Das kleine Optik-ABC

Lernen Sie die Welt der Optik kennen

  • Advanced Optics System (AOS)

     

    Zum Bau von Optik mit höchster Abbildungsqualität und Leistung benötigte man bislang Glasarten mit optischen Eigenschaften, die nur durch Zusatz von Blei, Arsen oder anderen Zuschlagsstoffen erreicht wurden.

     

    Diese Zusätze haben eine hohe spezifische Dichte und die Ferngläser, vor allem die Modelle mit hoher Vergrößerung und damit hoher Dämmerungsleistung sind entsprechend schwer. Hier galt es, neue Lösungen zu finden. Schott Glas in Mainz, einem Unternehmen der Carl-Zeiss-Stiftung und weltgrößter Spezialglashersteller, gelang es nach jahrelanger intensiver Zusammenarbeit mit den ZEISS Optik-Wissenschaftlern, arsen- und bleifreie Glasarten herzustellen, die über die erforderlichen optischen Eigenschaften für Systeme höchster Abbildungsqualität verfügen. Die neuen Schott Gläser sind deutlich leichter und bei ihrer Verarbeitung ist keine Entsorgung umweltbelastender Stoffe erforderlich. Dieser Erfolg bildete die Grundlage für das Advanced Optics System (AOS) von ZEISS , das zu neuen optischen Systemen in hervorragender Qualität geführt hat.

  • Augenweite

     

    Die Augenweite ist die Distanz zwischen den Mittelpunkten der Augenpupillen des Beobachters. Es ist wichtig, die Augenweite des Fernglases exakt auf den Abstand der beiden Augen einzustellen, damit man genau entlang der optischen Achsen beobachten kann. Die Restbildfehler der Optik sind dabei am geringsten.

  • Austrittspupille

     

    Die Austrittspupille (aus einigem Abstand im Okular des Fernglases/Zielfernrohres als helles Scheibchen sichtbar) ist für das Dämmerungssehen von Bedeutung, denn von ihrer Größe hängt im Wesentlichen die Bildhelligkeit im Auge ab. Voraussetzung ist, dass die Pupille Ihres Auges so groß wie die Austrittspupille oder größer ist.

     

    Sie wird errechnet, indem man den Objektivdurchmesser durch die Vergrößerung dividiert.

    BEISPIEL: Ein Fernglas 8x56 besitzt eine Austrittspupille von 7 mm. Das entspricht übrigens der maximalen Pupillenöffnung des menschlichen Auges.

     

    HINWEIS:
    Die Austrittspupille muss immer kreisrund, scharf begrenzt und gleichmäßig hell sein. Zeigen sich Schatten, so ist dies ein Indikator für mindere Qualität.

  • Bildstabilisierung (S)

     

    Das ZEISS ClassiC 20x60S und das DesignSelection Mono 20x60S verfügen über eine einzigartige Bildstabilisierung – zum ersten Mal bei ZEISS. Das System kompensiert das Zittern der Hände und ermöglicht so eine 20fache Vergrößerung, ohne dass dabei ein Stativ eingesetzt werden muss.

  • Dichtheit (ISO-Norm)

     

    Hier unterscheidet man "spritzwasserdicht" und "wasserdicht". "Spritzwasserdicht" bedeutet, dass man das betreffende Gerät dem Regen aussetzen kann, ohne dass Feuchtigkeit, die die Optik unbrauchbar macht, ins Innere gelangt.

     

    "Wasserdicht" weist auf gesteigerte Dichtheit hin, die keinen Austausch der Atmosphäre im Inneren des Gerätes mit der Umgebung zulässt. Wichtig ist, dass die Prüfung nach der Norm für die Umweltprüfung von optischen Geräten ISO 9022-8 durchgeführt wird. Carl Zeiss wendet diese Norm nicht nur für die Dichtheitsprüfung, sondern auch für andere Umweltprüfungen, wie Kälte/Wärme etc. an. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass sich Carl Zeiss auch an die Norm DIN 58 386 hält, die eine maximale Abweichung von den Angaben (z. B. in Broschüren) bei der "Vergrößerung", bei "Objektivdurchmessern" und bei "Sehfeldparametern" zulässt.

