Fernglas - Binoculars

Typische Porroprismen- Ferngläser
Ein typisches Porroprismen-Fernglas-Design

Fernglas oder Feldstecher zwei Refraktoren Seite an Seite montiert und weist in der gleichen Richtung ausgerichtet, so dass der Betrachter mit beiden Augen verwenden ( Binokularsehen ) , wenn entfernte Objekte betrachtet. Die meisten Ferngläser sind so dimensioniert, dass sie mit beiden Händen gehalten werden können, obwohl die Größen von Operngläsern bis hin zu großen Militärmodellen auf einem Sockel stark variieren.

Im Gegensatz zu einem ( monokularen ) Teleskop liefert ein Fernglas dem Benutzer ein dreidimensionales Bild : Jedes Okular bietet jedem Auge des Betrachters ein etwas anderes Bild und die Parallaxe ermöglicht es der Sehrinde , einen Tiefeneindruck zu erzeugen .

Optische Designs

Galiläisch

Galileisches Fernglas

Fast seit der Erfindung des Fernrohrs im 17. Jahrhundert scheint man die Vorteile der Aneinanderreihung von zwei Fernrohren für das binokulare Sehen entdeckt zu haben. Die meisten frühen Ferngläser verwendeten eine galiläische Optik ; das heißt, sie verwendeten ein konvexes Objektiv und eine konkave Okularlinse . Das Galileische Design hat den Vorteil, ein aufrechtes Bild zu präsentieren , hat aber ein enges Sichtfeld und ist nicht in der Lage, eine sehr hohe Vergrößerung zu erreichen. Diese Bauart wird auch heute noch bei sehr günstigen Modellen und bei Operngläsern oder Theatergläsern verwendet. Das Galiläer Design ist auch in geringer Vergrößerung Binokular chirurgische und Juwelier verwendet loupes , weil sie sehr kurz sein können und ein aufrechtes Bild ohne zusätzliche oder ungewöhnliche Aufrichten Optik erzeugen, Kosten zu reduzieren und das Gesamtgewicht. Sie haben auch große Austrittspupillen, wodurch die Zentrierung weniger kritisch wird, und das enge Sichtfeld funktioniert bei diesen Anwendungen gut. Diese werden in der Regel auf einem Brillengestell montiert oder passgenau auf eine Brille aufgesetzt.

Keplersche Optik

Ein verbessertes Bild und eine höhere Vergrößerung werden bei Ferngläsern mit Kepler-Optik erzielt , bei denen das von der Objektivlinse erzeugte Bild durch eine positive Okularlinse (Okular) betrachtet wird. Da die Keplersche Konfiguration ein invertiertes Bild erzeugt, werden verschiedene Methoden verwendet, um das Bild richtig nach oben zu drehen.

Aufrichten von Linsen

Querschnitt eines aprismatischen Fernglasdesigns mit Relaislinse

Bei aprismatischen Ferngläsern mit Kepler-Optik (die manchmal auch "Zwillingsfernrohre" genannt wurden) hat jeder Tubus eine oder zwei zusätzliche Linsen ( Relaislinse ) zwischen Objektiv und Okular. Diese Linsen werden verwendet, um das Bild aufzurichten. Die Ferngläser mit Umkehrlinsen hatten einen gravierenden Nachteil: Sie sind zu lang. Solche Ferngläser waren im 19. Jahrhundert beliebt (zB G.&S. Merz-Modelle), wurden aber kurz nach der Einführung verbesserter Prismen-Ferngläser durch die Firma Carl Zeiss in den 1890er Jahren obsolet.

Prisma

Optische Prismen, die dem Design hinzugefügt wurden, ermöglichten die Anzeige des Bildes in der richtigen Richtung, ohne dass so viele Linsen erforderlich waren, und verringerten die Gesamtlänge des Instruments, in der Regel mit einem Porroprisma oder Dachprismen.

Porro
Doppeltes Porroprisma-Design
Fernglas mit Porroprismen

Porroprismen-Ferngläser sind nach dem italienischen Optiker Ignazio Porro benannt , der dieses Bildaufrichtsystem 1854 patentieren ließ. Dieses System wurde später von anderen Fernglasherstellern, insbesondere der Firma Carl Zeiss in den 1890er Jahren, verfeinert . Ferngläser dieser Art verwenden ein Paar Porroprismen in einer Z-förmigen Konfiguration, um das Bild aufzurichten. Dies führt zu breiten Ferngläsern mit gut getrennten und von den Okularen versetzten Objektivlinsen , die ein besseres Tiefenempfinden ermöglichen. Porro - Prisma Designs haben den zusätzlichen Vorteil der Faltung des optischen Wegs , so dass die physikalische Länge des Fernglases kleiner als die Brennweite des Objektivs. Porroprismen-Ferngläser wurden so hergestellt, dass sie auf kleinem Raum ein Bild aufrichten, und so begannen Ferngläser mit Prismen .

Dach
Abbe-Koenig "Dach" Prismendesign
Fernglas mit Schmidt-Pechan-"Dach"-Prismen

Ferngläser mit Dachkantprismen sind möglicherweise bereits in den 1870er Jahren nach einem Entwurf von Achille Victor Emile Daubresse erschienen. 1897 begann Moritz Hensoldt mit der Vermarktung von Dachkantprismen-Ferngläsern. Die meisten Ferngläser mit Dachkantprisma verwenden entweder das Abbe-Koenig-Prisma (benannt nach Ernst Karl Abbe und Albert Koenig und 1905 von Carl Zeiss patentiert) oder das Schmidt-Pechan-Prisma (erfunden 1899), um das Bild aufzurichten und den Strahlengang zu falten. Sie haben Objektivlinsen, die ungefähr in einer Linie mit den Okularen liegen.

