I visori binoculari in alta risoluzione

“Molti organi sono presenti in coppia nel nostro corpo, ma gli occhi presentano la particolarità di lavorare in stretta cooperazione. I due occhi condividono e confrontano le informazioni, e insieme espletano compiti altrimenti impossibili per un occhio solo (1) ”.

La visione binoculare è uno dei grandi progressi compiuti dall’evoluzione biologica e la conoscenza del mondo sensibile è strettamente correlata all’uso quotidiano di entrambi gli occhi. Oltre alla percezione della distanza e della profondità, la visione binoculare è più efficiente di quella monoculare nello svolgimento di un gran numero di attività e, come ampiamente riportato nella letteratura medica specialistica, l’acuità visiva binoculare è superiore a quella monoculare.

Per motivi storici e costruttivi degli strumenti astronomici, tuttavia, l’osservazione visuale del cielo si effettua fin dai tempi di Galileo guardando con un occhio solo attraverso il tubo telescopico. I vantaggi presentati da questa abitudine consistono nell’economia di mezzi, nell’immediatezza e semplicità, e nella possibilità di massimizzare la trasmissione della luce proveniente dall’obiettivo, l’osservazione binoculare richiedendo degli aggiuntivi ottici che inevitabilmente comportano un maggiore assorbimento.

Di contro l’osservazione monoculare, in particolare quando si esaminano oggetti che presentano dettagli piccoli e a basso contrasto superficiale come i pianeti, determina affaticamento, tensione facciale e oculare e perdita di concentrazione visiva: non è un caso che i grandi osservatori planetari del passato si premurassero di fare frequenti pause durante le lunghe ore passate al telescopio; forse come dilettanti sentiamo meno questa necessità, ma un tempo i professionisti passavano quasi tutta la notte all’oculare e l’esigenza di limitare gli effetti della stanchezza era prioritaria: il nostro grande Schiaparelli, ad esempio, saltava addirittura la cena quando aveva in programma di salire in specola per evitare che alla fatica dell’osservare si aggiungesse anche il lavorìo della digestione.

L’osservazione con un occhio solo comporta inoltre un effetto subdolo, vale a dire l’abitudine nel corso degli anni a usare sempre lo stesso occhio finché, con l’avanzare dell’età, si scopre che l’occhio “buono” non è più così buono come una volta; e a quel punto può risultare molto difficoltoso se non impossibile “educare” l’altro all’osservazione astronomica: il già menzionato Schiaparelli abbandonò l’astronomia osservativa proprio per questo motivo, ma ho personalmente conoscenza di astrofili che hanno dovuto dare forfait per la stessa ragione.

Vi è tuttavia chi osserva indifferentemente con un occhio oppure con l’altro, e in effetti bisognerebbe sforzarsi il più possibile di seguire questa pratica, salvo che uno dei due occhi non soffra di qualche patologia particolare.

I VISORI BINOCULARI

Da una decina d’anni a questa parte i visori – o “torrette” – binoculari sono entrati a far parte del corredo ottico di un numero crescente di astrofili, sia per l’osservazione del cielo profondo, in particolare di ammassi aperti e globulari, sia per l’osservazione del Sole, della Luna e dei pianeti, che è quella che qui ci interessa.

In microscopia l’uso del visore binoculare è pratica consolidata ormai da decenni dato che in questa applicazione il contrasto e la luminosità dei preparati possono essere opportunamente regolati dall’operatore con l’uso di lampade, filtri, tecniche di contrasto e di colorazione. In astronomia, purtroppo, la possibilità di aumentare il contrasto dell’immagine telescopica è limitata e nulla si può fare per aumentarne la luminosità, salvo diminuire l’ingrandimento, da qui la lentezza con cui questo dispositivo ha destato l’attenzione degli astrofili. In aggiunta i visori hanno un peso non indifferente e la loro diffusione è andata necessariamente di pari passo col miglioramento di alcuni dettagli costruttivi dei telescopi per dilettanti, in particolare i fuocheggiatori e i portaoculari.