  • Dämmerungszahl,
    Dämmerungsleistung

     

    Für die Leistungsfähigkeit bei schwachem Licht gibt die Dämmerungszahl Vergleichswerte. Sie errechnet sich, indem man die Vergrößerung mit dem Objektivdurchmesser multipliziert, und aus dem Ergebnis die Wurzel zieht.

     

    Bei einem 7x42 Fernglas liegt die Dämmerungszahl somit bei 17,2 - dem Minimum für eine ausreichende Detailerkennung bei schwachem Licht - und bei einem 8x56 Fernglas liegt die Dämmerungszahl bei 21,2. Zum Vergleich: Ein Fernglas 8x30 besitzt auf der anderen Seite eine Dämmerungszahl von 15,5 und ist deshalb weniger für das Sehen bei schwachen Lichtverhältnissen geeignet.

     

    HINWEIS:

    Die Dämmerungszahl ist nur ein Parameter unter vielen, über die wirkliche Bildqualität sagt sie nichts aus. Diese ist der ausschlaggebende Faktor bei der Detailerkennung in der Dämmerung (Dämmerungsleistung). Bei der Dämmerungsleistung entscheiden im Wesentlichen Eigenschaften wie eine möglichst hohe Transmission, geringe Falschlichtanteile, ein hoher Kontrast und eine möglichst hohe Auflösung. Nur wenn diese Anforderungen alle gleichzeitig erfüllt werden, kann die Dämmerungszahl zur Messung der Dämmerungsleistung bei einem Fernglas eingesetzt werden.

  • Falschlicht

     

    Es entsteht durch Reflexe, die von Gehäuse, Linsenrändern und Linsenfassungen sowie anderen Bauteilen herrühren. Und es führt durch Überlagerung mit dem Bild u.a. zu deutlich verringerter Bildbrillanz.

     

    Bei ZEISS Ferngläsern und Spektiven wird das Falschlicht durch zahlreiche Maßnahmen so gering wie möglich gehalten. Dazu gehört nicht nur die sorgfältige Auswahl der Glasarten und eine spezielle Behandlung der Gehäuseinnenoberfläche oder das Ablackieren von Linsenrändern. Auch die Fassungen und Prismenstühle bzw. die Umkehrsysteme bei Ferngläsern/Zielfernrohren werden speziellen Verfahren unterzogen, damit das Falschlicht möglichst unter 2% gedrückt wird.

  • Fokussiermechanismus

     

    Ferngläser müssen auf die unterschiedlichen Beobachtungsentfernungen scharf gestellt werden. Sie benötigen einen Fokussiermechanismus - sogenannte "Fix-Fokus-Ferngläser", der diese Einstellmöglichkeit nicht bietet und somit nicht zu empfehlen ist. Man unterscheidet folgende Arten von Fokussiermechanismen:

     

    EINZELTRIEB (ET):

    Auch Einzel-Okulareinstellung genannt: vorzugsweise für Ferngläser mit niedriger Vergrößerung (7-fach bis 8-fach) für den Wassersport und den Behördenbereich, bei denen an beiden Okularen die Schärfe eingestellt werden muss. Diese Ferngläser sind für alle Einsatzbereiche, bei denen auf stark unterschiedliche Entfernungen in mehr oder weniger schnellem Wechsel beobachtet wird, wenig geeignet.*

     

    MITTELTRIEB:

    Hier erfolgt die Schärfeneinstellung über ein zentrales Triebrad, das auf beide Fernglashälften wirkt. Je nach Konstruktion werden dabei beide Okulare (Okularfokussierung über Mitteltrieb), beide Objektive (Objektivfokussierung über Mitteltrieb) oder innen liegende Linsen (Innenfokussierung) bewegt. Wichtig ist, dass bei diesen Ferngläsern auch ein Dioptrienausgleich – meist in der rechten Fernglashälfte – vorhanden ist, damit ggf. unterschiedliche Fehlsichtigkeiten beider Augen ausgeglichen werden kann.

     

    * Die Aussage: "Einmal einstellen – immer scharfes Bild" gilt nur sehr eingeschränkt – je älter der Beobachter ist, um so stärker ist die Einschränkung.

  • Fungus

     

    Sehr gefürchtet ist bei optischen Geräten der Befall mit Fungus. Hierbei handelt es sich um Schimmelpilze, die sich auf den Glasoberflächen netzartig ausbreiten und durch Stoffwechselprodukte zu einer bleibenden Trübung und damit Beschädigung der Optik führen.