Dachprismen-Designs schaffen ein Instrument, das schmaler und kompakter ist als Porroprismen. Es gibt auch einen Unterschied in der Bildhelligkeit. Porro-Prismen- Ferngläser erzeugen von Natur aus ein helleres Bild als Schmidt-Pechan- Dach-Prismen- Ferngläser gleicher Vergrößerung, Objektivgröße und optischer Qualität, da dieses Dach-Prismen-Design versilberte Oberflächen verwendet, die die Lichtdurchlässigkeit um 12 % bis 15 % reduzieren. Dachprismenkonstruktionen erfordern auch engere Toleranzen für die Ausrichtung ihrer optischen Elemente ( Kollimation ). Dies erhöht ihre Kosten, da sie konstruktionsbedingt feste Elemente verwenden müssen, die im Werk auf einen hohen Grad an Kollimation eingestellt werden müssen. Porroprismen-Ferngläser müssen gelegentlich ihre Prismensätze neu ausgerichtet werden, um sie in die Kollimation zu bringen. Die feste Ausrichtung bei Dachprismenkonstruktionen bedeutet, dass das Fernglas normalerweise nicht neu ausgerichtet werden muss.

Optische Parameter

Parameter auf der Prismen Abdeckplatte 7 aufgeführt beschreibt Kraftvergrößerungsfernglas mit einem 50 mm Objektivdurchmesser und ein 372 Fuß (113 m) Sichtfeld bei 1000 Metern (910 m)

Ferngläser sind in der Regel für bestimmte Anwendungen konzipiert. Diese unterschiedlichen Ausführungen erfordern bestimmte optische Parameter, die auf der Prismenabdeckplatte des Fernglases aufgeführt sein können. Diese Parameter sind:

Vergrößerung

Als erste Zahl in einer binokularen Beschreibung angegeben (zB 7 x 35, 8 x 50), ist die Vergrößerung das Verhältnis der Brennweite des Objektivs geteilt durch die Brennweite des Okulars. Dies ergibt die Vergrößerungsleistung eines Fernglases (manchmal als "Durchmesser" ausgedrückt). Ein Vergrößerungsfaktor von 7 erzeugt beispielsweise ein Bild, das siebenmal größer ist als das Original aus dieser Entfernung. Die gewünschte Vergrößerung hängt von der beabsichtigten Anwendung ab und ist bei den meisten Ferngläsern eine dauerhafte, nicht einstellbare Funktion des Geräts (Zoom-Ferngläser sind die Ausnahme). Handgehaltene Ferngläser haben in der Regel Vergrößerungen von 7x bis 10x, so dass sie weniger anfällig für die Auswirkungen von Händeschütteln sind. Eine größere Vergrößerung führt zu einem kleineren Sichtfeld und erfordert möglicherweise ein Stativ für die Bildstabilität. Einige Spezialferngläser für Astronomie oder militärische Zwecke haben Vergrößerungen von 15x bis 25x.

Objektivdurchmesser

Gegeben als die zweite Zahl in einem binokularen Beschreibung (zB 7x 35 , 8x 50 ), der Durchmesser der Objektivlinse bestimmt die Auflösung (Schärfe) und wie viel Licht gesammelt werden , um ein Bild zu bilden. Wenn zwei verschiedene Ferngläser gleiche Vergrößerung, gleiche Qualität und eine ausreichend angepasste Austrittspupille haben (siehe unten), erzeugt der größere Objektivdurchmesser ein "helleres" und schärferes Bild. Ein 8×40 erzeugt dann ein „helleres“ und schärferes Bild als ein 8×25, obwohl beide das Bild gleich achtmal vergrößern. Die größeren Frontlinsen des 8×40 erzeugen auch breitere Lichtstrahlen (Austrittspupille), die die Okulare verlassen. Dies macht es mit einem 8×40 komfortabler als mit einem 8×25. Ein 10x50 Fernglas ist in Bezug auf Vergrößerung, Schärfe und Lichtstrom besser als ein 8x40 Fernglas. Der Objektivdurchmesser wird normalerweise in Millimetern angegeben. Es ist üblich, Ferngläser nach der Vergrößerung × dem Objektivdurchmesser zu kategorisieren ; zB 7×50 . Kleinere Ferngläser können einen Durchmesser von nur 22 mm haben; 35 mm und 50 mm sind gängige Durchmesser für Feldferngläser; astronomische Ferngläser haben Durchmesser von 70 mm bis 150 mm.

Sichtfeld

Das Sehfeld eines Fernglases hängt von seinem optischen Design ab und ist im Allgemeinen umgekehrt proportional zur Vergrößerungsleistung. Es wird normalerweise in einem linearen Wert angegeben, z. B. wie viele Fuß (Meter) Breite in 1.000 Yards (oder 1.000 m) angezeigt werden , oder in einem Winkelwert, der angibt, wie viele Grad angezeigt werden können.

Austrittspupille

Ein Fernglas bündelt das vom Objektiv gesammelte Licht zu einem Strahl, dessen Durchmesser, die Austrittspupille , dem Objektivdurchmesser dividiert durch die Vergrößerungsleistung entspricht. Für eine maximale effektive Lichtbündelung und ein hellstes Bild sowie zur Maximierung der Schärfe sollte die Austrittspupille mindestens dem Durchmesser der Pupille des menschlichen Auges entsprechen: etwa 7 mm nachts und etwa 3 mm tagsüber, mit zunehmendem Alter abnehmend. Wenn der Lichtkegel, der aus dem Fernglas austritt, größer ist als die Pupille, in die es einfällt, wird jedes Licht, das größer als die Pupille ist, verschwendet. Bei der Verwendung am Tag ist die menschliche Pupille typischerweise um 3 mm erweitert, was ungefähr der Austrittspupille eines 7×21-Fernglases entspricht. Ein viel größeres 7×50-Fernglas erzeugt einen Lichtkegel, der größer ist als die Pupille, in den es eindringt, und dieses Licht wird tagsüber verschwendet. Eine zu kleine Austrittspupille bietet dem Betrachter zudem eine dunklere Sicht, da nur ein kleiner Teil der lichtsammelnden Fläche der Netzhaut genutzt wird. Für Anwendungen, bei denen Ausrüstung getragen werden muss (Vogelbeobachtung, Jagd), entscheiden sich Benutzer für viel kleinere (leichtere) Ferngläser mit einer Austrittspupille, die ihrem erwarteten Irisdurchmesser entspricht, damit sie maximale Auflösung haben, aber nicht das Gewicht der verschwendeten Blende tragen.

