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Wie funktioniert ein
Fernglas?
Ein Fernglas, das sind zwei parallele nebeneinander
liegende, über eine sogenannte Brücke miteinander verbundene
Fernrohre. Jedes im Aufbau identisch mit dem anderen. Auf
die vorderen Glasflächen (Objektive) auftreffende, von dem
zu betrachtenden Objekt (Baum, Strauch, Tier, Haus, Mensch
u.a.m.) in unterschiedlicher Wellenlänge reflektierte
Lichtstrahlen werden im Inneren des Rohres gebündelt, durch
Prismen umgelenkt und durch die Okulare ins Auge des
Betrachters geführt. Auf der Netzhaut des Auges entsteht das
Bild des betrachteten Objektes. Eine in den Rohren
verschiebbare Linse, die über eine in die Brücke integrierte
Mechanik bewegt wird, dient zur Scharfeinstellung.
Was versteht man
unter Objektiv?
Bei allen optischen Geräten, vom Fotoapparat über
Ferngläser, Spektive und Zielfernrohre bis zum Mikroskop,
wird die dem zu betrachtenden Objekt zugewandte Optik
Objektiv genannt. Der Begriff umfasst nicht nur die von
außen sichtbare Front-Linse, sondern steht auch für ein
ganzes Linsensystem. So kann sich ein Objektiv aus zwei oder
drei, aber auch vier und mehr Linsen (z. B. bei der
Fotooptik) zusammen setzen. Wichtig für guten Durchblick und
exakte Abbildung ist, dass die optische Rechnung stimmt. D.
h.: die zueinander gehörenden Linsen im Objektivsystem
müssen in ihrer Wölbung bzw. Krümmung, ihren Dicken und
Abständen und in den Eigenschaften des für sie verwendeten
Glases optimal aufeinander abgestimmt sein. Bei MINOX darf
man sich dessen Fernglas für Fernglas sicher sein.
Was bewirken die Prismen in einem Fernglas?
Das vom Objektiv entworfene Bild ist zunächst
kopfstehend und seitenverkehrt. Durch den in jedem Rohr
befindlichen Prismensatz wird es infolge mehrfacher
Spiegelung wieder gedreht und kann so vom Beobachter durch
das Okular seitenrichtig und aufrechtstehend betrachtet
werden. Auf Grund der Formgebung dieser Prismen lässt sich
zudem die Baulänge des Fernglases verkürzen. Dabei sind zwei
Bauformen gebräuchlich: 1. Ferngläser mit sog.
„Dachkantprisma“, 2. Ferngläser mit sog. „Porro-Prismen“.
Erstere ermöglichen den Bau schlanker Ferngläser, bei denen
die optische Achse von Objektiv und Okular (nahezu) auf
einer Linie liegen. Die andere Bauform ist durch einen
seitlichen Versatz dieser Achsen gekennzeichnet, wobei das
Objektiv gegenüber dem Okular sowohl nach innen wie auch
nach außen versetzt sein kann. Bei nach innen versetzten
Objektiven ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise, die
aber mit einer verringerten Plastik des Bildes einhergeht.
Bei nach außen versetzten Objektiven ergibt sich eine
erhöhte Plastik des Bildes, die aber durch größere äußere
Abmessungen und die charakteristische „Schulter“ des
Fernglases erkauft wird. Die Fertigungsgenauigkeit der
Prismen bestimmt wesentlich die Bildqualität eines
Fernglases. Insbesondere bei Dachkantprismen kommt es auf
exakte Einhaltung der Prismenwinkel und eine völlig
defektfreie Dachkante an, um Doppelkonturen und
resultierende Bildunschärfen zu vermeiden. Eine hochwertige
Verspiegelung ist für die Helligkeit und Farbneutralität
wichtig. Die Größe des Prismensatzes bestimmt zudem den
erfassten Bildwinkel, das sog. „Sehfeld“ sowie die
Lichtstärke eines Fernglases. Kleine Prismen ermöglichen
zwar eine kompakte Bauweise, erlauben aber nur ein
eingeengtes Sehfeld und begrenzen den möglichen Durchmesser
des Objektivs. Ein großes Sehfeld sowie große
Objektivdurchmesser bedingen wiederum ein entsprechend
großes Prismensystem.
