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Wie kann ich mich entscheiden für ein Fernglas?

Ein Fernglas ist ein Linsensystem, das in Verbindung mit dem Auge weit entfernte Objekte auf der Netzhaut größer abbildet. Dabei handelt es sich im Detail um ein afokales Linsensystem, welches alle parallel einfallende Strahlen nach dem Austritt wieder zu einem parallelen Strahlengang formt (siehe Abbildung blauer Strahlengang). Mit anderen Worten ein weit entferntes Objekt wird dem entspannten Auge vergrößert dargeboten, ohne dass sich das Auge auf eine bestimmte Entfernung einstellen (akkommodieren) muss.

Der optische Aufbau eines Fernrohres besteht aus einem Objektiv (siehe grüne Linsen in Abbildung) und einem Okular (siehe rote Linsen in Abbildung). Um einen afokalen Strahlengang zu erzeugen, muss der bildseitige Brennpunkt des Objektivs mit dem objektseitigen Brennpunkt des Okulars in einem Punkt zusammenfallen. Im Detail die reelle Abbildung des Objektivs erzeugt ein auf dem Kopf stehendes Bild. Dieses wird über Reflexionen im Prismensystem (gelbe Elemente in Abbildung) aufgerichtet. Das Okular wirkt als Lupe und vergrößert das aufgerichtete Zwischenbild.

Man unterscheidet ein astronomisches Fernrohr, bestehend aus Objektiv und Okular, und Ferngläser bzw. Spektive, bestehend aus Objektiv, Prismensystem und Okular.

Fernglasbezeichnung z.B. 7x50 richtig deuten:
Die Fernglasbezeichnung setzt sich aus der Vergrößerung (7x) und dem Durchmesser der Eintrittspupille zusammen

1. Die Vergrößerung 7x bedeutet: Ein Objekt erscheint dem Auge unter einem bestimmten Bildfeldwinkel (beispielsweise 1°, siehe grünes Strahlenbündel in Abbildung vor dem Eintritt ins optische System). Mit einem Fernglas erscheint dieses Objekt unter einem 7fach größerem Winkel (siehe grünes Strahlenbündel in Abbildung nach den roten Linsen). Physiologisch wird dies als Annäherung des Objekts (bezüglich seiner Entfernung) empfunden. Die Vergrößerung 7x in der Fernglasbezeichnung ergibt sich aus dem Verhältnis der Brennweite des Objektivs z.B. 230mm und der Brennweite des Okulars z.B. 33mm. [230mm/33mm=7x]

2. Eine Eintrittspupille von 50mm bedeutet: ein paralleles Strahlenbündel von maximal 50mm im Durchmesser kann noch durch das optische System geführt werden.

3. Eine sehr wichtige Größe für Anwendungen in der Dämmerung ist der Durchmesser der Austrittspupille, dieser ist indirekt in der Fernglasbezeichnung versteckt. Er entspricht dem Verhältnis des Durchmessers der Eintrittspupille durch die Vergrößerung des Systems. In unserem Beispiel ist dies 50mm/7 =7mm Austrittspupillendurchmesser nach dem Okular. Ein Dämmerungsglas sollte einen Austrittspupillendurchmesser von mindestens 7mm vorweisen.

Ein theoretisches Maß für die Dämmerungsleistung eines Fernglases ist die Dämmerungszahl. Sie errechnet sich aus der Wurzel des Produkts aus Vergrößerung des Fernglases und dem Durchmesser der Eintrittspupille. Allerdings lässt sich über die Dämmerungszahl keine direkten Schlüsse auf die Lichtstärke eines Fernglases ziehen. Ein aussagekräftigeres und physikalisch konkreteres Maß ist die fotometrische Lichtstärke eines Fernglases, die die Leistung der Strahlung innerhalb des vorgegebenen Strahlungskegels beschreibt. Am Tage bringt ein Fernglas mit hoher Dämmerungszahl keine Vorteile, denn die Augenpupille des Menschen beschneidet das einfallende Lichtbündel auf einen Durchmesser von 2mm.

Qualität eines Fernglases

Die Qualität eines Fernglases bzw. Spektivs setzt sich aus der Bildqualität, dem Sehfelddurchmesser, der Größe, dem Gewicht, der Ergonomie (Handhabung des Fernglases) und der Qualität der verwendeten Materialen sowie der Verarbeitung der Werkstoffe zusammen.