Eine größere Austrittspupille erleichtert es, das Auge dort zu platzieren, wo es das Licht empfangen kann; irgendwo in der großen Austrittspupille des Lichtkegels ist ausreichend. Diese einfache Platzierung hilft, insbesondere bei Ferngläsern mit großem Sichtfeld, Vignettierung zu vermeiden, die dem Betrachter ein Bild mit verdunkelten Rändern bringt, weil das Licht von ihnen teilweise blockiert wird, und es bedeutet, dass das Bild schnell gefunden werden kann wichtig beim Betrachten von Vögeln oder Wildtieren, die sich schnell bewegen, oder für einen Seemann auf dem Deck eines Pitching-Bootes oder -Schiffs. Auch Ferngläser mit schmaler Austrittspupille können ermüdend sein, da das Instrument genau vor den Augen gehalten werden muss, um ein brauchbares Bild zu liefern. Schließlich verwenden viele Menschen ihr Fernglas in der Dämmerung, bei bedecktem Himmel und nachts, wenn ihre Pupillen größer sind. Somit ist die Austrittspupille tagsüber kein allgemein wünschenswerter Standard. Für Komfort, Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität bei der Anwendung sind größere Ferngläser mit größeren Austrittspupilles eine zufriedenstellende Wahl, auch wenn ihre Fähigkeiten tagsüber nicht vollständig genutzt werden.

Augenabstand

Der Augenabstand ist der Abstand von der hinteren Okularlinse zur Austrittspupille bzw. zum Augenpunkt. Es ist der Abstand, den der Betrachter hinter dem Okular positionieren muss, um ein nicht vignettiertes Bild zu sehen. Je länger die Brennweite des Okulars ist, desto größer ist der mögliche Augenabstand. Ferngläser können einen Augenabstand von wenigen Millimetern bis 2,5 Zentimeter oder mehr haben. Augenabstand kann für Brillenträger besonders wichtig sein. Das Auge eines Brillenträgers ist typischerweise weiter vom Okular entfernt, was einen längeren Augenabstand erfordert, um Vignettierung zu vermeiden und im Extremfall das gesamte Sehfeld zu schonen. Ferngläser mit kurzem Augenabstand können auch schwierig zu verwenden sein, wenn es schwierig ist, sie ruhig zu halten.

Nahfokusentfernung

Der Nahfokusabstand ist der nächste Punkt, auf den das Fernglas fokussieren kann. Dieser Abstand variiert je nach Ausführung des Fernglases von ca. 0,5 m bis 30 m. Ist der Nahbereich im Verhältnis zur Vergrößerung klein, kann das Fernglas auch dazu verwendet werden, mit bloßem Auge nicht sichtbare Details zu erkennen.

Okulare

Binokulare Okulare bestehen normalerweise aus drei oder mehr Linsenelementen in zwei oder mehr Gruppen. Die vom Auge des Betrachters am weitesten entfernte Linse wird als Feldlinse und die dem Auge am nächsten als Augenlinse bezeichnet . Die gebräuchlichste Konfiguration ist die 1849 von Carl Kellner erfundene . Bei dieser Anordnung ist die Augenlinse ein plankonkaves/doppelkonvexes achromatisches Dublett (der flache Teil des ersteren ist dem Auge zugewandt) und die Feldlinse ist ein doppelkonvexes Singulett. 1975 wurde ein umgekehrtes Kellner-Okular entwickelt, bei dem die Feldlinse ein doppelt konkaves/doppelkonvexes achromatisches Dublett und die Augenlinse ein doppelt konvexes Singulett ist. Der umgekehrte Kellner bietet 50% mehr Augenabstand und funktioniert besser mit kleinen Öffnungsverhältnissen sowie einem etwas breiteren Feld.

Weitfeld-Ferngläser verwenden typischerweise eine Art Erfle-Konfiguration, die 1921 patentiert wurde. Diese haben fünf oder sechs Elemente in drei Gruppen. Die Gruppen können zwei achromatische Dubletts mit einem doppelten konvexen Singulett dazwischen sein oder können alle achromatische Dubletts sein. Diese Okulare neigen dazu, bei hoher Leistung nicht so gut zu funktionieren wie Kellner-Okulare, da sie unter Astigmatismus und Geisterbildern leiden. Sie haben jedoch große Augenlinsen, einen hervorragenden Augenabstand und sind bei geringeren Vergrößerungen bequem zu verwenden.