Le caratteristiche costruttive delle torrette variano da un produttore all’altro ma lo schema di base è quello di un sistema di prismi che divide il cono di luce proveniente dall’obiettivo inviandolo a due oculari, la cui distanza viene regolata in base alla distanza interpupillare dell’osservatore. La lunghezza ottica del visore impone di spostare la posizione originaria del fuoco fino a portarla in corrispondenza della battuta dei due portaoculari, ciò che si può fare ricorrendo ad appositi aggiuntivi ottici laddove l’escursione del fuoco del telescopio non sia sufficiente. Nel caso dei rifrattori ci sono astrofili che per raggiungere il fuoco non esitano a mutilare il tubo ottico accorciandolo di un certo tratto, un pratica che non condivido per i motivi che esporrò più avanti.

I correttori di tiraggio si mettono ovviamente prima del visore e agiscono (quasi) esattamente come le lenti di Barlow. Alcune marche forniscono dei correttori che compensano le aberrazioni – sferica e cromatica – che vengono inevitabilmente introdotte dai prismi, ma la mia esperienza è che una buona lente di Barlow funziona spesso altrettanto bene, anche se non è sempre agevole da posizionare e quelle commerciali sono di focale troppo corta e tendono a fornire ingrandimenti eccessivi; tutte le volte che si può è quindi opportuno usare i correttori dedicati.

 

Schema di visore binoculare (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binoviewer_2.jpg)

Schema di visore binoculare (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binoviewer_2.jpg)

 

I VISORI BINOCULARI IN ALTA RISOLUZIONE

Fatta questa breve premessa tecnica veniamo alla domanda: quanto sono utili i visori binoculari nell’osservazione solare, lunare e planetaria ?

Purtroppo non c’è una risposta universale a questo quesito perché ciascuno dovrebbe trovarla da sé in funzione delle proprie abitudini e della propria fisiologia. Per fare un esempio conosco astrofili che non sono mai riusciti ad abituarsi all’uso del visore per quanti tentativi abbiano fatto, altri che lo rifiutano per principio per non “inquinare” la purezza dell’immagine telescopica (soprattutto se fornita da un obiettivo costosissimo…) altri ancora che hanno dei limiti fisiologici intrinseci che impediscono l’utilizzo del visore, altri che essendo incappati in uno o più visori scollimati non vogliono più saperne, e infine ci sono quelli, come il sottoscritto, che non possono farne a meno.

Quello che invece si può affermare con sicurezza è che il visore binoculare NON è indispensabile: molti abili osservatori planetari ne hanno fatto e ne fanno tranquillamente a meno (i siti web della British Astronomical Association o della Sezione Pianeti UAI sono zeppi di esempi in questo senso). Costoro fanno certamente parte di quel gran numero di astrofili che possedendo una vista monoculare già molto acuta non sentono alcun bisogno di usare un visore.

Il fatto che non sia necessario non vuol dire tuttavia che sia inutile o, peggio, dannoso. E’ da tenere presente, come già detto, che il visore assorbe luce e quindi il suo uso deve essere commisurato alla luminosità dell’oggetto osservato e al diametro del telescopio, perché una perdita di luce determina anche una perdita di contrasto. Una regola pratica stabilisce che se troviamo adeguata la luminosità di un pianeta in visione monoculare a X ingrandimenti, passando al visore l’ingrandimento andrà ridotto ai due terzi di questo valore.

L'assorbimento della luce provocato dal visore è visibile in questa fotografia dove  a destra del visore si vede, per confronto, un oculare di Erfle. Il lettore attento noterà come nel visore Baader il trattamento antiriflessi, calibrato sulle caratteristiche ottiche del vetro, non determina apprezzabili spostamenti cromatici, mentre l'oculare, dotato di un comune trattamento multistrato cinese, fa virare la superficie bianca verso il giallo.

