 프리즘 덮개판에 나열되어 있다. 포로 프리즘이나 다하 프리즘을 사용한 프리즘 쌍안경의 주요 성능은 배율, 대물 렌즈 구경, 시야각(시계)으로 표현된다. 예를 들어, 사진에 나온 쌍안경은 배율 7배, 대물 렌즈 구경 50mm, 1000야드 거리에서 가로 폭 372피트의 시야각을 갖는다.[25]
주요 광학 파라미터는 다음과 같다.[25]
- '''배율''': 물체가 얼마나 크게 보이는지를 나타낸다.
- '''대물렌즈 직경''': 쌍안경의 시야 밝기에 영향을 미친다.
- '''시야각(시계)''': 보이는 대상의 범위를 나타낸다.
- '''사출 동공''': 대물렌즈로 모은 빛이 원뿔 모양으로 모이는 지름을 의미하며, 밝기와 선명도에 영향을 준다.
- '''아이 릴리프''': 눈과 접안렌즈 사이의 거리로, 편안한 관측에 중요하다.
- '''최단 초점 거리''': 쌍안경으로 초점을 맞출 수 있는 가장 가까운 거리를 의미한다.
- '''접안 렌즈''': 여러 개의 렌즈 요소로 구성되어 있으며, 상면 만곡 보정 렌즈를 포함하기도 한다.
광학적 성능 외에도 초점 조작의 부드러움, 색수차, 왜곡 수차, 플레어, 비점수차, 코마 수차, 투과율 등 다양한 요소들이 쌍안경의 성능에 영향을 미치지만, 이러한 특성들은 측정 방법이 표준화되지 않아 카탈로그에 표기되지 않는 경우가 많다.
6. 1. 배율
쌍안경의 배율은 물체가 얼마나 크게 보이는지를 나타내는 지표이다. 쌍안경 배율은 7×35 또는 10×50과 같이 표시되는데, 여기서 첫 번째 숫자가 배율을 의미한다. 예를 들어 7배율(7×) 쌍안경은 물체를 원래 크기보다 7배 더 크게 보여준다.[25]일반적으로 휴대용 쌍안경은 7배에서 10배 사이의 배율을 갖는다. 이는 손 떨림의 영향을 덜 받기 때문이다.[25] 배율이 높아질수록 시야가 좁아지고, 이미지 안정성을 위해 삼각대가 필요할 수 있다.[25] 천문학이나 군사용 특수 쌍안경은 15배에서 25배 사이의 배율을 갖기도 한다.[26]
7배율 쌍안경의 경우, 70m 떨어진 물체가 10m 거리에서 보는 것처럼 보인다. 오페라 글라스는 3~4배, 일반적인 휴대용 쌍안경은 5~10배율이 일반적이다. 10배율 정도가 휴대 사용의 한계로 여겨지는데, 이는 배율이 높아질수록 손 떨림의 영향이 커지기 때문이다. 고배율을 강조하는 쌍안경은 동공경이 작고 시야각이 좁으며 손 떨림이 커서 사용하기 어려울 수 있다.
6. 2. 대물렌즈 직경
쌍안경 설명에서 두 번째 숫자는 대물렌즈의 직경(mm)을 나타낸다. 예를 들어, 7×'''35'''에서 35는 대물렌즈의 직경이 35mm임을 의미한다. 대물렌즈의 직경은 쌍안경의 분해능 (선명도)과 얼마나 많은 빛을 모을 수 있는지(집광력)를 결정한다.[30][27]더 큰 대물렌즈는 더 많은 빛을 모아 더 밝고 선명한 이미지를 제공한다.[28][29] 예를 들어, 8×40 쌍안경은 8×25 쌍안경보다 동일한 배율에서 더 밝고 선명한 이미지를 보여준다. 또한, 8×40의 더 큰 대물렌즈는 접안 렌즈를 통해 나오는 빛의 빔(사출동공)을 더 넓게 만들어 보기 편하게 한다.
일반적으로 쌍안경은 ''배율'' × ''대물렌즈 직경''으로 분류된다. (예: ''7×50'') 대물 렌즈 구경은 쌍안경의 시야 밝기에 영향을 준다. 점 광원의 밝기는 대물 렌즈 구경의 제곱에 비례하며, 면적을 가진 대상의 밝기는 대물 렌즈 구경을 배율로 나눈 사출 동공경의 제곱에 비례한다.
인간의 동공은 어두운 밤에도 7mm 정도이므로, 7mm 이상의 사출 동공경은 드물다. 야간용으로는 7x50 (사출 동공 7mm) 쌍안경이, 천체 관측용으로는 사출 동공경 5-7mm 정도가 권장된다. 천체 관측의 경우 50mm 이상의 구경이 선호된다. 밝은 곳에서는 인간의 동공이 2mm 정도이므로, 야외에서는 사출 동공경을 크게 신경 쓸 필요는 없지만, 4mm 정도 이상이 무난하다.
쌍안경의 대물렌즈 직경에 따른 용도는 다음과 같이 구분할 수 있다.
6. 3. 시야
쌍안경의 시야는 광학 설계에 따라 달라지며, 일반적으로 배율에 반비례한다. 시야는 1,000야드(또는 1,000m) 거리에서 보이는 시야의 너비를 피트(미터) 단위로 나타낸 선형 값이나, 각도 값으로 표기한다.[96]포로 프리즘이나 다하 프리즘을 사용한 프리즘 쌍안경의 주요 성능 중 하나는 시야각(시계)으로 표현된다. 예를 들어, 사진에 나온 쌍안경의 경우 1000야드 떨어진 대상에 대해 가로 폭 372피트에 해당하는 각도가 시야각이 된다.[96]
배율이 다른 쌍안경 간에 보이는 대상의 범위(예: 1000야드에서 372피트)가 같은 경우, 배율이 높은 쌍안경이 쌍안경을 들여다볼 때의 겉보기 시야각이 넓어진다. 이 때문에 시야각은 실제 보이는 대상의 범위를 나타내는 실시야각과 들여다볼 때의 넓이를 나타내는 겉보기 시야각으로 나누어 기재되는 경우가 많다. 일반적으로 겉보기 시야각이 50도 전후 이상인 것은 스트레스 없이 사용할 수 있으며, 60도 이상의 것은 광각 쌍안경이라고 칭하기도 한다. 시야각을 넓히기 위해서는 대형 프리즘과 복잡한 구성의 접안 렌즈가 필요하므로, 같은 배율로 비교했을 때, 고가 제품일수록 시야각이 넓은 경향이 있다.[96]
6. 4. 사출 동공
쌍안경은 대물렌즈로 모은 빛을 원뿔 모양으로 모아주며, 이 원뿔의 지름을 사출 동공이라고 한다. 사출 동공은 대물렌즈의 지름을 배율로 나눈 값이다.[96] 최대한 밝고 선명한 이미지를 얻으려면 사출 동공의 크기가 사람 눈의 동공 크기와 같거나 커야 한다. 사람의 동공은 밤에는 약 7mm, 낮에는 약 3mm 정도이며 나이가 들수록 작아진다.[96]
만약 쌍안경에서 나오는 빛의 원뿔(사출 동공)이 눈의 동공보다 크면, 동공보다 큰 빛은 낭비된다. 예를 들어, 낮에 7×50 쌍안경(사출 동공 7.14mm)을 사용하면 동공(약 3mm)보다 큰 빛은 낭비될 것이다. 반대로 사출 동공이 너무 작으면 망막의 작은 부분만 빛을 받기 때문에 어둡게 보인다.[96] 따라서 휴대용 장비(조류 관찰, 사냥 등)의 경우, 최대 해상도를 유지하면서 무게를 줄이기 위해 예상되는 홍채 지름에 맞는 사출 동공을 가진 작은 쌍안경을 선택하는 것이 좋다.