Mechanische Konstruktion

Fokus und Einstellung

Zentralfokussierendes Fernglas mit einstellbarem Augenabstand

Ferngläser haben eine Fokussierungsanordnung , die den Abstand zwischen Okular und Objektivlinse verändert. Normalerweise gibt es zwei verschiedene Anordnungen, die verwendet werden, um den Fokus bereitzustellen, "unabhängiger Fokus" und "zentraler Fokus":

  • Unabhängiger Fokus ist eine Anordnung, bei der die beiden Teleskope unabhängig voneinander fokussiert werden, indem jedes Okular eingestellt wird. Ferngläser, die für den harten Feldeinsatz, wie zum Beispiel militärische Anwendungen, entwickelt wurden, haben traditionell eine unabhängige Fokussierung verwendet.
  • Zentralfokussierung ist eine Anordnung, bei der ein zentrales Fokussierrad gedreht wird, um beide Röhren zusammen einzustellen. Außerdem kann eines der beiden Okulare weiter verstellt werden, um Unterschiede zwischen den Augen des Betrachters auszugleichen (normalerweise durch Drehen des Okulars in seiner Fassung). Da die durch das verstellbare Okular bewirkte Brennweitenänderung in der üblichen Einheit der Brechkraft, der Dioptrie , gemessen werden kann , wird das verstellbare Okular selbst oft als Dioptrie bezeichnet . Nachdem diese Einstellung für einen bestimmten Betrachter vorgenommen wurde, kann das Fernglas auf ein Objekt in einer anderen Entfernung neu fokussiert werden, indem mit dem Fokussierrad beide Tubus zusammen ohne Okularnachjustierung justiert werden.

Es gibt Ferngläser mit "fokusfreiem" oder "festem Fokus", die keinen anderen Fokussierungsmechanismus als die Okulareinstellungen haben, die für die Augen des Benutzers eingestellt werden und fest bleiben sollen. Diese gelten als Kompromisskonstruktionen, die der Bequemlichkeit halber geeignet sind, aber nicht gut für Arbeiten geeignet sind, die außerhalb ihres vorgesehenen Bereichs liegen.

Ferngläser können von kurzsichtigen ( Kurzsichtigen ) oder hyperopen (Weitsichtigen) Benutzern in der Regel ohne Brille verwendet werden, indem man einfach den Fokus etwas weiter verstellt. Die meisten Hersteller lassen einen kleinen zusätzlichen Brennweitenbereich über den Unendlich-Stopp / die Einstellung hinaus, um dies bei der Fokussierung auf Unendlich zu berücksichtigen. Menschen mit starkem Astigmatismus müssen jedoch möglicherweise weiterhin ihre Brille tragen, während sie ein Fernglas verwenden.

Leute, die ein Fernglas benutzen

Einige Ferngläser haben eine einstellbare Vergrößerung, Zoom-Ferngläser , die dem Benutzer die Flexibilität geben sollen, ein einziges Fernglas mit einem breiten Vergrößerungsbereich zu haben, normalerweise durch Bewegen eines "Zoom"-Hebels. Dies wird durch eine komplexe Reihe von Einstellobjektiven ähnlich einem Zoom-Kameraobjektiv erreicht . Diese Designs gelten als Kompromiss und sogar als Spielerei, da sie dem Fernglas Volumen, Komplexität und Zerbrechlichkeit verleihen. Der komplexe Strahlengang führt zudem zu einem schmalen Sichtfeld und einem großen Helligkeitsabfall bei hohem Zoom. Modelle müssen auch die Vergrößerung für beide Augen über den gesamten Zoombereich anpassen und die Kollimation beibehalten, um eine Überanstrengung und Ermüdung der Augen zu vermeiden.

Die meisten modernen Ferngläser sind außerdem über eine klappbare Konstruktion verstellbar, die es ermöglicht, den Abstand zwischen den beiden Teleskophälften anzupassen, um Betrachtern mit unterschiedlichem Augenabstand oder „ Pupillenabstandgerecht zu werden . Die meisten sind für den Pupillenabstand (typischerweise 56 mm) für Erwachsene optimiert.

Bildstabilität

Einige Ferngläser verwenden eine Bildstabilisierungstechnologie , um Verwacklungen bei höheren Vergrößerungen zu reduzieren. Dies geschieht, indem ein Gyroskop einen Teil des Instruments bewegt, oder durch angetriebene Mechanismen, die von Gyroskop- oder Trägheitsdetektoren angetrieben werden, oder über eine Halterung, die den Effekt von Schüttelbewegungen entgegenwirkt und dämpft. Die Stabilisierung kann vom Benutzer nach Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden. Diese Techniken ermöglichen die Handhaltung von Ferngläsern mit bis zu 20-facher Vergrößerung und verbessern die Bildstabilität von Instrumenten mit geringerer Leistung erheblich. Es gibt einige Nachteile: Das Bild kann bei Stativmontage nicht ganz so gut sein wie das beste unstabilisierte Fernglas, stabilisierte Ferngläser sind auch tendenziell teurer und schwerer als ähnlich spezifizierte nicht stabilisierte Ferngläser.

Ausrichtung

Die beiden Ferngläser sind parallel ausgerichtet (kollimiert), um ein einziges kreisförmiges, scheinbar dreidimensionales Bild zu erzeugen. Bei einer Fehlausrichtung erzeugt das Fernglas ein Doppelbild. Selbst eine leichte Fehlausrichtung führt zu vagem Unbehagen und visueller Ermüdung, wenn das Gehirn versucht, die verzerrten Bilder zu kombinieren.

Die Ausrichtung erfolgt durch kleine Bewegungen zu den Prismen, durch Justieren einer internen Stützküvette oder durch Drehen externer Stellschrauben oder durch Justieren der Objektivposition über in die Objektivküvette eingebaute Exzenterringe . Die Ausrichtung wird normalerweise von einem Fachmann durchgeführt, obwohl der Endbenutzer auf die extern angebrachten Einstellfunktionen zugreifen kann.

Optische Beschichtungen

Ferngläser mit roter Multivergütung

Da ein typisches Fernglas über 6 bis 10 optische Elemente mit besonderen Eigenschaften und bis zu 16 Luft-Glas-Oberflächen verfügt, verwenden Fernglashersteller aus technischen Gründen und zur Verbesserung der Abbildung unterschiedliche Arten von optischen Beschichtungen .

