Увеличительные стёкла: кратность увеличения, диоптрии и разновидности

Увеличительные стёкла являются инструментами, предназначенными для визуального осмотра с увеличением (приближением). Их применяют для рассмотрения различных поверхностей или для просмотра мелкого текста. В зависимости от сферы использования отличается форма и функциональность, а также степень увеличения и размеры линз. Поэтому существует несколько разновидностей и множество подвидов увеличительных приборов.

В данной статье пройдёмся по основным типам увеличительных стёкол, однако, прежде всего, стоит разобраться с определением «кратность увеличения». Это главная характеристика увеличительного стекла.

Кратность увеличения или оптическая сила?

Общепринятым параметром для обозначения степени приближения является кратность увеличения (обозначается Х). Однако её часто путают с оптической силой (измеряется в диоптриях, обозначается D). Часто под увеличением пишут оптическую силу, что не отвечает кратности увеличения.

Увеличение линзы является соотношением размера изображения, сформированного на сетчатке глаза в натуральном виде и при использовании увеличительного стекла. Проще говоря, эта величина показывает насколько увеличится исследуемое изображение при просмотре через лупу. При этом размер изображения зависит от расстояния до предмета. За стандарт принято расстояние 25 см, с которого люди среднего возраста способны чётко видеть предметы без использования увеличительного стекла. Впрочем, данная величина не указывается. Поэтому некоторые недобросовестные производители за точку отсчёта принимают расстояние в 50 см, благодаря чему лупы можно продать дороже.

Что означает увеличение линзы? Например, кратность увеличения 1Х соответствует увеличению изображения, отображаемого на сетчатке глаза, на 100% в соотношении с изображением предмета на расстоянии 25 см от наблюдателя без использования дополнительных средств. Аналогично, кратность увеличения в 3.5Х будет означать увеличение изображения предмета на 350%. Но это лишь в том случае, когда линза размещается близко к изучаемому предмету (примерно, на фокусном расстоянии), а глаз наблюдателя расположен достаточно далеко от линзы. Если же увеличительное стекло находится рядом с глазом, и при этом для лучшей резкости линза и глаз будут перемещаться вместе, применяется другая формула расчёта увеличения, при которой кратность увеличения 2Х будет соответствовать 100% увеличению изображения на сетчатке глаза. Именно этот расчёт принимается за правильный и большинство производителей указывают кратность увеличения, рассчитанную с учётом расположения линзы рядом с глазом. Поэтому в нижеприведённой таблице выкладываем такие расчёты.

Оптическая сила, в свою очередь, является физической величиной, служащей для определения способности преломления линз. Чем больше кривизна линзы, тем большей оптической силой она владеет. Это связано с тем, что при большем преломлении лучи света отклоняются сильнее, из-за чего на сетчатке глаза изображение предмета наблюдения будет отображаться в большем размере.

Единицей измерения оптической силы является диоптрия (D). 1 диоптрия равна оптической силе линзы или сферического зеркала с фокусным расстоянием, равным 1 метру. При этом у этой величины имеется интересный факт: хотя в определении диоптрии используется только метр, являющийся одной из основных единиц Международной системы единиц (СИ), сама диоптрия в СИ не входит и считается внесистемной единицей.

Обязательным условием для увеличения является не только преломление лучей света, но и их фокусировка. По этой причине оконное стекло, хоть и способно преломлять лучи, не может их фокусировать. Поэтому оптическая сила оконного стекла составляет 0 диоптрий.

При желании, оптическую силу можно пересчитать в кратности увеличения. Для этого существует две формулы. Первая иллюстрирует измерение, когда линза размещается близко к изучаемому предмету (на фокусном расстоянии), а глаз наблюдателя расположен достаточно далеко от линзы. Вторая — когда линза расположена рядом с глазом и увеличительное стекло с глазом перемещаются для достижения лучшей резкости.

M = D × 0.25

M = D × 0.25 + 1

«М» означает безразмерное увеличение, «D» — оптическую силу, а «0,25» — общепринятое стандартное фокусное расстояние.