큰 사출 동공은 눈의 위치를 잡기 쉽다는 장점이 있다. 큰 사출 동공 원뿔 안에서는 어디에 눈을 두어도 빛을 받을 수 있기 때문이다. 이러한 점은 넓은 시야를 가진 쌍안경에서 가장자리 빛이 차단되어 어둡게 보이는 비네팅 현상을 피하는 데 도움이 된다. 또한, 빠르게 움직이는 물체(새, 사냥감 등)나 흔들리는 환경(배, 차량 등)에서 관찰할 때 이미지를 빠르게 찾는 데 유리하다. 반면, 사출 동공이 좁은 쌍안경은 눈앞에 정확히 고정해야 하므로 피로감을 유발할 수 있다.[96]
많은 사람들이 새벽, 황혼, 흐린 날씨, 밤 등 동공이 커지는 환경에서 쌍안경을 사용한다. 따라서 낮의 사출 동공 크기만을 기준으로 하는 것은 적절하지 않다. 편안함, 사용 편의성, 다양한 환경에서의 활용성을 고려하면, 낮에 기능을 완전히 사용하지 않더라도 사출 동공이 큰 쌍안경이 더 나은 선택일 수 있다.[96]
6. 5. 황혼 계수 및 상대 밝기
쌍안경의 황혼 계수(Twilight Factor)는 배율에 대물렌즈 직경을 곱한 후 그 결과의 제곱근을 구하여 계산한다. 예를 들어 7×50 쌍안경의 황혼 계수는 7과 50을 곱한 값(350)의 제곱근인 약 18.71이다.[32] 황혼 계수가 높을수록 어두운 환경에서 쌍안경의 해상도가 좋아진다. 그러나 황혼 계수만으로는 쌍안경의 저조도 성능을 정확히 판단하기 어려운데, 출사 동공의 크기도 고려해야 하기 때문이다. 이상적으로는 주변 광원이 없는 환경에서 사용자의 암순응된 눈의 동공 직경만큼 출사 동공이 커야 한다.[32]상대 밝기(Relative Brightness)는 출사 동공의 직경을 제곱하여 계산한다. 7×50 쌍안경의 경우, 출사 동공 직경이 약 7.14mm이므로 상대 밝기 지수는 약 51(7.14 × 7.14)이다.[33] 상대 밝기 지수가 높을수록 저조도 환경에 더 적합하다.[33]
하지만 현대 쌍안경의 밝기는 배율, 대물렌즈 크기뿐만 아니라 광학 유리 품질, 다양한 광학 코팅 등 복합적인 요인에 의해 결정된다.
6. 6. 아이 릴리프
아이릴리프는 후면 접안 렌즈에서 출사 동공 또는 아이포인트까지의 거리이다.[34] 이것은 관찰자가 비네팅 없는 이미지를 보기 위해 접안렌즈 뒤에 눈을 위치시켜야 하는 거리이다. 접안렌즈의 초점 거리가 길수록 아이릴리프는 더 커질 수 있다. 쌍안경의 아이릴리프는 몇 밀리미터에서 25mm 이상까지 다양하다.아이릴리프는 특히 안경 착용자에게 중요하다. 안경 착용자의 눈은 일반적으로 접안렌즈에서 더 멀리 떨어져 있으므로 비네팅을 피하고, 심한 경우에는 전체 시야를 유지하기 위해 더 긴 아이릴리프가 필요하다. 아이릴리프가 짧은 쌍안경은 쌍안경을 안정적으로 잡기 어려운 경우 사용하기 어려울 수 있다.
안경 착용자는 초점 지점(아이포인트) 뒤에 눈이 위치하지 않도록 충분히 긴 아이릴리프를 가진 쌍안경을 찾아야 한다. 그렇지 않으면 안경이 눈이 있어야 할 공간을 차지하게 된다. 일반적으로 16mm 이상의 아이릴리프는 모든 안경 착용자에게 적합해야 한다. 그러나 안경테가 두껍고 얼굴에서 상당히 튀어나온 경우 17mm 이상의 아이릴리프를 고려해야 한다. 안경 착용자는 또한 여러 설정을 갖춘 트위스트업 아이컵이 있는 쌍안경을 찾아야 한다. 그러면 개별적인 인체 공학적 선호도에 맞춰 아이릴리프를 부분적으로 또는 완전히 조절할 수 있다.[35]
접안 렌즈에서 눈을 얼마나 떨어뜨렸을 때 가장 잘 시야 전체를 볼 수 있는가 하는 것도 쌍안경의 사용 편의성을 좌우하는 성능이며, 아이 포인트 또는 아이 릴리프라는 항목으로 카탈로그에 표기되는 경우가 많다. 안경 사용 시에는 아이 포인트가 10여 mm 이상은 되어야 시야 전체를 볼 수 있으므로 주의가 필요하다.
6. 7. 최단 초점 거리
최단 초점 거리는 쌍안경으로 초점을 맞출 수 있는 가장 가까운 거리를 의미한다. 이 거리는 쌍안경의 디자인에 따라 0.5m에서 30m까지 다양하다. 최단 초점 거리가 짧은 쌍안경은 육안으로 보기 힘든 세부적인 부분을 관찰하는데 유용하게 사용될 수 있다.[7] 예를 들어 미술관에서 미술품을 감상하는 경우와 같이 가까운 거리에서 대상을 자세히 관찰해야 할 때 유용하다.6. 8. 접안렌즈
쌍안경의 접안렌즈는 보통 두 개 이상의 그룹으로 3개 이상의 렌즈 요소로 구성된다. 보는 사람의 눈에서 가장 멀리 떨어진 렌즈는 '필드 렌즈' 또는 '대물렌즈'라고 부르며, 눈에 가장 가까운 렌즈는 '아이 렌즈' 또는 '접안렌즈'라고 한다.가장 일반적인 켈너 구성은 1849년 칼 켈너가 발명했다. 이 구성에서 아이 렌즈는 평면 오목/이중 볼록 색상 보정 이중렌즈(평평한 면이 눈을 향함)이고, 필드 렌즈는 이중 볼록 단일 렌즈이다. 1975년에 개발된 반전 켈너 접안렌즈는 필드 렌즈가 이중 오목/이중 볼록 색상 보정 이중렌즈이고 아이 렌즈는 이중 볼록 단일 렌즈이다. 반전 켈너는 아이 릴리프가 50% 더 길고, 작은 초점 비율에서 더 잘 작동하며 시야가 약간 더 넓다.[36]
넓은 시야를 가진 쌍안경은 일반적으로 1921년에 특허를 받은 에르플 구성을 사용한다. 에르플 구성은 세 그룹에 5개 또는 6개의 요소를 가지고 있다. 그룹은 두 개의 색상 보정 이중렌즈와 그 사이에 이중 볼록 단일 렌즈가 있거나, 모두 색상 보정 이중렌즈일 수 있다. 이러한 접안렌즈는 난시와 고스트 이미지 때문에 고배율에서는 켈너 접안렌즈만큼 성능이 좋지 않지만, 큰 아이 렌즈, 뛰어난 아이 릴리프를 가지고 있어 저배율에서 사용하기 편하다.[36]
6. 8. 1. 상면 만곡 보정 렌즈
고급 쌍안경은 시야 가장자리의 이미지 선명도를 높이고 이미지 왜곡을 줄이기 위해 프리즘 구성 뒤의 접안렌즈에 상면 만곡 보정 렌즈를 통합하는 경우가 많다.[37]7. 기계적 디자인
쌍안경은 두 개의 망원경을 나란히 배치하여 양쪽 눈으로 멀리 있는 물체를 확대해서 볼 수 있도록 설계된 기구이다. 쌍안경의 기계적 디자인은 사용자가 편안하고 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 다양한 요소를 고려하여 설계된다.