Entspiegelt

Antireflexbeschichtungen reduzieren den Lichtverlust an jeder optischen Oberfläche durch Reflexion an jeder Oberfläche. Die Reduzierung der Reflexion durch Antireflexbeschichtungen reduziert auch die Menge an "verlorenem" Licht im Inneren des Fernglases, das sonst das Bild verschwommen erscheinen lassen würde (niedriger Kontrast). Ein Fernglas mit guter optischer Beschichtung kann aufgrund der besseren Lichtdurchlässigkeit durch die Baugruppe ein helleres Bild liefern als ein unbeschichtetes Fernglas mit einem größeren Objektiv. Ein klassisches Linsenbeschichtungsmaterial ist Magnesiumfluorid , das reflektiertes Licht von 5% auf 1% reduziert. Moderne Linsenbeschichtungen bestehen aus komplexen Mehrschichten und reflektieren nur 0,25% oder weniger, um ein Bild mit maximaler Helligkeit und natürlichen Farben zu erzielen.

Phasenkorrektur

Bei Ferngläsern mit Dachkantprismen wird der Lichtweg in zwei Strahlengänge aufgeteilt, die auf beiden Seiten des Dachkantprismas reflektieren. Eine Hälfte des Lichts wird von Dachfläche 1 zu Dachfläche 2 reflektiert. Die andere Hälfte des Lichts wird von Dachfläche 2 zu Dachfläche 1 reflektiert. Wenn die Dachflächen unbeschichtet sind, ist der Reflexionsmechanismus Total Internal Reflection (TIR). Bei TIR erfahren in der Einfallsebene polarisiertes Licht (p-polarisiert) und orthogonal zur Einfallsebene polarisiertes Licht (s-polarisiert) unterschiedliche Phasenverschiebungen. Als Folge davon tritt linear polarisiertes Licht aus einem elliptisch polarisierten Dachkantprisma aus. Außerdem ist der elliptische Polarisationszustand der beiden Pfade durch das Prisma unterschiedlich. Wenn die beiden Pfade auf der Netzhaut (oder einem Detektor) rekombinieren, gibt es eine Interferenz zwischen dem Licht von den beiden Pfaden, was eine Verzerrung der Punktverteilungsfunktion und eine Verschlechterung des Bildes verursacht. Auflösung und Kontrast leiden. Diese unerwünschten Störeffekte können durch Aufdampfen einer speziellen dielektrischen Beschichtung, der sogenannten Phasenkorrekturbeschichtung oder p-Beschichtung, auf den Dachflächen des Dachkantprismas unterdrückt werden . Diese Beschichtung eliminiert den Unterschied in der Phasenverschiebung zwischen s- und p-Polarisation, so dass beide Pfade die gleiche Polarisation haben und keine Interferenz das Bild verschlechtert. Auch eine metallische Beschichtung der Dachflächen eliminiert die Phasenverschiebung (wenn auch nicht vollständig). Metallische Beschichtungen sind einfacher, einfacher aufzutragen und kostengünstiger. Das Reflexionsvermögen ist jedoch niedriger als das Reflexionsvermögen von nahezu 100% einer phasenkorrigierenden Beschichtung, so dass eine p-Beschichtung für Anwendungen mit schwachem Licht wünschenswert ist.

Ferngläser mit Schmidt-Pechan-Dachprisma oder Abbe-Koenig-Dachprisma profitieren von Phasenbeschichtungen. Porroprismen- Ferngläser teilen keine Strahlen und benötigen daher keine Phasenbeschichtungen.

Metallischer Spiegel

Bei Ferngläsern mit Schmidt-Pechan-Dachprismen werden einige Oberflächen des Dachkantprismas verspiegelt, da das Licht an einer der Glas-Luft-Grenzen des Prismas unter einem Winkel einfällt, der kleiner als der Grenzwinkel ist, so dass keine Totalreflexion auftritt. Ohne eine Spiegelbeschichtung würde das meiste Licht verloren gehen. Es wird eine Schmidt-Pechan Dachkantprisma-Aluminiumspiegelbeschichtung ( Reflektivität von 87% bis 93%) oder eine Silberspiegelbeschichtung (Reflexionsgrad von 95% bis 98%) verwendet.

In älteren Designs wurden silberne Spiegelbeschichtungen verwendet, aber diese Beschichtungen oxidierten und verloren im Laufe der Zeit bei unversiegelten Ferngläsern an Reflektivität. Bei späteren unversiegelten Konstruktionen wurden Aluminiumspiegelbeschichtungen verwendet, da sie nicht anlaufen, obwohl sie ein geringeres Reflexionsvermögen als Silber aufweisen. Moderne Designs verwenden entweder Aluminium oder Silber. Silber wird in modernen hochwertigen Designs verwendet, die versiegelt und mit einer Stickstoff- oder Argon-Inertatmosphäre gefüllt sind, damit die Silberspiegelbeschichtung nicht anläuft.

Porroprismen- Ferngläser und Dachkantprismen-Ferngläser mit dem Abbe-Koenig-Dachprisma verwenden keine Spiegelbeschichtungen, da diese Prismen mit 100 % Reflexionsvermögen durch Totalreflexion im Prisma reflektieren .

Dielektrischer Spiegel

Bei Schmidt-Pechan-Dachprismen werden dielektrische Beschichtungen verwendet, damit die Prismenoberflächen als dielektrischer Spiegel wirken . Die nichtmetallische dielektrische reflektierende Beschichtung wird aus mehreren Mehrfachschichten von Materialien mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex gebildet, die auf den reflektierenden Oberflächen eines Prismas aufgebracht sind. Diese mehrschichtige Beschichtung erhöht das Reflexionsvermögen der Prismenoberflächen, indem sie als verteilter Bragg-Reflektor wirkt . Eine gut durchdachte dielektrische Beschichtung kann ein Reflexionsvermögen von mehr als 99% über das sichtbare Lichtspektrum bieten. Dieses Reflexionsvermögen ist im Vergleich zu entweder einer Aluminiumspiegelbeschichtung (87 % bis 93 %) oder einer Silberspiegelbeschichtung (95 % bis 98 %) stark verbessert.