Соотношение диоптрий и кратности увеличения

Разновидности увеличительных стёкол

Основным критерием для разделения на разновидности можно считать форм-фактор или сферу применения (которая и диктует размеры линзы, оправу и способ использования). При этом некоторые увеличительные стёкла могут иметь комбинированное исполнение (например, трансформируемая лупа, которая может иметь ручной или настольный формат). Кроме того, существует разделение на подвиды.

Также различается тип увеличения. Он бывает аналоговым и цифровым. К аналоговым причисляют оптические приборы, увеличивающие изображение при помощи линз, которые часто и являются окуляром. К цифровым относят оптические приборы с ЖК-дисплеем и камерой для съёмки.

Если речь идёт об аналоговых увеличительных стёклах, их делят на детские лупы, ручные лупы, настольные лупы и лампы-лупы, держатели для плат «третья рука» с линзами, а также бинокулярные лупы.

Детские лупы

Эту разновидность увеличительного стекла причисляют к ручным лупам, однако некоторые модели имеют нестандартную форму и дизайн, вследствие чего их можно выделить в отдельный вид. Как понятно из названия, такие лупы ориентированы на использование детьми с целью исследования окружающего мира. Например, для изучения растений, насекомых и различных предметов.

Если речь идёт о «классических» ручных лупах, то они отличаются тонкой рукояткой, удобной для хвата. Часто рукоятка имеет разную толщину по своей протяжённости — сужается к основанию около линзы. Кроме того, рукоятка и оправа увеличительного стекла могут быть декорированы. Например, сделаны в виде бабочки, цветка, звезды, змеи. Иногда их отличает лишь цветная оправа и рукоятка. Изредка, линзы делают разноцветными. Впрочем, существуют и необычные исполнения. Например, лупы-брелоки в форме животных (черепаха, рыбка, дельфин, скат). Также распространены лупы-контейнеры. У них увеличительное стекло сделано в виде крышки к контейнеру, внутрь которого помещают объект для изучения. При этом форма контейнера может отличаться. Например, это может быть банка, судок, фотоаппарат, либо контейнер с рукояткой.

Некоторые модели детских луп снабжаются дополнительными инструментами — ножницами-щипцами, пинцетом. Кроме того, они могут комплектоваться сменными линзами с другой степенью увеличения и/или подсветкой.

Ещё одна особенность — материал, из которого изготовлены рукоятки, оправа или контейнер. В отличие от «взрослых» ручных луп, детские делают только из пластика.

А вот кратность увеличения такая же, как и у ручных луп для взрослых — 3Х, 4.5Х, 6Х, 8Х.

Ручные лупы

Данная разновидность луп является наиболее распространённой и многочисленной. Она характеризуется способом использования — для наблюдения за предметом лупу необходимо удерживать в руке, отодвигая от изучаемого объекта на необходимое расстояние. При этом ручные лупы также отличаются по форме и к ним относят много подвидов.

Основным подвидом ручных луп являются смотровые лупы. Они состоят из трёх компонентов — рукоятки, оправы и линзы. В процессе рассмотрения удерживается в руке, а фокусное расстояние регулируется приближением или отдалением от изучаемой поверхности. Чаще всего такие лупы используются для чтения мелкого текста, просмотра мелких изображений, рассматривания марок, монет, денежных купюр.

Смотровые лупы различаются материалом, поскольку бывают и пластиковые, и металлические (посеребрённые или позолоченные). Их оснащение может отличаться. Опции представлены в виде дополнительной линзы, сменной линзы, либо в виде подсветки.

Некоторые смотровые лупы выпускаются в виде комбинированных инструментов. Например, лупы-пинцеты и лупы-ножницы для ногтей. Также производят лупы, которые могут быть и ручными, и настольными (с помощью складной рукоятки, превращающейся в подставку).

Увеличение указывается в кратности увеличения. Диапазон составляет от 2.5Х до 20Х. Форма линзы чаще всего круглая.