대부분의 현대식 쌍안경은 경첩 구조를 통해 두 망원경 반쪽 사이의 거리를 조정하여 사용자의 눈 간 거리, 즉 동공 중심 사이의 거리(밀리미터 단위)에 맞게 조절할 수 있다.[45] 일반적으로 쌍안경은 성인의 평균 눈 간 거리(약 63mm)에 맞춰 최적화되어 있지만, 눈 간 거리는 나이, 성별, 인종에 따라 다르기 때문에(대부분의 성인은 50–75mm 범위) 제조사는 이러한 변동성을 고려해야 한다.[45]
특히, 눈 간 거리가 좁은 어린이나 성인의 경우, 쌍안경 배럴의 IPD(Interpupillary Distance, 눈 간 거리) 조정 범위에 문제가 발생하여 사용에 어려움을 겪을 수 있다.[46][47] 평균 또는 넓은 IPD를 가진 성인은 일반적으로 문제가 없지만, 60mm 이상의 대물렌즈를 가진 스트레이트 배럴 루프 프리즘 쌍안경은 좁은 IPD를 가진 성인에게 정확하게 조정하기 어려울 수 있다.[48] 원격안 및 근접안과 같은 해부학적 조건도 IPD에 영향을 미쳐 쌍안경 사용을 어렵게 만들 수 있다. 장난감, 방진형, 고정 받침대 위의 대형 쌍안경을 제외한 대부분의 쌍안경은 중심축에서 경첩처럼 전체를 접어 눈폭에 대물렌즈의 광축 간격을 맞추도록 되어 있다.
쌍안경의 두 망원경은 평행하게 정렬(시준)되어야 하나의 원형 이미지를 볼 수 있다. 정렬이 잘못되면 이중 이미지가 나타나며, 약간의 정렬 불량도 뇌가 왜곡된 이미지를 결합하려 하기 때문에 불편함과 시각적 피로를 유발할 수 있다.[49] 정렬은 프리즘을 미세하게 움직이거나, 내부 지지 셀을 조정하거나, 외부 고정 나사를 돌리거나, 대물 렌즈 셀에 내장된 편심 링을 통해 대물 렌즈 위치를 조정하여 수행한다. 무조건적 정렬(3축 시준)은 특수 장비가 필요하며,[9] 전문가는 가능하지만, 외부 조정 기능은 사용자가 접근할 수 있다. 조건부 정렬은 정렬 과정에서 경첩 축을 무시하며, 2축 의사 시준으로 좁은 동공 간 거리 설정에서만 유효하다.
쌍안경 중 일부는 높은 배율에서 흔들림을 줄이기 위해 이미지 안정화 기술을 사용한다. 이 기술은 자이로스코프를 이용하여 기기 일부를 움직이거나, 자이로스코프 또는 관성 감지기로 구동되는 전동 메커니즘을 사용하거나, 흔들림을 상쇄하도록 설계된 마운트를 통해 작동한다. 안정화 기능은 켜고 끌 수 있다. 이러한 기술 덕분에 최대 20배율의 쌍안경을 손으로 들고 사용할 수 있으며, 저배율 기기의 이미지 안정성을 크게 향상시킨다. 그러나 삼각대에 장착했을 때 이미지 품질이 비안정화 쌍안경만큼 좋지 않을 수 있으며, 안정화 쌍안경은 더 비싸고 무거운 경향이 있다.
쌍안경 하우징은 황동, 강철, 알루미늄, 마그네슘 합금, ([섬유 강화 플라스틱|섬유 강화]) 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 등 다양한 재료로 만들 수 있다. 하우징은 미끄럼 방지 그립 표면을 제공하고, 소리를 흡수하며, 찌그러짐, 긁힘 등에 대한 추가적인 완충/보호를 위해 외부를 고무로 덮을 수 있다.[50][51]
7. 1. 초점 및 조절
쌍안경은 접안렌즈와 대물렌즈 사이, 또는 내부에 장착된 렌즈 요소 사이의 거리를 변경하여 초점을 조절한다. 초점을 맞추는 방식에는 크게 '독립 초점'과 '중앙 초점' 두 가지가 있다.배율이 증가하면 피사계 심도(이미지에서 선명하게 보이는 가장 가까운 물체와 가장 먼 물체 사이의 거리)는 줄어든다. 피사계 심도는 배율의 제곱에 반비례하므로, 7배 쌍안경보다 10배 쌍안경의 피사계 심도가 절반 정도 얕다(7² ÷ 10² = 0.49). 그러나 실제 피사계 심도는 사용자의 조절 능력과 눈의 동공 크기에 따라 달라진다.
사용자의 눈에 맞게 접안렌즈 조정을 고정하여 초점 조절 장치가 없는 '무초점' 또는 '고정 초점' 쌍안경도 있다. 이러한 쌍안경은 편리하지만, 설계된 초점 거리 범위를 벗어나는 경우에는 적합하지 않다.[40]
근시나 원시가 있는 사용자는 초점 조정을 통해 안경 없이도 쌍안경을 사용할 수 있다. 대부분의 제조사들은 무한대 초점 설정에서 약간의 여유 초점 범위를 남겨둔다.[41] 그러나 심한 난시가 있는 경우에는 쌍안경을 사용할 때도 안경이 필요하다.
일부 쌍안경은 줌 카메라 렌즈와 유사한 방식으로 배율을 조절할 수 있는 '줌 쌍안경'이다. 그러나 이러한 설계는 부피가 커지고 복잡하며, 고배율에서 밝기가 감소하는 단점이 있어 꼼수로 여겨지기도 한다.[42]
7. 1. 1. 독립 초점
독립 초점은 각 접안렌즈를 조정하여 두 개의 망원경 튜브를 독립적으로 초점을 맞추는 방식이다.