Porroprismen-Ferngläser und Dachkantprismen-Ferngläser, die das Abbe-Koenig-Dachprisma verwenden, verwenden keine dielektrischen Beschichtungen, da diese Prismen mit sehr hohem Reflexionsvermögen durch Totalreflexion im Prisma reflektieren, anstatt eine Spiegelbeschichtung zu erfordern.

Bedingungen

Spezielle reflektierende Beschichtungen auf großen Marineferngläsern

Alle Ferngläser

Das Vorhandensein von Beschichtungen wird bei Ferngläsern typischerweise mit folgenden Begriffen gekennzeichnet:

  • Vergütete Optik : Eine oder mehrere Oberflächen sind mit einer einlagigen Beschichtung entspiegelt.
  • vollbeschichtet : Alle Luft-Glas-Oberflächen sind mit einer einlagigen Beschichtung entspiegelt. Kunststofflinsen dürfen jedoch, falls verwendet, nicht beschichtet werden.
  • mehrfach beschichtet : eine oder mehrere Oberflächen sind mit mehrlagigen Antireflexbeschichtungen versehen.
  • voll mehrfachvergütet : Alle Luft-Glas-Oberflächen sind mehrschichtig entspiegelt.

Nur Dachkantprismen

  • phasenbeschichtet oder P-Beschichtung : das Dachkantprisma hat eine phasenkorrigierende Beschichtung
  • aluminiumbeschichtet : Die Dachkantprismenspiegel sind mit einer Aluminiumbeschichtung beschichtet (Standard, wenn keine Spiegelbeschichtung angegeben ist).
  • versilbert : die Dachkantprismenspiegel sind mit einer Silberbeschichtung beschichtet
  • Dielektrikumbeschichtet : Die Dachkantprismenspiegel sind mit einer dielektrischen Beschichtung beschichtet

Anwendungen

Allgemeiner Gebrauch

Tower Optisches Münzfernglas

Handgehaltene Ferngläser reichen von kleinen 3 × 10 galiläischen Operngläsern , die in Theatern verwendet werden , bis hin zu Gläsern mit 7- bis 12-facher Vergrößerung und Objektiven mit 30 bis 50 mm Durchmesser für den typischen Außeneinsatz.

Viele Touristenattraktionen haben auf einem Sockel montierte, münzbetriebene Ferngläser installiert, damit die Besucher die Attraktion genauer betrachten können.

Landvermessungen und geografische Datenerhebung

Obwohl die Technologie die Verwendung von Ferngläsern zur Datenerfassung überholt hat, waren dies in der Vergangenheit fortgeschrittene Werkzeuge, die von Geographen und anderen Geowissenschaftlern verwendet wurden. Ferngläser können auch heute noch eine Sehhilfe bei der Vermessung großer Gebiete sein.

Vögel beobachten

Vogelbeobachtung ist ein sehr beliebtes Hobby bei Natur- und Tierliebhabern; ein Fernglas ist ihr grundlegendstes Werkzeug, da die meisten menschlichen Augen nicht genügend Details auflösen können, um kleine Vögel vollständig zu erkennen und/oder zu studieren. Typischerweise werden Ferngläser mit einer Vergrößerung von 8x bis 10x verwendet, obwohl viele Hersteller Modelle mit 7x Vergrößerung für ein breiteres Sichtfeld produzieren. Die andere Hauptüberlegung bei Ferngläsern zur Vogelbeobachtung ist die Größe des Objektivs, das das Licht sammelt. Ein größeres Objektiv (z. B. 40–45 mm) funktioniert bei schwachem Licht und zum Durchblicken von Laub besser, macht aber auch ein schwereres Fernglas als ein 30–35 mm-Objektiv. Das Gewicht scheint beim ersten Tragen eines Fernglases nicht die wichtigste Überlegung zu sein, aber die Vogelbeobachtung erfordert viel Festhalten an Ort und Stelle. Sorgfältiges Einkaufen wird von der Vogelbeobachtungs-Community empfohlen.

Jagd

Jäger verwenden im Feld häufig ein Fernglas, um Wildtiere zu sehen, die zu weit entfernt sind, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Jäger verwenden am häufigsten 8x-Ferngläser mit Lichtdurchlässigkeit und ausreichend großen Objektiven, um Licht bei schlechten Lichtverhältnissen zu sammeln.

Entfernungsmessung

Einige Ferngläser haben ein Entfernungsmesser- Absehen (Skala), das der Ansicht überlagert ist. Mit dieser Skala kann die Entfernung zum Objekt abgeschätzt werden, wenn die Höhe des Objekts bekannt (oder abschätzbar) ist. Das herkömmliche 7×50-Fernglas von Mariner hat diese Skalen mit einem Winkel zwischen den Markierungen von 5  mil . Ein mil entspricht dem Winkel zwischen der Ober- und Unterseite eines ein Meter hohen Objekts in einer Entfernung von 1000 Metern.

Um die Entfernung zu einem Objekt mit bekannter Höhe abzuschätzen, lautet die Formel daher:

wo:

  • ist die Entfernung zum Objekt in Metern.
  • ist die bekannte Objekthöhe .
  • ist die Winkelhöhe des Objekts in Mil .

Mit der typischen 5 mil-Skala (jede Markierung ist 5 mil), ist ein Leuchtturm, der 3 Markierungen hoch ist und bekanntermaßen 120 Meter hoch ist, 8000 Meter entfernt.