     

    Alle Ferngläser und Zielfernrohre von ZEISS sind mit einem eingebauten Schutz gegen Fungus-Wachstum ausgestattet. Insbesondere in den Tropen empfiehlt es sich, die Geräte möglichst an einem trockenen und/oder kühlen Ort aufzubewahren.

  • Galilei Fernrohr

     

    Beim Galilei Fernrohr (benannt nach dem Astronomen Galileo Galilei, 1564-1642) wird eine Sammellinse als Objektiv und eine Zerstreuungslinse als Okular verwendet.

     

    Das Galilei Fernrohr liefert ohne Umkehrsystem ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild. Aus seinem Aufbau ergibt sich, dass es keine Zwischenbildebene hat und seine Austrittspupille in der Okularlinse liegt. Deshalb sind hier Brillenträgerokulare – sie bieten mit und ohne Brille das volle Sehfeld – nicht möglich. Galilei Fernrohre sind in der Vergrößerung auf max. 4x beschränkt und werden deshalb vorzugsweise für Theatergläser verwendet. Das Theaterglas Diadem von ZEISS war ein Fernglas mit Umkehrprismen und basierte auf dem Kepler Fernrohr.

  • Geometrische Lichtstärke

     

    Als Maßzahl für die Bildhelligkeit dient die geometrische Lichtstärke.

     

    Berechnet wird sie als "Quadrat der Austrittspupille". So hat ein 10x40 Fernglas eine geometrische Lichtstärke von 16 – das Mindestmaß für ausreichende Bildhelligkeit in der Dämmerung - und ein 8x56 Fernglas eine von 49. Zum Vergleich: Ein 8x30-Glas hat eine geometrische Lichtstärke von 14,1 und ist damit für Beobachtungen in tiefer Dämmerung ungeeignet.

     

    HINWEIS:

    Die geometrische Lichtstärke kann nur als Anhaltspunkt dienen, denn sie sagt über die Abbildungsqualität, die die Bildhelligkeit maßgeblich beeinflusst, nichts aus!

  • Gummiarmierung (GA)

     

    Die Gummiarmierung des Fernglasgehäuses dient in erster Linie dem Schutz der Oberfläche und der Geräuschdämpfung. Die Gummiarmierung hat keinen (positiven) Einfluss auf die Dichtheit des betreffenden Fernglases.

  • Kepler Fernrohr

     

    Das Kepler Fernrohr (benannt nach dem Astronomen Johannes Kepler, 1571-1630) besteht im einfachsten Fall aus einer Sammellinse als Objektiv und einer zweiten Sammellinse als Okular.

     

    Das Objektiv entwirft ein kopfstehendes und seitenverkehrtes Bild in der Zwischenbildebene. Mit Kreuzliniengittern kann der Abstand geschätzt werden oder es können Daten z. B. von einem Kompass oder Entfernungsmesser angelegt werden. Weil das Bild verkehrt herum und umgekehrt ist, benötigt das Kepler Teleskop ein Umkehrsystem (Prismen oder Linsenelemente), wenn es zur Erdbeobachtung eingesetzt wird. Alle modernen Ferngläser und Zielfernrohre sind Kepler Teleskope.

  • Kontrast (Kontrastübertragungsfunktion, MTF)

     

    Ganz wichtig für die Bildqualität ist die Kontrastwiedergabe, denn sie entscheidet darüber, ob Objektdetails noch erkennbar sind oder nicht.

     

    Sie wird als "Kontrastübertragungsfunktion" oder "Modulation Transfer Function" (MTF) gemessen und gibt Aufschluss darüber, wie wirklichkeitsgetreu die betreffende Optik die Helligkeitsverhältnisse (Kontraste) wiedergibt. Dabei ist von großer Bedeutung, dass die betreffende Optik nicht nur grobe Objektdetails mit hohem Kontrast abbildet. Deshalb sind die Ferngläser und Zielfernrohre von ZEISS, die in der Dämmerung eingesetzt werden, so ausgelegt, dass sie an der Auflösungsgrenze des Auges immer noch einen Kontrast von 20% und mehr bieten.

  • MC Mehrschichtvergütung

     

    MC steht für eine hochqualitative Mehrfachbeschichtung, die entsprechend der Optik bei allen Glas-Luft-Oberflächen bei den Diafun Ferngläsern und den ZM/Z Zielfernrohren zum Einsatz kommt.