7. 1. 2. 중앙 초점
중앙 초점 방식은 중앙의 초점 휠을 돌려 양쪽 경통의 초점을 동시에 맞추는 방식이다. 사용자의 양쪽 눈의 시력 차이를 보정하기 위해 두 접안렌즈 중 하나를 추가로 조정할 수 있는데, 이는 보통 접안렌즈를 마운트에 회전시켜 조절한다.
조정 가능한 접안렌즈에 의한 초점 변화는 디옵터라는 단위로 측정되며, 이 때문에 조정 가능한 접안렌즈 자체를 '디옵터'라고 부르기도 한다. 디옵터 조절을 마치면, 이후에는 접안렌즈를 다시 조정할 필요 없이 초점 휠만으로도 다양한 거리의 물체에 초점을 맞출 수 있다.[23]
7. 2. 동공 간 거리
대부분의 현대식 쌍안경은 경첩 구조를 통해 두 망원경 반쪽 사이의 거리를 조정할 수 있도록 설계되어 있다. 이를 통해 사용자는 자신의 눈 간 거리, 즉 동공 중심 사이의 거리(밀리미터 단위)에 맞게 쌍안경을 조절할 수 있다.[45]일반적으로 쌍안경은 성인의 평균 눈 간 거리(약 63mm)에 맞춰 최적화되어 있다. 그러나 눈 간 거리는 나이, 성별, 인종에 따라 다르기 때문에(대부분의 성인은 50–75mm 범위), 쌍안경 제조사는 이러한 변동성을 고려해야 한다.[45]
특히, 눈 간 거리가 좁은 어린이나 성인의 경우, 쌍안경 배럴의 IPD(Interpupillary Distance, 눈 간 거리) 조정 범위에 문제가 발생하여 사용에 어려움을 겪을 수 있다.[46][47] 평균 또는 넓은 IPD를 가진 성인은 일반적으로 문제가 없지만, 60mm 이상의 대물렌즈를 가진 스트레이트 배럴 루프 프리즘 쌍안경은 좁은 IPD를 가진 성인에게 정확하게 조정하기 어려울 수 있다.[48] 원격안 및 근접안과 같은 해부학적 조건도 IPD에 영향을 미쳐 쌍안경 사용을 어렵게 만들 수 있다.
장난감, 방진형, 고정 받침대 위의 대형 쌍안경을 제외한 대부분의 쌍안경은 중심축(좌우 경통의 중간에 있으며, 양쪽을 연결하는 핀)에서 경첩처럼 전체를 접어 눈폭(좌우 동공 간격)에 대물렌즈의 광축 간격을 맞추도록 되어 있다.
7. 3. 정렬
쌍안경의 두 망원경은 평행하게 정렬(시준)되어야 하나의 원형, 3차원적 이미지를 볼 수 있다. 정렬이 잘못되면 쌍안경에서 이중 이미지가 나타난다. 약간의 정렬 불량도 뇌가 왜곡된 이미지를 결합하려 하기 때문에 불편함과 시각적 피로를 유발할 수 있다.[49]정렬은 프리즘을 미세하게 움직이거나, 내부 지지 셀을 조정하거나, 외부 고정 나사를 돌리거나, 대물 렌즈 셀에 내장된 편심 링을 통해 대물 렌즈 위치를 조정하여 수행한다.
무조건적 정렬(3축 시준, 즉 두 광축이 경첩 축과 평행하게 정렬됨)은 특수 장비가 필요하다.[9] 무조건적 정렬은 전문가가 수행하지만, 외부 조정 기능은 사용자가 접근할 수 있다.
조건부 정렬은 정렬 과정에서 경첩 축을 무시한다. 이는 2축 의사 시준으로, 좁은 동공 간 거리 설정에서만 유효하다. 조건부 정렬된 쌍안경은 전체 동공 간 거리 설정 범위에서 시준되지 않는다.
7. 4. 이미지 안정성
쌍안경 중 일부는 높은 배율에서 흔들림을 줄이기 위해 이미지 안정화 기술을 사용한다. 이 기술은 자이로스코프를 이용하여 기기 일부를 움직이거나, 자이로스코프 또는 관성 감지기로 구동되는 전동 메커니즘을 사용한다. 또는 흔들림의 영향을 상쇄하고 억제하도록 설계된 마운트를 통해 작동하기도 한다. 안정화 기능은 사용자가 필요에 따라 켜고 끌 수 있다.이러한 기술 덕분에 최대 20배율의 쌍안경을 손으로 들고 사용할 수 있으며, 저배율 기기의 이미지 안정성을 크게 향상시킨다. 그러나 몇 가지 단점도 있다. 삼각대에 장착했을 때 이미지 품질이 최고의 비안정화 쌍안경만큼 좋지 않을 수 있으며, 안정화 쌍안경은 비슷한 사양의 비안정화 쌍안경보다 더 비싸고 무거운 경향이 있다.
7. 5. 하우징
쌍안경 하우징은 다양한 재료로 만들 수 있다. 구형 쌍안경의 배럴과 힌지 브릿지는 종종 황동으로 제작되었다. 이후에는 강철, 알루미늄, 마그네슘 합금과 같은 비교적 가벼운 금속뿐만 아니라, ([섬유 강화 플라스틱|섬유 강화]) 폴리카보네이트와 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌과 같은 폴리머가 사용되었다. 하우징은 미끄럼 방지 그립 표면을 제공하고, 원치 않는 소리를 흡수하며, 찌그러짐, 긁힘, 충돌 및 사소한 충격에 대한 추가적인 완충/보호를 위해 외부를 고무로 덮을 수 있다.[50][51]8. 광학 코팅
일반적인 쌍안경은 6~10개의 광학 부품과 최대 20개의 공기-유리 표면을 가지고 있어, 제조사들은 다양한 종류의 광학 코팅을 사용한다.[52] 광학 코팅은 빛 투과율을 높이고, 반사 및 간섭 효과를 조절하며, 렌즈를 보호하는 역할을 한다.[53]
현대 광학 코팅은 산화물, 금속, 희토류 물질 등의 얇은 층을 조합하여 만들어진다. 코팅 성능은 층의 수, 두께, 구성, 굴절률 차이 등에 따라 달라진다.[53] 고품질 쌍안경에는 약 200개의 코팅 층이 사용될 수 있다.[54]
제2차 세계 대전 전후에는 반사 방지 코팅 유무가 쌍안경 성능에 큰 영향을 미쳐, "Coated Optics"라는 표기가 성능 제원과 함께 사용되기도 했다.
8. 1. 반사 방지 코팅
반사 방지 간섭 코팅은 각 표면에서 반사를 통해 모든 광학 표면에서 손실되는 빛을 줄여준다. 반사 방지 코팅을 통해 반사를 줄이면 쌍안경 내부에 존재하여 이미지를 흐릿하게(낮은 대비) 보이게 하는 "손실된" 빛의 양도 줄어든다. 광학 코팅이 좋은 쌍안경은 조립체를 통한 우수한 빛 투과율로 인해 코팅되지 않은 쌍안경보다 더 밝은 이미지를 제공할 수 있다.[55] 1935년 올렉산드르 스마쿨라는 Zeiss에서 사용한 최초의 투명 간섭 기반 코팅 ''Transparentbelag (T)''를 발명했다.[55]플루오린화 마그네슘은 고전적인 렌즈 코팅 재료로, 약 4%에서 1.5%로 반사되는 빛을 줄여준다. 16개의 대기압에서 광학 유리 표면을 통과할 때, 4% 반사 손실은 이론적으로 52%의 빛 투과율( = 0.520)을 의미하며, 1.5% 반사 손실은 훨씬 더 나은 78.5%의 빛 투과율( = 0.785)을 의미한다.