Militär

Deutsches UDF 7×50 blc U-Boot-Fernglas (1939–1945)

Ferngläser haben eine lange Tradition im militärischen Gebrauch. Galiläische Designs waren bis zum Ende des 19. Jahrhunderts weit verbreitet, als sie Porroprismentypen wichen. Ferngläser für den allgemeinen militärischen Gebrauch sind in der Regel robuster als ihre zivilen Gegenstücke. Sie vermeiden im Allgemeinen zerbrechliche Zentrumsfokusanordnungen zugunsten eines unabhängigen Fokus, was auch einen einfacheren und effektiveren Wetterschutz ermöglicht. Prismensets in Militärferngläsern können redundante aluminisierte Beschichtungen auf ihren Prismensets aufweisen, um sicherzustellen, dass sie ihre Reflexionseigenschaften nicht verlieren, wenn sie nass werden.

Grabenfernglas
Grabenfernglas

Eine Variante wurde als "Grabenfernglas" bezeichnet, eine Kombination aus Fernglas und Periskop , die oft für Artilleriebeobachtungszwecke verwendet wird. Es ragte nur wenige Zentimeter über die Brüstung hinaus und hielt so den Kopf des Betrachters sicher im Graben.

Militärferngläser aus der Zeit des Kalten Krieges waren manchmal mit passiven Sensoren ausgestattet, die aktive IR-Emissionen erfassten , während moderne Ferngläser normalerweise mit Filtern ausgestattet sind, die als Waffen verwendete Laserstrahlen blockieren . Ferner können Ferngläser, die für militärische Zwecke ausgelegt sind, ein stadiametrisches Fadenkreuz in einem Okular enthalten, um die Entfernungsschätzung zu erleichtern.

Fernglas für Marineschiffe

Es gibt Ferngläser, die speziell für den zivilen und militärischen Einsatz auf See entwickelt wurden. Handgeführte Modelle sind 5× bis 7×, aber mit sehr großen Prismensätzen kombiniert mit Okularen, die einen großzügigen Augenabstand bieten. Diese optische Kombination verhindert eine Vignettierung oder Verdunkelung des Bildes, wenn das Fernglas relativ zum Auge des Betrachters kippt und vibriert. Große, stark vergrößernde Modelle mit großen Objektiven werden auch in fester Fassung verwendet.

Sehr große binokulare Marine- Entfernungsmesser (bis zu 15 Meter Abstand der beiden Objektivlinsen, Gewicht 10 Tonnen, zur Entfernung von Marinegeschützzielen aus dem Zweiten Weltkrieg in 25 km Entfernung) wurden verwendet, obwohl die Technologie des späten 20. Jahrhunderts diese Anwendung größtenteils überflüssig machte.

Astronomische

25 × 150 Fernglas für astronomische Zwecke angepasst

Ferngläser werden häufig von Amateurastronomen verwendet ; ihr großes Sichtfeld macht sie für die Kometen- und Supernovasuche (Riesenferngläser) und die allgemeine Beobachtung (tragbare Ferngläser) nützlich . Ferngläser, die speziell auf astronomische Beobachtungen ausgerichtet sind, haben Objektive mit größerer Öffnung (im Bereich von 70 mm oder 80 mm), da der Durchmesser der Objektivlinse die Gesamtlichtmenge erhöht und somit den schwächsten Stern bestimmt, der beobachtet werden kann. Ferngläser, die speziell für astronomische Beobachtungen entwickelt wurden (oft 80 mm und größer), werden manchmal ohne Prismen konstruiert, um eine maximale Lichtdurchlässigkeit zu ermöglichen. Auch solche Ferngläser haben meist Wechselokulare, um die Vergrößerung zu variieren. Ferngläser mit hoher Vergrößerung und hohem Gewicht benötigen normalerweise eine Art Montierung, um das Bild zu stabilisieren. Eine Vergrößerung von 10x gilt allgemein als die praktische Grenze für die Beobachtung mit Handferngläsern. Ferngläser, die stärker als 15×70 sind, benötigen eine Art Unterstützung. Viel größere Ferngläser wurden von Amateurteleskopherstellern hergestellt , die im Wesentlichen zwei brechende oder reflektierende astronomische Teleskope verwenden.

Von besonderer Bedeutung für die Beobachtung bei schlechten Lichtverhältnissen und astronomischen Beobachtungen ist das Verhältnis zwischen Vergrößerungsstärke und Objektivdurchmesser. Eine niedrigere Vergrößerung ermöglicht ein größeres Sichtfeld, das beim Betrachten der Milchstraße und großer Nebelobjekte (als Deep-Sky- Objekte bezeichnet) wie Nebel und Galaxien nützlich ist . Die große (typische 7 mm bei 7x50) Austrittspupille [Objektiv (mm)/Stärke] dieser Geräte führt dazu, dass ein kleiner Teil des gesammelten Lichts von Personen, deren Pupillen sich nicht ausreichend erweitern, nicht genutzt werden kann. Zum Beispiel erweitern sich die Pupillen der über 50-Jährigen selten über 5 mm. Die große Austrittspupille sammelt auch mehr Licht vom Hintergrundhimmel, wodurch der Kontrast effektiv verringert wird, was die Erkennung schwacher Objekte erschwert, außer vielleicht an abgelegenen Orten mit vernachlässigbarer Lichtverschmutzung . Viele astronomische Objekte mit einer Größe von 8 oder mehr, wie die im Messier-Katalog aufgeführten Sternhaufen, Nebel und Galaxien , können problemlos mit Handferngläsern im Bereich von 35 bis 40 mm betrachtet werden, wie sie in vielen Haushalten zur Vogelbeobachtung und Jagd zu finden sind , und das Anzeigen von Sportereignissen. Bei der Beobachtung kleinerer Sternhaufen, Nebel und Galaxien ist die binokulare Vergrößerung ein wichtiger Faktor für die Sichtbarkeit, da diese Objekte bei typischen binokularen Vergrößerungen winzig erscheinen.