L’assorbimento della luce provocato dal visore è visibile in questa fotografia dove a sinistra si vede un Baader Mark V (senza oculari) e a destra, per confronto, un oculare di Erfle, davanti a superficie chiara uniformemente illuminata. Il lettore noterà come nel visore Baader il trattamento antiriflesso, correttamente calibrato sulle caratteristiche ottiche del vetro, non determina un apprezzabile shift cromatico, mentre l’oculare, dotato di un comune trattamento multistrato che oggigiorno viene applicato a tappeto a gran parte della produzione ottica cinese, fa assumere alla superficie inquadrata una tonalità giallastra.

Strumenti piccoli, fino a 10 – 12 cm di diametro, tollerano il visore quasi esclusivamente per osservare la Luna e il Sole mentre telescopi più grandi si possono impiegare con profitto in binoculare anche nell’osservazione dei pianeti, secondo la loro luminosità. Giove e Marte all’opposizione, ad esempio, si osservano abbastanza agevolmente in binoculare, soprattutto con strumenti da 8 pollici di diametro in su, mentre un pianeta come Saturno è già più problematico anche nel periodo in cui è al massimo splendore, soprattutto se si desidera forzare l’ingrandimento per esaminare gli anelli; lo stesso discorso vale per Mercurio, che ho potuto osservare molto bene in binoculare con un Celestron C9.25. L’unico pianeta che non guadagna granché dall’essere visto attraverso un visore è Venere, i dettagli della sua coltre nuvolosa si vedono meglio in sistemi ottici privi di elementi a rifrazione (eccettuati quelli degli oculari) cioè nei riflettori puri.

Nonostante il limite rappresentato dall’assorbimento della luce il recupero della funzione visiva binoculare tramite il visore ha importanti effetti percettivi che, almeno in alta risoluzione, compensano largamente gli svantaggi anzidetti.

Vediamo allora qual è l’effetto dell’osservare con due occhi, pur se attraverso un aggiuntivo ottico di questo tipo, sulla base della mia esperienza personale, visto che non ho la presunzione di voler enunciare leggi di validità generale.

Per prima cosa osservando col visore ci si stanca molto meno, o almeno per me è così: se uso un solo occhio sono costretto a fare frequenti pause e, anche per il fatto di non essere più giovanissimo, non riesco comunque a osservare a lungo; ciò costituisce uno svantaggio nel disegno planetario, che prende parecchio tempo e richiede una grande concentrazione. Osservando con due occhi posso invece stare al telescopio quanto mi pare senza stancarmi minimamente. Il fattore stanchezza, come accennavo più sopra, è importantissimo quando si deve aguzzare la vista per osservare dettagli minuti e poco contrastati, anche se probabilmente per l’osservatore solo occasionale non è poi così fondamentale. Il motivo per cui in microscopia la testa binoculare è così importante è che gli analisti che devono passare molte ore in laboratorio si troverebbero in grosse difficoltà ad usare continuativamente un occhio solo.

Col visore, inoltre, la percezione delle immagini e la loro interpretazione da parte cervello diventano più efficienti. Piccoli dettagli planetari che sfuggono facilmente all’attenzione o deboli contrasti vengono percepiti in modo decisamente più immediato usando due occhi invece di uno, nonostante il vetro aggiunto dal visore. Alcuni esempi sono:

- le divisioni negli anelli di Saturno, ad esempio il minimo di Encke, che è molto elusivo, si vede nettamente meglio col visore

- i WOS dell’atmosfera gioviana – alcuni dei quali, come gli A0 – A8, sono al limite della visibilità con strumenti di diametro inferiore ai 25 cm – sono visibili con maggiore immediatezza, e lo stesso discorso vale per i dettagli che seguono la GRS

- le delicate rimae lunari, quelle che al telescopio appaiono al limite della visibilità come dei fili o dei capelli, sono nettamente meglio visibili col visore che senza.

Un vantaggio importante del visore si nota nell’osservazione del Sole sia in luce bianca che in luce monocromatica. La granulazione fotosferica è molto più evidente alla visione binoculare che a quella monoculare, come pure piccole macchie e pori che guardando con un solo occhio passano facilmente inosservati. Anche la tormentata trama della cromosfera è indubbiamente più spettacolare se vista con due occhi.