서로 다른 굴절률을 가진 여러 개의 중첩된 층을 사용하면 더 넓은 범위의 파장 및 각도에서 반사를 더욱 줄일 수 있다. 1970년대 후반 Zeiss에서 사용한 반사 방지 멀티 코팅 ''Transparentbelag* (T*)''는 6개의 중첩된 층으로 구성되었다. 일반적으로 외부 코팅 층은 약간 더 낮은 굴절률 값을 가지며, 층 두께는 최적의 파괴적 간섭을 촉진하기 위해 가시 스펙트럼의 파장 범위에 맞춰 조정된다. 이는 인터페이스에서 반사된 빔의 반사를 통해 이루어지며, 해당 투과 빔에서는 건설적 간섭을 유도한다. 주어진 재료 선택에 대한 최적의 층 두께에 대한 간단한 공식은 없다. 따라서 이러한 매개변수는 시뮬레이션 프로그램의 도움을 받아 결정된다.
사용된 렌즈의 광학적 특성과 쌍안경의 의도된 주된 용도에 따라, 인간의 눈 광도 효율 함수의 변화에 의해 결정되는 빛 투과율을 최적화하기 위해 다양한 코팅이 선호된다. 파장 555 nm (녹색) 주변의 최대 빛 투과율은 밝은 환경에서 관찰하기 위해 눈 원추 세포를 사용하여 최적의 명시 시를 얻는 데 중요하다. 파장 498 nm (청록색) 주변의 최대 빛 투과율은 어두운 환경에서 관찰하기 위해 눈 간상 세포를 사용하여 최적의 암시 시를 얻는 데 중요하다.
결과적으로, 효과적인 현대 반사 방지 렌즈 코팅은 복잡한 다층으로 구성되어 0.25% 이하만 반사하여 최대 밝기와 자연스러운 색상의 이미지를 제공한다.[56] 이를 통해 고품질 21세기 쌍안경은 저조도 조건에서 눈 렌즈 또는 접안 렌즈에서 측정한 90% 이상의 빛 투과율 값을 실제로 달성할 수 있다. 코팅에 따라, 일반적인 주광 조건에서 쌍안경으로 보이는 이미지의 특성은 "더 따뜻하게" 또는 "더 차갑게" 보일 수 있으며, 더 높거나 낮은 대비로 나타날 수 있다. 적용 분야에 따라, 예를 들어 조류 관찰용으로 특별히 설계된 렌즈의 경우, 코팅은 가시 스펙트럼 전체에서 최대 색상 충실도를 위해 최적화된다.[57][58][59]
일반적인 적용 기술은 하나 이상의 중첩된 반사 방지 코팅 층의 물리적 증착으로, 증발 증착을 포함하여 복잡한 생산 공정으로 만든다.[60]
포로 프리즘이나 다하 프리즘을 사용한 프리즘 쌍안경의 주요 성능은 7x50과 같이 표기되는 배율과 대물 렌즈 구경, 그리고 시야각(시계)으로 표현된다. 광로 내에 공기 유리 계면이 많은 프리즘 쌍안경에서는 렌즈나 프리즘 표면의 반사 방지 코팅 유무가 성능에 크게 영향을 미친다. 현재는 반사 방지 코팅이 시공된 제품이 대부분이지만, 반사 방지 코팅이 보급되던 2차 세계 대전부터 종전 직후까지는 성능 제원과 함께 Coated Optics라고 기재되는 경우도 많았던 것 같다.
8. 2. 위상 보정 코팅
루프 프리즘을 사용하는 쌍안경에서 빛이 루프 프리즘 능선의 양쪽에서 반사될 때, 전반사 과정에서 p-편광(입사면에 평행한 편광)과 s-편광(입사면에 수직인 편광) 사이에 위상차가 발생한다. 이 위상차 때문에 선형 편광된 빛이 루프 프리즘을 통과하면서 타원 편광으로 바뀌고, 빛이 두 경로로 나뉘어 진행하면서 각각 다른 타원 편광 상태를 가진다. 이 두 경로의 빛이 다시 합쳐질 때 파동 간섭이 발생하여 점 확산 함수를 왜곡시키고, 결과적으로 이미지의 해상도와 대비를 저하시킨다.[61]이러한 문제를 해결하기 위해 루프 프리즘의 표면에 특수한 유전체 코팅을 적용하는데, 이를 위상 보정 코팅 또는 P-코팅이라고 한다. P-코팅은 화학 기상 증착 방식으로 여러 층을 쌓아 만들어지며, 각 층은 특정 파장 및 입사각에 따라 다른 위상 보정 효과를 낸다. 이를 통해 s-편광과 p-편광 간의 위상차를 억제하여 두 경로의 빛이 동일한 편광 상태를 유지하도록 하고, 간섭으로 인한 이미지 품질 저하를 막는다.[63]
P-코팅은 1988년 칼 자이스의 아돌프 베이라우흐가 처음 개발했으며,[62] 이후 다른 제조사들도 도입하여 중급 및 고급 루프 프리즘 쌍안경에 널리 사용되고 있다. P-코팅 덕분에 1990년대 이후 루프 프리즘 쌍안경은 포로 프리즘 쌍안경에서만 가능했던 높은 해상도를 달성할 수 있게 되었다.[64]
슈미트-페찬 프리즘, 아베-쾨니히 프리즘, 우펜달 프리즘을 사용하는 쌍안경은 위상 코팅을 통해 해상도 및 대비 손실을 보상받을 수 있다. 반면, 포로 프리즘이나 페르거 프리즘 쌍안경은 빛을 분할하지 않으므로 위상 코팅이 필요하지 않다.