Welche Funktion
erfüllt ein Okular?
Das Okular ist das Bauteil eines Fernglases, durch
das der Betrachter in das Fernglas hineinblickt. Es ist, wie
das Objektiv, stets ein aus mehreren Linsen aufgebautes
Linsensystem. Es funktioniert wie eine Lupe, mit der der
Benutzer das vom Objektiv durch die Prismen hindurch
entworfene Zwischenbild betrachtet. Auf Grund der exakten
gegenseitigen Abstimmung von Objektiv, Prismen und Okular
entsteht dadurch im Auge des Betrachters ein vergrößertes,
kontrastreiches, farbgetreues und scharfes Bild des
beobachteten Objekts. Das Verhältnis der Brennweiten von
Objektiv und Okular bestimmt die Vergrößerung des Fernglases
bzw. Spektivs. Demgegenüber bestimmt der Durchmesser der
Okularlinsen die Lage der sog. Austrittspupille, die
wiederum die Überschaubarkeit des Sehfeldes insbesondere für
Brillenträger beeinflusst. Ferngläser mit großem Sehfeld,
das auch für Brillenträger voll überschaubar ist, weisen
daher relativ voluminöse Okulare auf. Um ein möglichst
kontrastreiches Bild zu erhalten, sorgen sog. Augenmuscheln
am oberen Okularende dafür, dass kein Falschlicht auf die
letzte Linsenfläche einfallen kann. Bei MINOX Ferngläsern
sind dies drehbar-ausziehbare Augenmuscheln, die zudem in
verschiedenen Auszugsstellungen arretierbar einrasten. Ein
nicht alltäglicher Komfort.
Warum
Brillenträger-Okulare?
Die Sehleistung der Menschen ist unterschiedlich und
verändert sich im Laufe der Jahre. Manche benötigen von Kind
auf eine Brille, andere erst im Alter. Hersteller eines
Qualitätsfernglases, das viele als Anschaffung fürs Leben
betrachten, müssen diesen natürlichen Gegebenheiten Rechnung
tragen. MINOX hat zum Beispiel alle seine Ferngläser mit
Brillenträger-Okularen ausgerüstet. Bei diesen Okularen ist
die sog. Austrittspupille soweit nach hinten verlagert, dass
auch der Brillenträger das gesamte Sehfeld ohne Probleme
überblicken kann. Vor allem bei großen Sehfeldern und/oder
hoher Lichtstärke des Fernglases bestehen diese Okulare aus
bis zu 8 Linsen mit großen Abmessungen und sind aus
speziellen Glasarten gefertigt. Echte Brillenträger-Okulare
sind daher aufwändig in der Herstellung, wenn die gleiche
vorzügliche Abbildungsgüte im gesamten Bildfeld erhalten
bleiben soll. Wichtig zu wissen: Brillenträger-Okulare sind
nur dann gewährleistet, wenn sie in der technischen
Beschreibung eines Fernglases ausdrücklich erwähnt werden.
Was ist unter
"asphärisch" zu verstehen?
Asphärische Linsen haben eine Besonderheit: sie lenken nicht
nur die mittig und eng benachbart auftreffenden, sondern
auch die näher zum Linsenrand verlaufenden Lichtstrahlen
exakt auf die gleichen Bildpunkte. Diese können sowohl im
Bildzentrum, aber ebenso am Bildrand liegen, wodurch
Bildkontrast und Bildschärfe im gesamten Bildfeld verbessert
werden. Damit verschwinden Randunschärfen, die sich auch bei
den besten nicht asphärischen Linsen und hochwertigster
Technologie nicht ganz vermeiden lassen. Bereits seit langem
eingesetzt werden asphärische Linsen in hochwertigen und
damit auch teueren Fotoobjektiven. Im Fernglasbau findet die
Verwendung von asphärischen Linsen erst in jüngerer Zeit
statt. Kennzeichen einer die Bildqualität auch in den
Randbereichen steigernder Technologie!