  • Nahbereich

     

    Eine kurze Naheinstellung z.B. ab 2 m erschließt dem Beobachter völlig neue Seherlebnisse und faszinierende Bilder von Schmetterlingen, Libellen oder farbenprächtigen Blüten – hautnah und formatfüllend.

     

    Bei Zielfernrohren werden Objektive normalerweise auf einen Bereich von 100m eingestellt, der "Nahbereich" (Tiefenschärfe) hängt von der eingesetzten Leistung ab. Oszilloskope mit variabler Leistung ermöglichen den Wechsel zu einer niedrigen Leistung, womit die Tiefenschärfe verstärkt wird.

  • Objektivdurchmesser

     

    Um Farbsäume auf ein Minimum zu reduzieren, verwendet Zeiss hauptsächlich zwei Objektivarten bei seinen Ferngläsern.

     

    • Der Achromat hat bereits eine sehr gute Farbkorrektur – am Sehfeldrand bleiben jedoch – insbesondere bei großen Kontrasten – geringe Farbsäume sichtbar (sekundäres Spektrum).
    • Der Superachromat liefert eine sehr gute Farbkorrektur, sein zweites Spektrum ist aber nur halb so groß wie das des Achromaten.

     

    Objektive vom Typus "Superachromat" werden auch als "Fluorit-Objektive", "ED", "HD" oder "EDX" bezeichnet.

  • Objektive (Achromat, Superachromat)

     

    Die zweite Zahl der Kenndaten, zum Beispiel 56, bezeichnet den Objektivdurchmesser in Millimetern. Er ist ein Maß für die Lichtmenge, die in das Fernglas/Zielfernrohr eintreten kann.

     

    Für die Beobachtung bei Tag ist bei 8x ein Objektivdurchmesser von 20 mm ausreichend. In der Dämmerung sollte das Objektiv von dem noch vorhandenen Licht soviel wie möglich aufnehmen und das erreicht man nur mit einem großen Durchmesser.

  • Okulare

     

    Man unterscheidet bei Ferngläsern zwischen Standard-Okulare und Brillenträgerokulare. Standard-Okulare haben einen Augenabstand – Abstand der Austrittspupille vom letzten Linsenscheitel des Okulars – von ca. 9 mm, damit die Austrittspupille in die Augenpupille des Beobachters gebracht werden und man so das volle Sehfeld überblicken kann.

     

    Brillenträgerokulare haben im Normalfall einen Augenabstand von min. 15 mm und max. 20mm, damit man auch mit Brille das volle Sehfeld überblicken kann. Übrigens: Die Erfindung der Brillenträgerokulare wurde 1958 mit dem ZEISS Fernglas 8x30B Porro durch Horst Köhler für den zivilen Markt eingeführt.

     

    Sowohl Standard-Okulare als auch Brillenträgerokulare sind mit Standard-Sehfeld oder Weitwinkel-Sehfeld (WW) verfügbar. Charakteristisch ist hier das okularseitige Sehfeld, das beim Weitwinkelokular gleich oder größer 60° sein muss (SFOkular = SFm@1000m x Vergrößerung / 17,5 ).

     

    Übrigens: Die Weitwinkelokulare wurden 1919 von Heinrich Erfle bei Carl Zeiss erfunden.

  • PD

     

    PD ist der Abstand zwischen der Austrittspupille und dem letzten Linsenscheitel.

  • Phasenkorrekturbelag

     

    Bei Ferngläsern mit Dachkantprismen (Abbe-König und Schmidt-Pechan) kommt es durch Interferenzeffekte zu einer Reduzierung des Auflösungsvermögens.

     

    Das ist insbesondere bei hoher Vergrößerung und einer kleinen Austrittspupille der Fall. Durch Aufdampfen eines "Phasenkorrektur-Belages" (P-Belag) auf die Dachflächen wird dies verhindert und so die Detailauflösung gesteigert. Alle ZEISS Ferngläser mit Dachkantprismen sind mit dieser Phasenkorrektur ausgestattet.

  • Prismensystem

     

    Es gibt vier Arten von Umkehrprismen, durch die das Design der ZEISS Ferngläser bestimmt wird.