Potrei continuare la lista con molti altri esempi ma mi fermo qui per non tediare il lettore.

 

SUGGERIMENTI E TRABOCCHETTI

Come accennavo all’inizio dell’articolo i visori pesano, ma questo oggi non è più un problema, ormai moltissimi telescopi mass-market sono dotati di fuocheggiatori e portaoculari robusti, e quelli che non lo sono si possono facilmente sostituire. Un consiglio ovvio quando si usa il visore col diagonale è quello di sfruttare un portaoculari da 2 pollici (e naturalmente anche un diagonale con attacco da 2 pollici lato telescopio) invece di uno da 1.25” perché renderà l’insieme più stabile e meno soggetto a inclinazioni e rotazioni indesiderate. Serraggi a vite (tranne i Takahashi che sono robustissimi) sarebbero da evitare, meglio quelli ad anello o autocentranti.

Come ormai tutti sanno, il problema principale dell’uso del visore consiste nell’estrarre il fuoco per compensare la lunghezza ottica del dispositivo, in genere compresa tra 10 e 12 cm. Esiste una certa varietà di correttori di tiraggio, compresi quelli che non cambiano la lunghezza focale equivalente del sistema, bisogna scegliere quello più adatto alle proprie esigenze e al tipo di osservazione – cielo profondo o alta risoluzione – che si vuole fare. Essendo un elemento ottico negativo il correttore aumenta la lunghezza focale equivalente – e quindi l’ingrandimento  – di un certo fattore moltiplicativo dichiarato dal costruttore ma che va considerato come solo indicativo. Per determinare questo fattore il più esattamente possibile occorre misurare la lunghezza focale del correttore – ciò che si può fare semplicemente usando un rifrattore, un righello e le formule delle lenti semplici – e la lunghezza ottica del sistema oppure l’ingrandimento risultante per ogni coppia di oculari impiegati.

E’ importante tenere presente che al diminuire della lunghezza focale degli oculari diventa più difficile fondere correttamente le immagini, per questo motivo è consigliabile non scendere sotto i 10 mm. Per raggiungere gli ingrandimenti più alti è meglio quindi affidarsi a un correttore di tiraggio forte, ma non tanto forte da essere costretti a usare oculari di lunga focale (maggiore di 25 mm) perché allora il correttore sposta la pupilla d’uscita in una posizione scomoda aumentando il fastidioso “effetto di parallasse”. Il mio consiglio è perciò quello di dotarsi di almeno un paio di correttori di potere differente e di oculari tra i 10 e i 25 mm di focale, secondo lo strumento impiegato. Ancora a proposito di oculari il mio consiglio è di evitare quelli con scanalatura antiscivolo sul barilotto.

Come le lenti di Barlow, alcuni correttori tollerano di essere messi in posizioni diverse da quelle previste. Questa flessibilità può essere utile per estrarre il fuoco dei sistemi composti, come i Cassegrain e gli Schmidt-Cassegrain, senza essere costretti ad avvicinare troppo lo specchio primario al secondario, ciò che introduce aberrazioni indesiderate. Ad esempio col sistema Baader è conveniente usare un correttore 1.7x subito prima del diagonale inserendolo nel naso di quest’ultimo invece che su quello del visore: il fattore di amplificazione risultante non sarà comunque eccessivo e allo stesso tempo permetterà di estrarre maggiormente il fuoco senza allontanare troppo lo specchio primario dalla sua posizione ottimale. Lo stesso accorgimento può essere utile per strumenti di limitata escursione focale.

I correttori del sistema Baader si possono installare in qualunque punto del treno ottico per ottenere l'estrazione del fuoco più adatta. Qui un correttore è inserito dapprima in un naso da 31.8 mm e questo a sua volta in uno da 2 pollici di fronte al diagonale. Con questo accorgimento riesco a estrarre il fuoco del Takahashi Mewlon per osservare col visore Mark V senza allontanare troppo il fuoco dalla posizione ideale stabilita dal costruttore.