Ein wichtiger Beitrag zur Bildqualität ist die reflexmindernde Beschichtung jeder Linsenoberfläche im System, auch Vergütung genannt. Durch gezielte Wahl der Beschichtungsmaterialien sowie der Schichtdicken (im nm Bereich) kann eine Minderung der Bildhelligkeit durch die Optik weitgehend verhindert werden. Das Funktionsprinzip dieser Schichttechnik basiert auf konstruktiver Interferenz und muss für das gesamte sichtbare Spektrum des Lichts optimiert werden. Eine einzelne Schicht kann dies nicht bewerkstelligen, daher ist bei hoch qualitativer Fernoptik eine Mehrschichtvergütung Standard.

Darüber hinaus wirken sich die verwendeten Glassorten in der Optik direkt auf die Abbildungsqualität des Systems aus. Gerade Abbildungsfehler wie Farbränder, Verzerrungen und Unschärfe am Bildfeldrand, sowie das Verschwimmen feiner Strukturen können durch die gezielte Kombination von Glassorten minimiert werden. Ein neues Qualitätsmerkmal sind HDF - Systeme. Bei diesen „High Definition Fluorit„ Systemen werden Gläser mit sehr geringen Dispersionseigenschaften verwendet. Besonders positiv wirkt sich deren Einsatz auf die Farbtreue aus und vermindert Farbränder.

Ist das Fernglas einsatzbedingt starken Temperaturwechseln ausgesetzt, so verursacht kondensierte Feuchtigkeit aus der Luft einen Beschlag auf den Linsenoberflächen. Dies kann durch das Befüllen der Systeme mit den Edelgasen Argon bzw. Nitrogen verhindert werden. Dies setzt allerdings eine integrierte Fokussierung der Entfernungsanpassung voraus, ansonsten kann das Eindringen von Staub, Luft oder Feuchtigkeit nicht verhindert werden.

Porro oder Dachkant?

         

Porro                                                                                    Dachkant

Ein oft diskutierter Aspekt bezüglich der Bildqualität eines Fernglases ist das verwendete Prismensystem. Hier wird hauptsächlich zwischen einem Porro- und einem Dachkant – Prismensatz unterschieden. Ferngläser mit einem Porro - Prismensatz besitzen in der Regel einen größeren Schärfentiefenbereich, sind breiter gebaut, besitzen einen kleinen Versatz der Objektachse zur optischen Achse und werden besonders bei großen Objektivdurchmessen schwer und unhandlich. Dagegen erreicht ein Dachkant - Prismensystem nur mit einer speziellen und teuren Phasenkorrekturbeschichtung die geforderte Bildqualität, punktet allerdings durch hohe Lichtstärke, schmale und handliche Bauform und geringes Gewicht besonders bei großer Eintrittspupille.

Die Angabe des Sehfeldes bezieht sich auf den zu erfassenden Durchmesser des Bildfeldes in 1000m Entfernung. Ein großes Sehfeld wird als angenehm empfunden und wirkt gerade bei hohen Vergrößerungen als stabilisierend. Das Sehfeld kann auch über den

gerade noch erfassten Objektwinkel angegeben werden (grüner Strahlengang in der Abbildung entspricht einem Objektwinkel von 1° und einem Bildfeld von 17mm). Begrenzend für das Sehfeld eines Fernglases bzw. Spektivs ist gerade bei hohen Vergrößerungen das Okular. Für Spektive werden daher Okulare mit besonders großen Sehfeldern angeboten, sie werden als Weitwinkel (WW) Okulare bezeichnet.

Falls Sie Brillenträger sind und Ihr Fernglas mit Brille benutzen möchten ist es wichtig auf die Austrittspupillenschnittweite (Abstand zwischen letzter Okularlinse und Lage der Austrittspupille) zu achten. Ein Abstand von über 16mm Austrittspupillenschnittweite garantiert dem Brillenträger das volle Sehfeld ohne Beschneidungen oder Vignettierungen. Allein das Umstülpen bzw. Versenken der Augenmuschel ermöglicht dem Brillenträger das maximale Sehfeld zu nutzen.

