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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / astro / 13505 < prev    next >
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Text File  |  1992-12-29  |  4.2 KB  |  87 lines

  1. Newsgroups: sci.astro
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!darwin.sura.net!cs.ucf.edu!news
  3. From: clarke@acme.ucf.edu (Thomas Clarke)
  4. Subject: Re: Binoculars, exit pupil size, etc...
  5. Message-ID: <1992Dec29.205842.17543@cs.ucf.edu>
  6. Sender: news@cs.ucf.edu (News system)
  7. Organization: University of Central Florida
  8. References: <1992Dec29.144420.1@stsci.edu>
  9. Distribution: na
  10. Date: Tue, 29 Dec 1992 20:58:42 GMT
  11. Lines: 74
  12.  
  13. In article <1992Dec29.144420.1@stsci.edu> gawne@stsci.edu writes:
  14. > Concerning the ongoing discussion of binoculars, image brightness, etc...
  15. > I went to the library and looked at the recent issue of Astronomy which
  16. > included the binocular buyer's guide.  While the guide is overall well
  17. > written it does seem to have suffered from not having been proofread by
  18. > an optics expert.  
  19. > Specifically, the guide claims that larger exit pupils (up to 7 mm)
  20. > produce brighter images.  As someone else has recently pointed out this
  21. > just is not the case.  Image brightness depends only on:
  22. >     1.  The area of the objective lenses.
  23. >     2.  The quality of the anti-reflective coatings.
  24. >     3.  The effective focal ratio of the binoculars.
  25. > The first gathers photons over a given area.  The larger that area the more
  26. > photons gathered.  The second gets as many photons as possible from the
  27. > front of the binoculars to your eyes.  The third factor (focal length) 
  28. > governs how well you'll be able to see dim extended objects, with image
  29. > brightness for extended objects dropping off as f squared.
  30. > ..... 
  31. I beg to differ.  If a film or CCD sensor were located at the binocular
  32. objective's focal plane, then the brightness of extended objects
  33. would depend on the objective focal ratio.  
  34.  
  35. Binoculars produce virtual images, however, so that the real image 
  36. is formed on the retina of the person looking through the binocular. 
  37. The important focal ratio is thus that of the viewer's eye.  I don't
  38. have exact figures, but this would be something like f/3 or 4 depending
  39. on the individual. This results from the approximately 7 mm entrance
  40. pupil of the eye and the 2-odd cm focal length of the eye.
  41.  
  42. When using a binocular the focal ratio is determined by the
  43. combination of objective, eyepiece and eye-optics of the viewer.
  44. Maximum brightness is determined by the structure of the individual's
  45. eye.  If the binocular exit pupil fills the eye's pupil, and the
  46. binocular has 100% transmission efficiency, then the brighntess is
  47. at the physiological maximum for extended objects.
  48.  
  49. For extended objects - there's the rub.  For point objects, the image 
  50. size is to a large extent independent of magnification or anything else,
  51. so that brightness is determined by the effective aperture of the binocular.
  52. That is, it is detemrined by how much light focuses into the eye's
  53. resolution patch.
  54.  
  55. > BUT if instead of 11x80's you were to use 20x80's with a 5mm exit pupil
  56. > then the person with 6mm dark adapted pupils would see 1.56 times brighter
  57. > images than with the 10x70's!  A person with 5 mm dark adapted pupils would
  58. > see images 2.25x brighter!
  59.  
  60. Under these conditions extended objects would have equal surface
  61. brightness (I assume you mean 16x80s to get 5mm), although nebulae
  62. would of course be larger in the 16x's.  Stars would be brighter in
  63. the 16x's since the all the light from the objective gets
  64. through to the retina.
  65. > So where is this all going, you ask?  My point is that very few people 
  66. > using binoculars for astronomy have pupils that dilate to 7mm.  You are
  67. > much better off getting binoculars with a 5 or 5.5 mm exit pupil and
  68. > getting ALL the light into your eyes.
  69. Having differed, I nevertheless agree with your conclusions.  The
  70. eyes entrance pupil is maximum only in very dark conditions, so that
  71. exit pupils larger than 5 or so waste light under many conditions.
  72. If the sky is less than perfectly dark, then the contrast of stars
  73. may be increased with a smaller exit pupil.  The brightness of 
  74. the extended sky background is decreased by a smaller exit pupil,
  75. whereas the stellar brightness remains nearly constant.
  76.  
  77. --
  78. Thomas Clarke
  79. Institute for Simulation and Training, University of Central FL
  80. 12424 Research Parkway, Suite 300, Orlando, FL 32826
  81. (407)658-5030, FAX: (407)658-5059, clarke@acme.ucf.edu
  82.