Выдвижные лупы отличает выдвижная конструкция: для рассматривания линзы выдвигаются, а для хранения — убираются внутрь корпуса, изготовленного из пластика. Вторым отличием являются компактные размеры, из-за чего такие лупы также называют карманными. Как и смотровые, они могут оснащаться дополнительными линзами. Также может присутствовать светодиодная подсветка, однако к ней может добавляться ультрафиолетовая подсветка, служащая для проверки денежных банкнот на подлинность. В дополнение к этому могут прилагаться ремешок для переноски в ладони, либо же брелок. Форма линз выдвижных луп — круглая и прямоугольная (квадратная).

Размеры увеличительных стёкол небольшие. Преимущественно, основная линза имеет диаметр 20-25 мм. При этом кратность увеличения основных линз составляет от 2Х до 45Х, а дополнительные линзы могут иметь увеличение до 60-90Х.

Ювелирные лупы, как и выдвижные (которые тоже иногда относят к ювелирным), являются портативными увеличительными стёклами. Они предназначаются для использования ювелирами с целью оценки драгоценностей и бриллиантов. Характерная особенность таких луп — складная конструкция и каплеобразная форма. Как и выдвижные, складные имеют выдвигающиеся линзы (но в сторону).

Из-за специфики использования обладают большой кратностью увеличения — 10-45Х. Хотя некоторые модели могут иметь небольшое увеличение — 4-8Х. Линзы чаще всего представлены в единичных экземплярах, однако существуют ювелирные лупы с двумя и тремя складными лупами (одинакового размера). В таком случае увеличение кратности увеличения может осуществляться и с помощью наложения линз друг на друга. Помимо нескольких основных линз выпускаются ювелирные лупы со встроенными дополнительными, имеющие меньший диаметр.

Из дополнительного оснащения могут присутствовать светодиодная подсветка или светодиодная с ультрафиолетовой.

Цилиндрические лупы – идеальный инструмент для детального наблюдения, чтения мелкого текста и изучения деталей различных объектов (например, семян или точек растра в полиграфии). Такие перхоти отличают расположение на столе и созерцание вплотную к глазу. Форма лупы – цилиндрическая. Степень увеличения отличается широким разбросом — она составляет от 3 до 45Х. Аналогично ювелирным и складным лупам бывают без подсветки, со светодиодной подсветкой и со светодиодно-ультрафиолетовой подсветкой.

Лупы-линейки сочетают в себе увеличительное стекло и измерительный канцелярский инструмент. Таким образом, можно заменить два инструмента одним, либо расширить функционал обычной линейки. Как правило, такие лупы увеличивают на 100% (степень увеличения 2Х), однако они могут иметь область с большим увеличением, либо вообще могут быть сделаны в виде рукоятки-линейки с «классической» круглой линзой в оправе.

Лупы-медальоны схожи со смотровыми лупами, однако у них вместо рукоятки цепочка, с помощью которой лупу можно носить на шее, как медальон.

Лупы для вышивки и тканей

В отдельный вид можно выделить лупы для вышивки и ткани. Первые являются шейными (носятся на шее, оставляя руки свободными). Вторые устанавливаются на стол (снабжены подставкой с окошком или ножками, как у стола). Кратность увеличения луп для вышивки составляет 2-10Х, луп для ткани — 2.5-8Х.

Такие лупы мало распространены, однако встречаются в продаже.

Бинокулярные увеличительные стёкла

Особенность данных увеличительных стёкол в том, что они предназначены для ношения на голове, благодаря чему руки не заняты удержанием лупы. Это свойство оценили часовщики, ювелиры, гравировщики, электрики, инженеры, врачи. А ещё эти приборы часто имеют две линзы — по одной для каждого глаза (из-за чего получили название «бинокулярные»). Кроме того, их называют лупами-очками.

Ассортимент бинокулярных увеличительных стёкол довольно разнообразен, поскольку имеется много вариантов конструкции оправы и самих линз. Оправа бывает в виде дужек, как у очков, дуги-обруча или в виде налобного ремешка (либо же с дужками и ремешком). Различаются и по внешнему виду: основными типами являются шлем, налобная лупа, очки (в том числе, «классического» вида, как очки для коррекции зрения). Количество линз также разное: это может быть одна сплошная линза, либо две отдельных. Вдобавок к основным могут прилагаться одна или несколько дополнительных надвижных линз.