Bei fast allen Menschen unterscheidet sich die Sehstärke auf rechtem und linkem Auge leicht. Um das Fernglas optimal zu fokussieren reicht allein der Mitteltrieb, simultane Einstellung beider Fernglashälften auf die Objektentfernung, nicht aus. Durch einen Dioptrienausgleich kann dieses Ungleichgewicht ideal ausgeglichen werden und bietet somit beste Voraussetzungen für eine entspannte Beobachtung mit dem Fernglas über einen längeren Zeitraum. Die Parallelität der optischen Achsen der beiden Glashälften muss dafür exakt parallel ausgerichtet sein und beide Glashälften müssen bei einer Dioptrieneinstellung von 0 die gleiche Vergrößerung besitzen.

Vergrößerung

Die Vergrößerung ist ein Maß für die empfundene Annäherung eines Objekts. Ist ein Objekt 700 Meter entfernt, so entspricht die empfundene Entfernung, mit einem Fernglas (z.B. 7 facher Vergrößerung) betrachtet, nur 100 Meter. Allerdings sind der Vergrößerung ohne Stativ Grenzen gesetzt. Ab einer Vergrößerung von 10x wird eine sehr ruhige Hand benötigt, um das Bild stabil zu halten und nicht zu verwackeln. Darüber hinaus sei noch erwähnt, je kleiner die Vergrößerung bei gleichem Frontdurchmesser, desto lichtstärker ist ein Fernglas. Beispielsweise haben die Ferngläser 10x50 und 12x50 denselben Öffnungsdurchmesser (50mm), unterscheiden sich jedoch in deren Vergrößerungen. Daraus lässt sich schließen, das 10x50 ist lichtstärker als das 12x50. 

 

Eintrittspupille

 

Der optisch wirksame Linsendurchmesser der Frontoptik (Objektivdurchmesser) ist in der Bezeichnung eines Fernglases mit angegeben. Er wird auch als Durchmesser der Eintrittspupille bezeichnet. Als Faustregel gilt: je größer der Durchmesser der Frontoptik desto lichtstärker ist das Fernglas bei konstanter Vergrößerung. Allerdings sei bedacht: auch das Gewicht des Glases nimmt mit dem Durchmesser der Eintrittspupille zu. 

Austrittspupille

Wichtig für den Einsatz während der Dämmerung bzw. bei schlechten Lichtverhältnissen ist der Durchmesser der Austrittspupille. Dieser gibt an, wie groß das maximal ins Auge fallende Lichtbündel ist. Direkt sichtbar wird die Austrittspupille indem man das Okular in größerer Entfernung vor das Auge hält, dabei wird ein heller Lichtkreis im Okular erkennbar. Rechnerisch lässt sich die Austrittspupille durch das Verhältnis der Eintrittspupille bzw. Objektivdurchmesser zur Vergrößerung bestimmen. 

Dämmerungsgläser

Ferngläser mit einem Austrittspupillendurchmesser von 7 mm werden als Dämmerungsgläser bezeichnet. In heller Umgebung begrenzt die natürliche Augenpupille den einfallenden Lichtstrahl auf einen Durchmesser von 2 – 3 mm. Während der Dämmerung öffnet sich die natürliche Augenpupille auf einen Durchmesser von ca. 7 mm. Erst dann kommt die Stärke eines Dämmerungsglases zum Tragen. 

Dämmerungszahl

Ein Maß für die Detailerkennbarkeit bei schlechten Lichtverhältnissen ist die Dämmerungszahl eines Fernglases. Sie errechnet sich aus der Wurzel des Produkts der Vergrößerung und dem Durchmesser der Eintrittspupille. Allerdings lässt sich über die Dämmerungszahl keine direkten Schlüsse auf die Lichtstärke eines Fernglases ziehen. Ein aussagekräftigeres und physikalisch konkreteres Maß ist die fotometrische Lichtstärke eines Fernglases. Sie beschreibt die Konzentration der Leistung innerhalb des ins Auge fallenden Strahlungskegel. 