     

    1. Porro 1: Breit gebaute Ferngläser mit niedriger Bauhöhe, z.B. Marine 7x50B/GA
    2. Porro 2: Verwendung beim monokularen und binokularen 20x60S Fernglas
    3. Schmidt-Pechan: Kompakte Ferngläser, z.B. alle Taschenferngläser von Carl Zeiss
    4. Abbe-König: Lange, schlanke Ferngläser, z.B. Victory 8 x 56 B T*

     

    Der generische Begriff zur Beschreibung der Pechan und Abbe-König Prismen lautet Dachkantprismen.

  • Sehfeld

     

    Das Sehfeld eines Fernglases gibt an, wie viel Meter z.B. von einem Waldrand bei einer Entfernung von 1000 m gleichzeitig gesehen werden können. Die Angabe lautet daher in "Meter auf 100 m".

     

    Es wird auch der Begriff "Sehfeld-Durchmesser" verwendet, wenn das Sehfeld eine runde Form hat. Je höher die Vergrößerung ist, desto kleiner wird in der Regel das Sehfeld. Spezielle Weitwinkel-Okulare (Ww) liefern bei Ferngläsern ein größeres Sehfeld.

  • Spektiv

     

    Spektive sind hoch vergrößernde Fernrohre für die Erdbeobachtung. Bei manchen sind die Gehäuse teleskopartig ausziehbar – sogenannte Ausziehfernrohre – die Mehrzahl hat jedoch starre Gehäuse.

     

    Hier sind dann in der Regel Modelle mit Gerade- und Schrägeinblick verfügbar. Zum Teil ist – wie bei den Spektiven DiaScope 65 T* FL und 85 T* FL – zwischen fest vergrößernden und Vario-Okularen wählbar. Übrigens: Genau so wichtig wie die Abbildungsqualität des Spektives ist die Stabilität des Stativs und die Gängigkeit des zugehörigen Videokopfes.

  • Stickstoff-Füllung (N2-Füllung)

     

    Optische Geräte werden mit trockenem Stickstoff (N2) – die Atmosphäre der Erde besteht zu ca. 76 Gew.-% daraus – gefüllt, um den Einbau von Feuchtigkeit und damit das Beschlagen der Optik von innen zu verhindern.

     

    Die Stickstoff-Füllung hat darüber hinaus den Vorteil, dass sich Fungus (Schimmelpilze, die die Optik unbrauchbar machen) nicht entwickeln kann. Die Stickstoff-Füllung ist aber nur dann sinnvoll, wenn die Dichtheit des Gerätes so gut ist, dass z.B. durch Druck- oder Temperaturschwankungen kein Austausch mit der Umgebungsatmosphäre stattfinden kann.

  • Transmission

     

    Sie ist die Lichtmenge in %, die von der Optik durchgelassen wird. Hierbei ist nicht nur wichtig, dass sie möglichst hoch ist – 90% sind bei Ferngläsern von ZEISS der Standard.

     

    Ihr Maximum muss auch, besonders für dämmerungstaugliche Ferngläser, im richtigen Spektralbereich liegen. Da das Auge in der Dämmerung zunehmend blauempfindlich wird, deutet ein bei Tag gelb- oder rosagefärbtes Bild auf geringe Transmission im blauen Spektralbereich und damit auf schlechte Detailerkennbarkeit in der Dämmerung hin.

  • T* Mehrschichtvergütung

     

    Die mit einer einfachen Beschichtung der Linsen/Prismen erzielbare Verbesserung der Bildqualität ließ sich durch das Aufbringen von mehreren differenzierten Schichten nochmals steigern.

     

    Mit der Carl Zeiss T*-Mehrschichtvergütung (T*), die heute fast alle ZEISS Ferngläser und Zielfernrohre haben – die entspechenden Modelle sind mit T* gekennzeichnet – wird ein Höchstmaß an Lichtdurchlässigkeit und Kontrastwiedergabe über den gesamten Spektralbereich erzielt.

  • Vergrößerung

     

    Die erste Zahl, z. B. 8x, steht für die Vergrößerung. In der Praxis bedeutet das, dass Sie einen Gegenstand 100 m entfernt sehen, wie wenn sie ihn mit bloßem Auge aus einer Entfernung von 12,5 m betrachten. In anderen Worten erscheint der Gegenstand 8fach näher.

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