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Was versteht man
unter einem Sehfeld?
Wer durch ein Fernglas schaut, der wird
feststellen, dass abhängig von der Entfernung des zu
betrachtenden Objektes der gesamte einsehbare Bereich
unterschiedlich groß ist. Ist das zu betrachtende Objekt
nahe, dann ist das sichtbare "Drumherum", gemessen in Metern
vom linken zum rechten Rand und von unten nach oben,
geringer als bei einem Objekt in weiterer Entfernung. Dabei
gilt, dass sichtbare Breite und Höhe sich immer entsprechen.
Bei Ferngläsern wird stets das errechnete und auch messbare
Sehfeld auf 1000 m angegeben. Seine Ausdehnung wird durch
die Größe der Prismen und Okularlinsen bestimmt.
Welche Bedeutung hat das
Gehäuse?
Das Gehäuse gibt den in den Fernglashälften eingebauten
optischen und mechanischen Bauteilen Halt und Schutz. Es
dient ihrer stabilen Halterung und korrekten Lage
zueinander. Bei ungewollten Erschütterungen des Fernglases
soll es eine hieraus mögliche Verschiebung der Elemente
zueinander und damit eine Dejustierung verhindern. Dies
erfordert einen stabilen Werkstoff, der zudem noch relativ
leicht sein muss, damit das Fernglas gewichtsmäßig
erträglich bleibt. MINOX zum Beispiel hat sich für den im
Flugzeug- und Motorenbau bewährten und zugleich hoch
belastbaren Werkstoff Aluminium entschieden. In einem
solchen Gehäuse sind die optischen Systeme staubsicher
untergebracht. So kann auch das eingefügte Schutzgas -
Stickstoff oder neuerdings auch Argon – das Beschlagen der
Linsen von innen verhindern und nicht entweichen.
Was besagen die Ziffern
8 x 32, 8 x 58 etc.?
Die erste Ziffer gibt die Vergrößerung des Fernglases an.
Beim Betrachten durch ein Fernglas mit 8-facher Vergrößerung
rückt ein sich in 100 m Entfernung befindendes Objekt
optisch für den Betrachter so nah heran, als befände es sich
in 12,50 m Entfernung (100:8). Die zweite Ziffer gibt
Auskunft über den Durchmesser des Objektivs in Millimetern.
Je größer der Objektivdurchmesser, desto größer ist der
Lichteinfall in das Fernglas. Ferngläser, mit denen man noch
in der Dämmerung oder bei Mondlicht etwas gut erkennen kann,
haben meist einen um 50 mm und darüber liegenden
Objektivdurchmesser.
Worin liegt der
Unterschied zwischen errechenbarer und tatsächlicher
Dämmerungsleistung?
Die Dämmerungsleistung wird durch einen rechnerischen Wert
angegeben. Dabei handelt es sich um die Wurzel aus dem
Produkt von Vergrößerung mal Objektivdurchmesser. Beispiele:
8 x 32 = 256. Wurzel aus 256 = 16,0. 8 x 58 = 464. Wurzel
aus 464 = 21,54. Je größer die Dämmerungszahl eines
Fernglases, desto besser eignet es sich zum Sehen in der
Dämmerung, heißt es. Eine Aussage, die zwar mathematisch
richtig ist, in der Praxis aber so nicht unbedingt stimmt.
Vier Dinge sind es, die das, was man tatsächlich beim
Durchblick durch ein Fernglas in der Dämmerung sieht,
bestimmen:
- die
Menge des vom Objektiv insgesamt aufgenommenen
Lichtes (abhängig vom Durchmesser des Objektivs
und seiner Vergütung),
- die
nach dem passieren der optischen Systeme
(Objektivlinsen, Prismen, Okularlinsen)
verbleibende Restmenge an Licht (zwischen 92 und
96 Prozent),
- die
Zusammensetzung der darin enthaltenen
Lichtfarben (bestimmend für den Kontrast und die
Farbtreue des erkennbaren Bildes) und
- der Durchmesser der Pupille
im eigenen Auge (bestimmend für die ins Auge
gelangende Lichtmenge und die damit gegebene
Abbildungshelligkeit).