8. 3. 금속 거울 코팅
슈미트-페찬 또는 어펜달 루프 프리즘을 사용하는 쌍안경은 빛이 프리즘의 유리-공기 경계면 중 하나에 임계각보다 작은 각도로 입사하여 전반사가 일어나지 않기 때문에, 루프 프리즘의 일부 표면에 거울 코팅을 추가하여 빛 손실을 줄인다.[65][66] 이때 루프 프리즘 알루미늄 거울 코팅(반사율 87% ~ 93%) 또는 은 거울 코팅(반사율 95% ~ 98%)이 사용된다.[65][66]8. 4. 유전체 거울 코팅
슈미트-페찬 프리즘 및 업펜달 프리즘 루프 프리즘에서 프리즘 표면이 유전체 거울 역할을 하도록 유전체 코팅을 사용한다. 이 코팅은 2004년 차이스 빅토리 FL 쌍안경에 처음 도입되었으며, 다른 제조업체들도 곧 뒤따랐다. 이후 유전체 코팅은 중급 및 고급 슈미트-페찬 및 업펜달 루프 프리즘 쌍안경에서 널리 사용되고 있다. 비금속 유전체 반사 코팅은 프리즘의 반사 표면에 증착된 고굴절률 및 저굴절률 재료가 교대로 여러 겹으로 이루어져 있다. 유전체 거울 제조 기술은 박막 증착 방법을 기반으로 한다. 일반적인 적용 기술은 물리적 기상 증착이며, 이는 70개 이상의 서로 다른 중첩된 증기 코팅 층을 증착하는 증발 증착을 포함하는 복잡한 생산 공정이다.[69] 이 다층 코팅은 분산 브래그 반사기 역할을 하여 프리즘 표면의 반사율을 증가시킨다. 잘 설계된 다층 유전체 코팅은 가시광선 스펙트럼 전반에 걸쳐 99% 이상의 반사율을 제공할 수 있다.[70] 이는 알루미늄 거울 코팅 또는 은 거울 코팅에 비해 향상된 것이다.8. 5. 용어
- '''코팅된 광학'''(Coated optics): 하나 이상의 표면에 단층 반사 방지 코팅이 적용된 것을 말한다.
- '''전체 코팅'''(Fully coated): 모든 공기-유리 표면에 단층 반사 방지 코팅이 적용된 것을 말한다. 단, 플라스틱 렌즈는 코팅되지 않았을 수 있다.[71]
- '''멀티 코팅'''(Multi-coated): 하나 이상의 표면에 다층 반사 방지 코팅이 적용된 것을 말한다.
- '''전체 멀티 코팅'''(Fully multi-coated): 모든 공기-유리 표면에 다층 반사 방지 코팅이 적용된 것을 말한다.
프리즘 유리에 사용되는 재료에 따른 용어는 다음과 같다.[72]
- '''BK7''': 쇼트(Schott)에서 생산하는 크라운 유리로, 굴절률은 약 1.517, 아베 수는 64.2이다.
- '''BaK4''': 쇼트(Schott)에서 생산하는 크라운 유리로, BK7보다 높은 굴절률(약 1.569)과 낮은 아베 수(56.0)를 가진다.
루프 프리즘과 관련된 용어는 다음과 같다.
- '''위상차 보정 코팅'''(Phase-coated) 또는 '''P-코팅''': 루프 프리즘에 위상차를 보정하는 코팅이 적용된 것을 말한다.
- '''알루미늄 코팅''': 루프 프리즘의 반사면에 알루미늄 코팅이 적용된 것을 말한다. (별도 언급이 없으면 기본값)
- '''은 코팅''': 루프 프리즘의 반사면에 은 코팅이 적용된 것을 말한다.
- '''유전체 코팅''': 루프 프리즘의 반사면에 유전체 코팅이 적용된 것을 말한다.
9. 부속품
쌍안경의 일반적인 부속품은 다음과 같다.
- 휴대용 목 및 어깨 스트랩
- 쌍안경 하네스(때로는 통합된 현장 케이스와 결합): 장시간 휴대 시 무게를 균등하게 분산한다.
- 현장 휴대 케이스/사이드 백
- 쌍안경 보관/여행 케이스
- 접안렌즈 외부 렌즈를 보호하는 레인 가드
- 대물렌즈 외부 렌즈를 보호하는 (테더링된) 렌즈 캡
- 렌즈 및 기타 표면에서 먼지를 조심스럽게 제거하는 청소 키트
- 삼각대 어댑터
10. 활용
쌍안경은 다양한 분야에서 활용된다.
- 일반적인 용도: 휴대용 쌍안경은 오페라 글라스부터 야외용 고배율 쌍안경까지 다양하며, 관광 명소에는 동전 작동식 타워 뷰어가 설치되어 있다.
- 지형 조사 및 지리 데이터 수집: 과거 지리학자들이 사용했으며, 현대에도 넓은 지역 측량 시 보조 도구로 활용된다.
- 조류 관찰: 조류 관찰 시 필수적인 도구이며, 8×~10× 배율의 쌍안경이 주로 사용된다.
- 사냥: 사냥꾼은 멀리 있는 사냥감을 관찰하기 위해 사용하며, 저조도 환경에 적합한 고배율 쌍안경을 선호한다.
- 거리 측정: 일부 쌍안경에는 레티클이 있어 거리를 짐작할 수 있다. 7×50 선원용 쌍안경의 눈금 간격은 5밀이며, 1밀은 1000미터에서 1미터 높이 물체의 상하단 사이 각도이다.
- 군사: 군사용은 민간용보다 견고하며, 독립 초점 및 방수 기능이 강화되어 있다. 잠망경과 조합된 참호 쌍안경은 포병 관측에 사용되었다. 현대 군사용은 레이저 거리 측정기, 나침반 등을 갖추기도 한다.
- 해양: 해상용은 밀폐, 질소/아르곤 충전, 독립 초점, 레티클, 나침반, 부동 스트랩 등의 기능을 갖는다.
- 천문 관측: 아마추어 천문학에서 넓은 시야를 가진 쌍안경은 혜성, 초신성 탐색 및 일반 관측에 쓰인다. 천문 관측용은 구경이 크고, 프리즘을 사용하지 않거나 교체 가능 접안 렌즈를 갖기도 한다.
- 별 관측용 오페라 글라스: 일반 쌍안경보다 배율이 낮아 넓은 범위의 별을 관측 가능하다.
'''별 관측용 오페라 글라스 제조사'''
| 일본 제조사 | 해외 제조사 |
|---|---|
| | |
10. 1. 일반적인 용도
휴대용 쌍안경은 극장에서 사용되는 작은 3 × 10 갈릴레이식 오페라 글라스부터 일반적인 야외 사용을 위한 7~12배 확대 및 30~50mm 직경의 대물렌즈를 가진 쌍안경까지 다양하다.콤팩트 또는 포켓 쌍안경은 주간 사용에 적합한 작고 가벼운 쌍안경이다. 대부분의 콤팩트 쌍안경은 7×~10×의 배율과 비교적 작은 20mm~25mm의 대물렌즈 크기를 특징으로 하며, 이로 인해 작은 눈동자 크기로 인해 저조도 적합성이 제한된다. 루프 프리즘 디자인은 동등한 포로 프리즘 디자인보다 더 좁고 컴팩트해지는 경향이 있다. 따라서 콤팩트 쌍안경은 대부분 루프 프리즘 디자인이다. 콤팩트 쌍안경의 튜브는 사용하지 않을 때 쌍안경의 부피를 급격하게 줄여 쉽게 휴대하고 보관할 수 있도록 서로 가깝게 접을 수 있는 경우가 많다.
많은 관광 명소는 방문객들이 명소를 더 가까이 볼 수 있도록 페데스탈 장착형 동전 작동 쌍안경 타워 뷰어를 설치했다.