I correttori del sistema Baader si possono installare in qualunque punto del treno ottico per ottenere l’estrazione del fuoco più adatta. Qui un correttore è inserito dapprima in un naso da 31.8 mm e questo a sua volta in uno da 2 pollici di fronte al diagonale. Con questo accorgimento riesco a estrarre il fuoco del Takahashi Mewlon per osservare col visore Mark V senza allontanare troppo il fuoco dalla posizione ideale stabilita dal costruttore. Il correttore si può anche installare direttamente nell’attacco da 2 pollici del diagonale, ottenendo un’amplificazione un po’ minore.

Mentre nell’osservazione del cielo profondo l’apertura libera offerta dal visore alla luce in entrata e in uscita riveste grande importanza per evitare vignettature con gli oculari di lunga focale, in alta risoluzione si può essere assai meno esigenti da questo punto di vista. Anche la precisione di lavorazione dei prismi pur essendo importante (nessuno vorrebbe usare un visore con prismi dalle superfici irregolari) è un fattore meno critico di quanto si pensi salvo che il visore non venga impiegato senza correttore a bassi rapporti focali, nel qual caso potrebbe dare luogo ad aberrazione cromatica e sovracorrezione sferica. Quest’ultima, infatti, risulta direttamente proporzionale allo spessore di prismi attraversato dalla luce e inversamente proporzionale alla quarta potenza del rapporto focale (equivalente). Poiché in alta risoluzione si è soliti impiegare il visore a valle di un correttore di tiraggio che aumenta il valore di f/ anche considerevolmente, non è il caso di preoccuparsene, tanto più che alcuni brands forniscono dei correttori che dovrebbero comunque compensare le aberrazioni introdotte dai prismi.

Più importante è l’abbattimento dei riflessi interni e l’efficienza del coating applicato ai prismi perché l’aggiunta di non poche superfici aria/vetro al sistema, cui bisogna aggiungere quelle degli oculari, rischia di trasformare immagini brillanti, come quella della Luna, nella fiera della luce diffusa, con conseguenze disastrose sul contrasto.

Contrariamente a quanto si legge in rete, l’effetto del visore sulla correzione cromatica dei rifrattori classici è minimo e ha effetti quasi impercettibili. L’abbattimento dello spettro secondario che si osserva è dovuto principalmente al fatto che il visore assorbe luce e la prima a farne le spese è ovviamente quella a cui l’occhio è meno sensibile, vale a dire il residuo cromatico. Nei rifrattori apocromatici, invece, lo spettro terziario può venire modificato in base allo sferocromatismo specifico dell’obiettivo con effetti che possono essere sensibili (si veda anche questo articolo). Per questo motivo è bene essere cauti prima di accorciare il tubo di un rifrattore per poter mettere a fuoco senza correttori, soprattutto se lo strumento è molto aperto. Meglio, molto meglio, usare un correttore debole e accontentarsi di un campo visivo minore che però sarà meno aberrato.

CONSIDERAZIONI FINALI

Leggo spesso sia sulle riviste che sul web che i visori binoculari degraderebbero le immagini planetarie. Se per “degrado” intendiamo la perdita di luce e quindi di contrasto che si osserva a parità di ingrandimento rispetto alla visione monoculare, allora sì, possiamo anche dire che i visori degradano le immagini. Mettiamoci pure un po’ di luce diffusa in questo discorso, e magari qualche riflesso interno, soprattutto coi visori più economici; è perciò francamente irrealistico aspettarsi di avere la stessa “pulizia” del campo visivo offerta in monoculare da un ortoscopico di qualità, dopo avere inserito nel treno ottico un oggetto complesso come il visore, per quanto ben realizzato. Tuttavia se si ha l’accortezza di usarlo secondo i criteri che ho esposto più sopra, si può anche scoprire che lungi dal penalizzare la visione dei dettagli lunari e planetari, la rende più facile, immediata e soddisfacente.

 (R.B. settembre 2015)

(1): R.L. Gregory in: Occhio e cervello, la psicologia del vedere, ed. Cortina

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