Gesunde
Augen vorausgesetzt, beträgt der Durchmesser der
Augenpupille im Alter bis zu 21 Jahren maximal 7 mm.
Mit zunehmenden Alter verringert sie sich auf 4 mm
und weniger.
Was versteht man
unter einer Vergütung?
Unter Vergütung versteht der Fachmann die
Beschichtung einer Oberfläche, in unserem Falle der
Oberflächen der in ein optisches System eingebauten
Linsen und Prismen. Das Beschichten erfolgt im
künstlich erzeugten Vakuum durch Aufdampfen
verschiedener lichtdurchlässiger Substanzen, u.a.
bestimmter Metall-Oxyde und -Fluoride, in weniger
als ein Millionstel Millimeter Stärke. Ein
kompliziertes, aufwändiges Verfahren, das
mitbestimmend für die Qualität eines Fernglases ist.
Die Vergütung hat die Aufgabe, zu verhindern, dass
ein Lichtstrahl beim Auftreffen auf die Oberfläche
einer Linse oder eines Prismas ganz oder teilweise
reflektiert wird und damit der Gesamtlichtmenge
entzogen wird. Dies kann an jeder Glas-/Luftfläche
erfolgen, von denen es in einem Fernglas - abhängig
von der Zahl der eingebauten Linsen – eine ganze
Reihe gibt. MINOX-Ferngläser, die qualitativ zur
Topklasse in der Fern- und Sportoptik zählen, haben
auf allen Glas-/Luftflächen eine hochwertige
Mehrschichtvergütung. D. h.: auf die Glasflächen
werden gleich mehrere, den Lichtdurchlass
begünstigende Schichten aufgedampft, damit möglichst
das gesamte Spektrum im Auge des Betrachters
ankommt, d.h. maximale Helligkeit und Farbtreue
erreicht wird. Eine hochwertige Mehrschichtvergütung
ist durch einen dezenten schwach farbigen Schimmer
auf den Objektiven und Okularen erkennbar. Sie
unterscheidet sich deutlich von jenen minderwertigen
Belägen, die einen starken Farbreflex haben - wie
rubinrot bei vielen Plagiaten von Markenprodukten z.
B. aus Fernost.
Was versteht man
unter "Austrittspupille"?
Die sog. Austrittspupille ist augenseitige „Öffnung“
des Fernglases, so wie das Objektiv die dem Objektiv
zugewandte Öffnung, dies sog. Eintrittspupille
darstellt. Physikalisch gesehen ist die
Austrittspupille das von der Optik im Fernglas
entworfene Bild der Eintrittspupille. Sie lässt sich
beobachten, wenn man von hinten aus größerem Abstand
auf die Okularlinse blickt. Sie ist stets kleiner
als der freie Durchmesser der Okularlinse. Der
Durchmesser der Austrittspupille ergibt sich, wenn
man den Durchmesser des Objektivs
(=Eintrittspupille) durch die Fernglas-Vergrößerung
dividiert. Durch ihre Größe wird die dem Auge
maximal angebotene Lichtmenge bestimmt. Ob diese
Lichtmenge dann tatsächlich ins Auge eintritt, hängt
vom momentanen Durchmesser der Augenpupille ab: ist
die Augenpupille größer als die Austrittspupille,
wird das gesamte Licht ins Auge geleitet, ist sie
kleiner, geht ein Teil des Lichtes verloren. Dabei
reguliert das Auge den freien Durchmesser seiner
Pupille (=Iris) automatisch nach der auf die
Netzhaut treffenden Lichtmenge: bei schwacher
Beleuchtung ist sie maximal geöffnet, bei sehr
heller Beleuchtung reduziert sich der
Pupillendurchmesser u.U. auf weniger als 1mm. Ein
Fernglas 8x32 mit 32 mm Eintrittspupille besitzt
demzufolge eine Austrittspupille von 4 mm
Durchmesser, ein Fernglas 8x56 mit 56 mm
Eintrittspupille hingegen eine Austrittspupille von
7mm. Auch wenn die Augenpupille sich nicht weiter
als 4mm öffnet (z.B. im Alter) hat diese größere
Austrittspupille den Vorteil, dass leichte
Verschiebungen des Fernglases (=Zittern) keine
erkennbare Bildabschattung zur Folge haben. Dies
wird jedoch durch ein relativ großes
Fernglas-Volumen erkauft. Hier muß jeder Benutzer
sein Optimum selbst herausfinden.
