Fernglas Lexikon

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.

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 Falsch-licht auf die letzte Linsenfläche einfallen kann.

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. 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, wobei zum Beispiel MINOX die größte Palette an mit asphärischen Linsen ausgestatteten Ferngläsern ausweist: Kennzeichen einer die Bildqualität auch in den Randbereichen steigernder Technologie!

Fernglas Prinzip Bild 2

Fernglas Prinzip Bild 1

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. Einige Firmen haben sich für den im Flugzeug- und Motorenbau bewährten und zugleich hoch belastbaren Werkstoff Aluminium entschieden. In einem solchen Gehäuse sind die optischen Systeme staubsicher, bei manchen zudem luft- und wasserdicht 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. Hochwertige Ferngläser 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.

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 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.