Sehfeld

Neben Vergrößerung, Objektivdurchmesser, Dämmerungszahl und Gewicht, muss das Sehfeld zur vollständigen Definition eines Fernglases mit angegeben werden. Die Angabe des Sehfeldes bezieht sich auf das zu erfassende Bildfeld in 1000 Meter Entfernung. Ein großes Sehfeld wird als angenehm empfunden und wirkt gerade bei hohen Vergrößerungen als stabilisierend. Aus diesem Grund ist es wichtig bei Spektiven mit 20 facher oder 30facher Vergrößerung Okulare mit dem Attribut WW für Weitwinkel einzusetzen. Ein Standartokular würde das Sehfeld unnötig beschränken. 

 

Austrittspupillenschnittweite/ Brillenträgerfernglas

 

Falls Sie Brillenträger sind und ihr Fernglas mit Brille nutzen möchten ist es wichtig, auf die Austrittspupillenschnittweite zu kontrollieren. Eine Austrittspupillenschnittweite von mindestens 16 mm sollte dem Brillenträger ein Sehfeld ohne Beschneidungen garantieren. Allerdings ist darauf zu achten, die Augenmuscheln zu versenken bzw. umzustülpen. 

Dioptrienausgleich

Bei fast allen Menschen unterscheidet sich die Sehstärke auf dem rechten und linken Auge. Um das Fernglas optimal einzustellen reicht meistens der Mitteltrieb (simultane Einstellung beider Fernglashälften auf die Objektentfernung) nicht aus. Durch einen Dioptrienausgleich kann das Ungleichgewicht zwischen beiden Augen ideal ausgeglichen werden. Dabei wird zuerst über den Mitteltrieb das Fernglas mit dem linken Auge vorjustiert, um im Anschluss das rechte Auge über den Dioptrienausgleich nachzufokusieren. Somit sind beste Voraussetzungen für eine entspannte Beobachtung über einen längeren Zeitraum gegeben. 

Mehrschichtvergütung

Ein wichtiger Beitrag zur Bildqualität ist die reflexmindernde Beschichtung jeder Linsenoberfläche im Fernglas (auch Mehrschichtvergütung genannt). Ohne reflexmindernde Schichten, würde bei jedem Glas- Luft Übergang durch Reflexion 4 % der transmittierten Lichtstärke verloren gehen. Moderne Fernoptiken besitzen eine hohe Anzahl von Linsen und damit durch viele Glas-Luft Übergänge. Durch gezielte Wahl der Beschichtungsmaterialien sowie der Schichtdicken, kann der Lichtverlust jeder Glas - Luft Fläche auf ca. 0.5% reduziert werden.

HDF Systeme

Ein Qualitätsmerkmal für Ferngläser ist die „HDF“ Bezeichnung . Bei diesen „High Definition Fluorit“ Systemen werden Gläser verwendet, die auf der einen Seite einen sehr großen Fertigungsaufwand benötigen, andererseits sich sehr positiv auf die Farbtreue des Bildes auswirken. Besonders deutlich wird der Effekt an kontraststarken Übergängen, wo Farbränder sehr stark vermindert werden.

Argon- bzw. Nitrogenfüllung

Ist das Fernglas einsatzbedingt starken Temperaturwechseln ausgesetzt, so kann kondensierte Feuchtigkeit aus der Luft einen Beschlag auf den inneren Linsenoberflächen verursachen. Durch das Befüllen der Systeme mit den Edelgasen Argon bzw. Nitrogen kann ein Anlaufen der Linsen im Inneren des Systems verhindert werden. Für die Langlebigkeit der Argonfüllung ist ein wasser- und luftdichtes System Voraussetzung.

Prismen

Ein oft diskutierter Aspekt bezüglich der Bildqualität eines Fernglases ist das verwendete Prismensystem. Hier wird hauptsächlich zwischen einem Porro- und einem Dachkant – Prismensatz unterschieden. Ferngläser mit einem Porro - Prismensatz besitzen in der Regel einen größeren Schärfentiefenbereich, bauen in der Regel etwas breiter, haben einen kleinen Versatz der Objektachse zur optischen Achse und werden besonders bei großen Objektivdurchmesser schwer und unhandlich. Dagegen erreicht ein Dachkant - Prismensystem nur mit einer speziellen und teuren Phasenkorrekturbeschichtung die geforderte Bildqualität, punktet allerdings durch schmale und handliche Bauform und geringerem Gewicht besonders bei großer Eintrittspupille.

 

 

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