Was versteht man
unter "Pupillenschnittweite"?
Pupillenschnittweite wird der Abstand zwischen der
Okularlinse und der Pupille des Auges genannt, bei
dem im Durchblick das dem Fernglas eigene Sehfeld
voll sichtbar ist. Dies ist nur dann gegeben, wenn
sich die Augenpupille exakt am gleichen Ort
befindet, wo die Austrittspupille ist (siehe
Zeichnung). Liegt das Auge weiter ab
(Pupillenschnittweite zu kurz) oder ist es zu nahe
dran (Pupillenschnittweite zu lang), dann treten
Abschattungen in einzelnen Bildbereichen (z. B. an
den Rändern) auf. Brillenträger benötigen eine
längere Pupillenschnittweite (Abstand
Auge-Brillenglas-Okularlinse) als ein
Nichtbrillenträger (Auge-Okularlinse), um das volle
Sehfeld verfügbar zu haben. Hier das richtige
Mittelmaß zu finden, ist die hohe Kunst der
Optik-Konstrukteure.
Wie berechnet
sich die geometrische Lichtstärke?
Die geometrische Lichtstärke ist der Wert, der sich
ergibt, wenn der Durchmesser der Austrittspupille
mit sich selbst malgenommen wird. Die geometrische
Lichtstärke ist immer niedriger als die rechnerisch
ermittelte Dämmerungszahl.
Warum gibt es
einen Dioptrieausgleich bei Ferngläsern?
Dioptrie ist die Maßeinheit für die Brechkraft einer
Linse oder eines optischen Systems. In Dioptrien
wird auch die Fehlsichtigkeit der Augen gemessen
(=Abweichungen der Brechkraft vom Normalfall). Bei
den meisten Menschen gibt es Abweichungen in der
Sehschärfe der beiden Augen. Dieses muss bei der
Entwicklung und Fertigung eines aus zwei parallel
verlaufenden Fernrohren bestehenden Fernglases
berücksichtigt werden. Über den Mitteltrieb wird
durch Verschieben der sich in den Fernglashälften
befindenden Fokussierlinsen das jeweils im Fernglas
betrachtete Bild scharf gestellt. Streng genommen
gilt dies allerdings immer nur für ein Auge. Für das
andere Auge muss die Schärfe durch den
Dioptrieausgleich nachjustiert werden.
MINOX-Ferngläser besitzen am rechten Okular den
Dioptrieausgleich. Dabei handelt es sich einen Ring,
mit dem über die Okularlinse die Sehschärfe für das
rechte Auge nachreguliert werden kann.
Wie erfolgt der
Dioptrieausgleich?
Um einen betrachteten Gegenstand absolut scharf zu
sehen, müssen ihn beide Augen gleichzeitig scharf
sehen. Der Dioptrieausgleich zwischen den beiden
Augen muss hergestellt werden. Dies geschieht wie
folgt: während das rechte Auge geschlossen bzw. das
rechte Objektiv durch Aufsetzen des Objektivschutzes
abgedunkelt wird, schaut das linke Auge durch das
linke Fernrohr auf ein bestimmtes Objekt. Durch
drehen des Mitteltriebes wird die Abbildung des
Objektes für das linke Auge scharf gestellt. Jetzt
wird das linke Auge geschlossen bzw. das linke
Objektiv abgedunkelt und mit dem rechten Auge durch
das rechte Fernrohr auf das gleiche Objekt geschaut.