Eine simulierte Ansicht, wie die Andromeda-Galaxie (Messier 31) in einem Fernglas aussehen würde

Einige offene Sternhaufen wie der helle Doppelhaufen ( NGC 869 und NGC 884 ) im Sternbild Perseus und Kugelsternhaufen wie M13 in Herkules sind leicht zu erkennen. Unter den Nebeln sind auch M17 im Schützen und der Nordamerikanebel ( NGC 7000 ) im Cygnus leicht zu sehen. Ferngläser können einige der weiter aufgespaltenen Doppelsterne wie Albireo im Sternbild Cygnus zeigen .

Eine Reihe von Objekten des Sonnensystems, die für das menschliche Auge meist zu vollständig unsichtbar sind, sind mit mittelgroßen Ferngläsern einigermaßen erkennbar, einschließlich größerer Krater auf dem Mond ; die dunklen äußeren Planeten Uranus und Neptun ; die inneren "Kleinplaneten" Ceres , Vesta und Pallas ; Saturns größter Mond Titan ; und die Galileischen Monde des Jupiter . Obwohl sie in einem schadstofffreien Himmel ohne Hilfe sichtbar sind , benötigen Uranus und Vesta ein Fernglas zur einfachen Erkennung. 10×50 Ferngläser sind auf eine scheinbare Helligkeit von +9,5 bis +11 begrenzt, abhängig von den Himmelsbedingungen und der Erfahrung des Beobachters. Asteroiden wie Interamnia , Davida , Europa und, wenn nicht unter außergewöhnlichen Bedingungen, Hygiea , sind zu schwach, um mit handelsüblichen Ferngläsern gesehen zu werden. Ebenso zu schwach, um mit den meisten Ferngläsern gesehen zu werden, sind die Planetenmonde außer den Galiläern und Titan sowie die Zwergplaneten Pluto und Eris . Andere schwierige binokulare Ziele sind die Phasen der Venus und die Ringe des Saturn . Nur Ferngläser mit sehr hoher Vergrößerung, 20x oder höher, sind in der Lage, die Ringe des Saturn erkennbar zu erkennen. Hochleistungsferngläser können bei ausreichend guten Optik- und Beobachtungsbedingungen manchmal ein oder zwei Wolkengürtel auf der Jupiterscheibe zeigen.

Ferngläser können auch bei der Beobachtung von von Menschenhand geschaffenen Weltraumobjekten helfen, wie zum Beispiel beim Aufspüren von Satelliten am Himmel, wenn sie vorbeiziehen .

Liste der Fernglashersteller

Es gibt viele Unternehmen, die Ferngläser herstellen, sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart. Sie beinhalten:

  • Barr and Stroud (UK) – verkaufte Ferngläser kommerziell und war Hauptlieferant der Royal Navy im Zweiten Weltkrieg . Die neuen Ferngläser von Barr & Stroud werden derzeit in China (Nov. 2011) hergestellt und von Optical Vision Ltd. vertrieben.
  • Bausch & Lomb (US) – stellt seit 1976 keine Ferngläser mehr her, als sie ihren Namen an Bushnell, Inc.
  • BELOMO (Weißrussland) – sowohl Porroprismen- als auch Dachkantprismenmodelle hergestellt.
  • Bresser (Deutschland)
  • Bushnell Corporation (USA)
  • Burris Optik (USA)
  • Blaser – Premium Fernglas
  • Canon Inc (Japan) – IS-Serie: Porro-Varianten
  • Celestron
  • Docter Optics (Deutschland) – Nobilem-Serie: Porroprismen
  • Fujinon (Japan) – FMTSX, FMTSX-2, MTSX-Serie: porro
  • Hawke Optics (Großbritannien)
  • IOR (Rumänien)
  • Krasnogorsky Zavod (Russland) – sowohl Porroprismen- als auch Dachkantprismenmodelle, Modelle mit optischen Stabilisatoren. Die Fabrik ist Teil der Shvabe Holding Group
  • Kahles Optik
  • Leica Camera (Deutschland) – Noctivid, Ultravid, Duovid, Geovid, Trinovid: Die meisten sind Dachprismen, mit einigen High-End-Porroprismen-Beispielen
  • Leupold & Stevens, Inc (USA)
  • Meade Instruments (USA) – Glacier (Dachprisma), TravelView (Porro), CaptureView (Klappdachprisma) und Astro Series (Dachprisma). Verkauft auch unter dem Namen Coronado .
  • Meopta (Tschechien) – Meostar B1 (Dachprisma)
  • Minox
  • Nikon (Japan) – EDG, High Grade, Monarch 3, 5, 7, RAII und Spotter-Serie: Dachkantprisma; Prostar-, Superior E-, E- und Action EX-Serie: Porro; Prostaff-Serie, Aculon-Serie
  • Olympus Corporation (Japan)
  • Pentax (Japan) – DCFED/SP/XP-Serie: Dachkantprisma; UCF-Reihe: invertierter Porro; PCFV/WP/XCF-Serie: porro
  • Steiner-Optik (auf Deutsch) (Deutschland)
  • PRAKTICA (Großbritannien) für Vogelbeobachtung, Sightseeing, Wandern, Camping.
  • Sunago (Japan)
  • Sightron – Fernglas mit Dachkantprisma
  • Swarovski Optik
  • Takahashi Seisakusho (Japan)
  • Tasco
  • Vixen (Teleskope) (Japan) – Apex/Apex Pro: Dachkantprisma; Ultima: porro
  • Vivitar (USA)
  • Vortex-Optik (USA)
  • Zeiss (Deutschland) – FL, Victory, Conquest: Dachkantprisma; 7×50 BGAT/T: Porro, 15×60 BGA/T: Porro, abgekündigt
  • Zenit (Japan)
  • Zrak (Jugoslawien, Bosnien, Sarajevo, Teslic)

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Walter J. Schwab, Wolf Wehran: "Optik für Jagd und Naturbeobachtung". ISBN  978-3-00-034895-2 . 1. Auflage, Wetzlar (Deutschland), 2011

Externe Links