Степень увеличения, как правило, небольшая — 1Х-3.5Х, однако при использовании дополнительных линз или наложения нескольких линз можно получить большую кратность увеличения — до 25Х.

Настольные лупы

Лупы, предназначенные для установки на стол, называются настольными. Они также являются многочисленной разновидностью, поскольку представлены большой номенклатурой моделей и разнообразием исполнений. Особенностями увеличительных стёкол для настольного использования являются большое фокусное расстояние, возможность регулировки высоты и наклона линзы. При этом они могут обладать теми же опциями, что и другие лупы: подсветка, дополнительные линзы. Кроме того, у них имеются и собственные дополнения в виде защитной крышки для линзы.

Настольные лупы условно можно разделить на универсальные и косметологические. Первые характеризуются линзами малого диаметра (75-90 мм, хотя встречаются линзы диаметром до 130 мм). Вторые имеют линзы диаметром 100-250 мм.

Косметологические лупы отличает специализация — депиляция, маникюр, педикюр, татуаж, дерматологические процедуры. Как правило, они имеют большой корпус линзы (оправу) и крышку для защиты увеличительного стекла от пыли и царапин. А ещё они снабжены круговой подсветкой (светодиодной или люминесцентной). Из-за этого их ещё называют лампами-лупами. Исполнение настольное, но при использовании штатива превращаются в напольные (чем отличаются от универсальных настольных).

К общим различиям настольных луп относят способ установки на стол: подставка, струбцина, прищепка-зажим; а также тип держателя: шарнирный, стоечный, пантографный и гибкий.

Кратность увеличения настольных луп — от 1.25 до 10Х.

Держатели «третья рука» с лупой

Данная разновидность увеличительных стёкол является комбинированными инструментами, которые можно отнести и к вспомогательному паяльному оборудованию, и к лупам. По конструкции это настольные увеличительные приборы. По сути — это держатель «третья рука» с зажимами типа «крокодил» для удержания платы во время паяния с настольной лупой или лупой-лампой. Применение такого приспособления позволяет сэкономить рабочее пространство. Тем более, что оно может иметь и другие дополнительные паяльные инструменты: например, пружинный держатель под паяльник, ниши под губку для очистки жала и канифоль. И это без опционального оснащения для луп: дополнительных луп (сменных, встроенных или дополнительных), подсветки.

По характеристикам лупы идентичны настольным универсальным лупам. Их степень увеличения лежит в диапазоне от 2 до 6Х для основных линз и до 16Х для дополнительных.

Микроскопы

Для максимального увеличения изображения изучаемого предмета используют микроскопы. Они могут применяться для лабораторных биологических исследований, в сфере микроэлектроники, криминалистике. Микроскопы позволяют рассмотреть объекты, невидимые невооружённым глазом: мельчайшие частицы, структуру.

Микроскопы представлены большим разнообразием. Они классифицируются по принципу работы (делятся на оптические, цифровые и оптическо-цифровые). При этом могут отличаться конструкцией (карандашеобразные, двухтрубочные, мобильные (для использования смартфонов в качестве объектива), портативные настольные (цифровые и оптические)). Современные оптико-цифровые и цифровые модели модели позволяют не только наблюдать, но и записывать изображение. Причём не только в фото, но и видеоформате.

Кратность увеличения микроскопов может достигать 1000-2000Х. Причём у цифрового кратность увеличения зависит от увеличения объектива и увеличения матрицы.

Эндоскопы

Для осмотра труднодоступных мест существуют специальные приборы — эндоскопы. Они выглядят как шнур с небольшой цилиндрической камерой на конце. Современные устройства этого типа являются цифровыми. В зависимости от области применения различают технические (для осмотра автомобильных узлов и двигателя) и медицинские (для осмотра тела: ушей, горла, носа). По конструкции различают USB-эндоскопы, использующие в роли дисплея экран смартфона, ноутбука или компьютера, и приборного типа (в виде измерительного прибора с дисплеем и кнопками).