Die dabei erkennbare Unschärfe wird durch Drehen des
Dioptrieausgleichringes am Okular in eine für das
rechte Auge scharfe Abbildung korrigiert. Schaut man
jetzt mit beiden Augen durch das Fernglas wird das
betrachtete Objekt für beide Augen scharf
abgebildet. Jetzt genügt es, beim Betrachten von
Objekten in unterschiedlicher Entfernung mit dem
Mitteltrieb das Bild jeweils scharf zu stellen. Ein
erneuter Dioptrieausgleich ist nur dann
erforderlich, wenn jemand anderes das Fernglas
benutzt. Empfehlenswert ist es, sich den Wert des
eigenen Dioptrieausgleiches zu merken, damit man ihn
nach dem Ausleihen des Fernglases sofort wieder
einstellen kann.
Wann entstehen
Doppel- bzw. Schattenbilder?
Doppel- oder Schattenbilder sind die Folge einer
Dejustierung, d. h. die durch die beiden
Fernglashälften geleiteten Lichtstrahlen verlaufen
nicht mehr parallel, sondern in einer mehr oder
weniger deutlichen Abweichung zueinander. Diese
Abweichung kann vielfältige Ursachen haben:
- zu
große Fertigungstoleranzen der verschiedenen
Bauteile
-
unsaubere Montage der optischen Systeme in den
Fernrohren und der Fernrohre zueinander bzw.
Einbau von Prismen mit Winkelfehlern. Etwas, das
bei hochwertigen Ferngläsern, wie den
MINOX-Ferngläsern, praktisch nicht vorkommt. Bei
Billigprodukten sieht das häufig anders aus.
-
mechanische Dejustierung durch Fall oder Stoß,
bei der eines der Prismen oder eine der Linsen
aus ihrer Verankerung gelöst und in ihrer
Position im Strahlengang, d.h. zur Position der
anderen Linsen/Prismen verschoben wird.
- mechanische Beschädigung der
die beiden Fernglashälften miteinander
verbindenden Brücke und der in ihr eingebauten
Mechanik. Dadurch wird die strenge Parallelität
der beiden Fernglasrohre zerstört.
Gut zu
wissen: bereits ein Hundertstel Millimeter Versatz
reichen aus, um eine erkennbare Dejustierung
hervorzurufen. Anfangs wird dies oftmals nicht
bemerkt, weil die Augen selbsttätig versuchen, diese
Dejustierung auszugleichen. Die Folge: bei etwas
längerem Durchblick durch ein dejustiertes Fernglas
entstehen durch Überanstrengung der Augen
Kopfschmerzen und Übelkeit.
Qualitätsmerkmale eines qualitativ
hochwertigen Fernglases:
Voraussetzung für ein Qualitätsprodukt ist, dass:
- die
optische Rechnung stimmt.
-
hochwertige, speziell zusammengestellte
Glassorten für die Herstellung der Linsen und
Prismen verwendet werden.
-
alle Glas-/Luftflächen mit einer hochwertigen
Mehrschichtvergütung versehen sind.
- die
Prismen winkelgenau gearbeitet sind und optimal
verspiegelt werden.
- der
Einbau der optischen Systeme (Objektive,
Prismen, Okulare) passgenau und unverrückbar
erfolgt.
- das
Gehäuse leicht und dabei doch weitestgehend
stoßunempfindlich ist.
- die
Verbindung der beiden Fernglashälften über die
Brücke so erfolgt, dass die Lichtstrahlen
paraelle zueinander verlaufen.
- die Mechanik zur
Schärferegulierung und zum Dioptrieausgleich
präzise arbeitet.
Abschließende Bemerkung:
Zugegeben - es ist viel Theorie auf einmal über
Geräte, die einfach Spaß und Freude machen sollen. Aber
gerade eine gute Qualität der Geräte ist die Voraussetzung
für lang anhaltende Freude am Gerät und an der
Naturbeobachtung.
Wir von TS haben, um Ihnen eine bestmögliche Auswahl zu
bieten, eine sinnvolle Kombination aus Markengeräten, wie
MINOX, LEICA, SVAROVSKI ... aber auch eine Reihe von
Direktimporten zu ganz besonders günstigen Preisen. Gerade
bei den direkten Importen schauen wir ganz genau hin. Denn
wir sind der Ansicht, daß auch ein preiswertes Gerät Freude
an der Beobachtung bringen soll.
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