10. 2. 지형 조사 및 지리 데이터 수집
과거 지리학자 및 기타 지구과학자들은 쌍안경을 첨단 도구로 사용하였다.[1] 현대에도 넓은 지역을 측량할 때 시각적인 보조 도구로 제공할 수 있다.[1]10. 3. 조류 관찰
조류 관찰은 자연과 동물을 사랑하는 사람들 사이에서 매우 인기 있는 취미이며, 쌍안경은 그들의 가장 기본적인 도구이다. 왜냐하면 대부분 인간의 눈은 작은 새들을 완전히 감상하거나 연구할 수 있을 만큼 충분한 세부 사항을 구별할 수 없기 때문이다.[74] 비행 중인 새를 잘 보기 위해서는 빠르게 움직이는 물체를 포착하는 능력과 시야 심도가 중요하다. 일반적으로 8×에서 10× 배율의 쌍안경이 사용되지만, 많은 제조업체들은 더 넓은 시야와 향상된 시야 심도를 위해 7× 배율 모델을 생산한다. 조류 관찰용 쌍안경의 또 다른 주요 고려 사항은 빛을 모으는 대물렌즈의 크기이다. 더 큰 (예: 40–45mm) 대물렌즈는 저조도 환경과 잎사귀 속을 보기에 더 좋지만, 30–35mm 대물렌즈보다 더 무거운 쌍안경을 만든다. 쌍안경 한 쌍을 처음 들어볼 때는 무게가 주요 고려 사항처럼 보이지 않을 수 있지만, 조류 관찰은 한 자리에 서서 쌍안경을 오랫동안 들고 있는 것을 포함한다. 조류 관찰 커뮤니티에서는 신중한 구매를 권장한다.[75]10. 4. 사냥
사냥꾼들은 일반적으로 멀리 있는 사냥감을 관찰하기 위해 현장에서 쌍안경을 사용한다. 사냥꾼들은 저조도 환경에서 사냥감을 찾고 관찰하기 위해 약 8배율에 40~45mm 대물렌즈 쌍안경을 사용하는 경우가 많다.[76] 유럽 제조업체들은 휴대 및 추적과 같이 장시간 휴대하기에 너무 크지 않으면서도 우수한 저조도 성능을 제공하는 7×42 쌍안경과 황혼과 밤에 더 정적인 사냥을 위해 광학적으로 최적화된 8×56 및 9×63 저조도 쌍안경을 생산했다. 황혼 시 관찰에 최적화된 사냥용 쌍안경의 경우, 460~540 nm 주변의 파장 범위에서 빛 투과율을 최대화하는 코팅이 선호된다.[77][78][79][48][80]10. 5. 거리 측정
일부 쌍안경에는 시야에 거리 측정 레티클(눈금)이 겹쳐져 보인다. 이 눈금은 물체의 높이를 알거나 추정할 수 있다면 물체까지의 거리를 짐작할 수 있게 해준다.[81] 일반적인 7×50 선원용 쌍안경은 이러한 눈금을 가지고 있으며, 눈금 사이의 각도는 5 밀과 같다.[81] 1밀은 1000미터 거리에서 높이가 1미터인 물체의 상단과 하단 사이의 각도와 같다.따라서, 알려진 높이의 물체까지의 거리를 짐작하려면 다음 공식을 사용한다.
:거리 = (물체의 높이 / 밀) × 1000
여기서:
- ''거리''는 물체까지의 거리를 미터 단위로 나타낸다.
- ''물체의 높이''는 알려진 물체의 높이를 나타낸다.
- ''밀''은 물체의 각 높이를 밀 단위로 나타낸다.
일반적인 5밀 눈금(각 눈금은 5밀)을 사용하여, 높이가 3눈금이고 120미터인 등대는 8000미터 떨어져 있다.
:8000 m = (120 m / 15 mil) × 1000
레티클이라고 불리는 조준 눈금이 그려진 쌍안경에서는 거리를 재거나 상대의 크기를 잴 수 있다.
10. 6. 군사
쌍안경은 군사적으로 오랜 역사를 가지고 있다. 갈릴레오식 디자인은 19세기 말까지 널리 사용되었으며, 이후 포로 프리즘 방식으로 대체되었다. 일반적인 군사용 쌍안경은 민간용보다 더 견고한 경향이 있다. 일반적으로 섬세한 중앙 초점 방식을 피하고 독립 초점을 선호하는데, 이는 보다 쉽고 효과적인 방수 기능을 제공한다. 군용 쌍안경의 프리즘 세트는 습기에 젖어도 반사 품질을 잃지 않도록 프리즘 세트에 중복된 알루미늄 코팅을 할 수 있다."참호 쌍안경"이라고 불리는 한 변종은 쌍안경과 잠망경의 조합으로, 종종 포병 관측 목적으로 사용되었다. 참호 쌍안경은 참호 위로 몇 인치만 튀어나와 시청자의 머리를 참호 안에 안전하게 유지했다.
군용 쌍안경은 측정 및 조준 장치로도 사용될 수 있으며, 필터와 (조명된) 레티클을 갖출 수 있다.[83][84]
냉전 시대의 군용 쌍안경은 때때로 활성 적외선 IR 방출을 감지하는 수동 센서를 장착했으며, 현대식 쌍안경은 일반적으로 무기화된 레이저 빔을 차단하는 필터를 장착한다. 또한, 군사용으로 설계된 쌍안경은 거리 추정을 용이하게 하기 위해 한쪽 접안 렌즈에 스타디아 레티클을 포함할 수 있다.[85]
현대 군사용 쌍안경은 또한 레이저 거리 측정기, 나침반, 그리고 측정을 다른 주변 장치로 전송하기 위한 데이터 교환 인터페이스를 갖출 수 있다.[86]
매우 큰 쌍안경 해군 거리 측정 텔레미터 (두 대물렌즈의 분리 거리가 최대 15미터, 무게 10톤, 제2차 세계 대전 해군 함포 표적 25km 거리 측정용)가 사용되었지만, 20세기 후반의 레이더 및 레이저 거리 측정 기술로 인해 이 응용 분야는 대부분 불필요해졌다.
10. 7. 해양
해상 환경을 위해 특별히 설계된 쌍안경은 민간용 및 군사용으로 사용된다. 휴대용 모델은 5×에서 8× 배율을 가지지만, 시원한 아이 릴리프를 제공하는 접안렌즈와 매우 큰 프리즘 세트를 갖추고 있다. 이러한 조합은 선박의 움직임으로 인해 쌍안경이 흔들릴 때 이미지가 어두워지거나 비네팅되는 것을 방지한다.[87]해양 쌍안경은 선박 및 보트 항해를 돕는 여러 기능을 포함한다.[88]
- 밀폐된 내부: O-링 등으로 공기와 습기 침투를 막는다.
- 질소 또는 아르곤 충전 내부: 광학 표면의 김서림/변색을 방지하고, 렌즈 곰팡이 형성을 막는다.
- 독립적인 초점 조절: 내구성과 밀폐성을 높인다.
- 레티클 눈금: 알려진 폭이나 높이의 물체 거리를 측정하는 항해 보조 장치이다. 수평선과 수직 눈금을 사용한다.
- 나침반: 이미지에 투영된 나침반 방위각은 움직이는 선박에서 방위각을 읽는 데 도움을 준다.
- 부동 스트랩: 일부 해양 쌍안경은 물에 뜨도록 설계되어 침몰을 방지한다. 부유 기능이 없는 경우 부유 장치 역할을 하는 스트랩을 사용하기도 한다.
해양에서는 저조도 성능이 중요하며, 많은 7×50 휴대용 해양 쌍안경은 7.14mm 출구 동공을 특징으로 하는데, 이는 외부 조명이 없는 상황에서 젊은 사람의 평균 동공 크기에 해당한다.
민간 및 군사 선박은 고정 마운트에 대물렌즈가 큰 대형 고배율 쌍안경 모델을 사용하기도 한다.
10. 8. 천문 관측
쌍안경은 아마추어 천문학자들에게 널리 사용된다. 넓은 시야는 혜성과 초신성 탐색 및 일반 관측에 유용하다. 천문 관측용 쌍안경은 더 큰 구경 대물렌즈(70mm 또는 80mm 범위)를 가지는데, 대물렌즈의 직경은 포착되는 총 빛의 양을 증가시키고, 관측할 수 있는 가장 희미한 별을 결정하기 때문이다. 천문 관측을 위해 특별히 설계된 쌍안경은 최대 광선 투과를 위해 프리즘 없이 설계되는 경우가 있고, 배율을 변경할 수 있는 교체 가능한 접안 렌즈를 갖추고 있기도 하다. 배율이 높고 무게가 많이 나가는 쌍안경은 이미지를 안정시키기 위해 마운트가 필요하며, 10배 배율은 손으로 들고 관측할 수 있는 쌍안경의 실용적인 한계로 간주된다. 15×70보다 더 강력한 쌍안경은 지지대가 필요하다.
저조도 및 천문 관측에서 중요한 것은 배율과 대물렌즈 직경 간의 비율이다. 배율이 낮을수록 은하수와 성운 및 은하와 같은 큰 성운성 물체(심원천체)를 관측하는 데 유용한 더 넓은 시야를 얻을 수 있다. 큰 출사 동공(일반적으로 7×50을 사용하는 경우 7.14mm)은 동공이 충분히 확장되지 않은 사람(50세 이상은 5mm 이상 확장되는 경우가 드묾)에게는 수집된 빛의 작은 부분이 사용할 수 없게 만든다. 또한 큰 출사 동공은 배경 하늘에서 더 많은 빛을 모아 대비를 감소시켜, 광공해가 거의 없는 곳을 제외하고는 희미한 물체의 감지를 어렵게 만든다. 메시에 목록에 나열된 성단, 성운 및 은하와 같이 8등급 또는 그 이상 밝은 많은 천문 물체는 35~40mm 범위의 손으로 들고 관측하는 쌍안경으로 쉽게 관측할 수 있다. 더 작은 성단, 성운 및 은하를 관측할 때 쌍안경 배율은 가시성에 중요한 요소이다.[89]
산개성단 중 일부(예: 페르세우스자리의 이중 성단(NGC 869 및 NGC 884))와 구상성단(예: 헤라클레스자리의 M13)은 쉽게 발견할 수 있다. 성운 중 궁수자리의 M17과 백조자리의 북아메리카 성운(NGC 7000)도 쉽게 관측할 수 있다. 쌍안경은 백조자리의 알비레오와 같은 몇 개의 더 넓게 분리된 이중성을 보여줄 수 있다.
인간의 눈으로 거의 또는 완전히 보이지 않는 여러 태양계 천체도 중간 크기의 쌍안경으로 감지할 수 있다. 여기에는 달의 더 큰 크레이터, 희미한 외부 행성 천왕성 및 해왕성, 소행성 세레스, 베스타 및 팔라스, 토성의 가장 큰 달 타이탄, 목성의 갈릴레이 위성 등이 포함된다. 대기 오염이 없는 하늘에서는 맨눈으로도 볼 수 있지만, 천왕성과 베스타는 쉽게 감지하려면 쌍안경이 필요하다. 10×50 쌍안경은 하늘 상태와 관측자 경험에 따라 +9.5에서 +11의 겉보기 등급으로 제한된다.[90] 인테르암니아, 다비다, 유로파와 같은 소행성과 예외적인 경우를 제외하고는 히기에이아는 일반적으로 판매되는 쌍안경으로 보기에는 너무 희미하다. 마찬가지로 갈릴레이 위성과 타이탄을 제외한 행성 위성과 왜소 행성 명왕성과 에리스도 대부분의 쌍안경으로 보기에는 너무 희미하다. 쌍안경으로 관측하기 어려운 다른 대상으로는 금성의 위상과 토성의 고리가 있다. 토성의 고리를 인식할 수 있는 정도로 식별할 수 있는 것은 배율이 매우 높은 20배 이상인 쌍안경뿐이다. 고배율 쌍안경은 때때로 광학 및 관측 조건이 충분히 좋으면 목성 원반의 구름대를 한두 개 보여줄 수 있다.
쌍안경은 하늘을 통과하는 위성 관측과 같은 인공 우주 물체의 관측을 돕는다.
별 관측용 오페라 글라스는 일반 쌍안경에 비해 배율이 낮아 넓은 범위의 별을 관측할 수 있는 쌍안경으로, 갈릴레이식 별자리 쌍안경, 초저배율 쌍안경이라고도 불린다. 구경 48mm의 대물렌즈로 집광하므로 육안으로 보는 것보다 어두운 별까지 볼 수 있다.
'''별 관측용 오페라 글라스 제조사'''
| 일본 제조사 | 해외 제조사 |
|---|---|
| | |
11. 주요 제조사
| 국가 | 제조사 |
|---|---|
| 일본 | 니콘, 후지논, 코와, 빅센, 펜탁스, 캐논, OM 디지털 솔루션즈, 미자르 테크, 켄코・토키나, 히노데 광학, 나시카 광학, 사이트론, 상월관성, 라이트 광기 제작소, 오츠카 광학, 카사이 트레이딩, 스타게이즈, 클리어 광학, 산테플러스, 가부키 글라스, 가마쿠라 광기, 히요시 광학, 옵토 미야우치(구 미야우치 광학 공업), 카톤 광학, 123 광학 기계, 카츠마 광학 기계, 고토 텔레스코프 |
| 독일 | Zeiss, 라이카, NOBLEX, Steiner-Optik, Minox, GPO (German Precision Optics), OPTOLYTH, Bresser |
| 미국 | Bushnell Corporation, Vortex Optics, Celestron, Meade Instruments, 오리온, 알펜, 젠-레이, 스위프트, 브런턴, 이글, Leupold & Stevens, Inc, 사이트마크, 사이트론, Tasco, 오버워크, Bausch & Lomb, 비비타르 |
| 오스트리아 | Swarovski Optik |
| 체코 | Meopta |
| 대만 | 뱅가드 |
| 중국 | 운남북방광학 (云南北方光学), 절강화동광전 (浙江华东光电), 쿤밍 유나이티드 옵틱스 |
| 영국 | Barr and Stroud, OPTICRON, PRAKTICA |
| 벨라루스 | BELOMO |
| 루마니아 | I.O.R. |
| 러시아 | Krasnogorsky Zavod, 카잔 광학-기계 공장 |
| 유고슬라비아 | Zrak |
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