Fernglas

Prismenfernglas.jpg | Querschnit durch ein Prismenfernglas.jpg

Ein Fernglas oder Feldstecher, genauer Prismenfernglas, ist ein optisches Gerät, durch das man entfernte Gegenstände vergrößert beobachten kann. Das Fernglas basiert in seiner Bau- und Wirkungsweise auf dem Linsenfernrohr.

Beschreibung

Ferngläser sind meist binokular, d. h. man kann mit beiden Augen gleichzeitig hindurchblicken, und sie enthalten Prismen, die durch Totalreflexion oder Spiegelschichten dafür sorgen, dass das betrachtete Bild seitenrichtig ist und aufrecht steht. Die Leistung wird durch zwei Zahlen angegeben, z. B. 7x50, d. h. 7-fache Vergrößerung und 50 mm Objektiv-Durchmesser. Der Quotient aus Objektivdurchmesser und Vergrößerung bestimmt die Helligkeit des Bildes (je größer, desto heller); siehe Austrittspupille. Meist ist auch das Sehfeld angegeben, entweder in Grad oder als Abschnitt auf 1.000 m Entfernung. Das Sehfeld hängt neben der Vergrößerung auch von der Bauweise der Okulare ab.

Aufbau

Fundamentale Bauformen

Fernglas(alt).JPG | Konstruktionszeichnung eines Prismendoppelfernrohres.jpg, 1897]] Das rechts dargestellte Glas ist ein Porroprismenglas (nach Ignazio Porro). Man erkennt es an dem versetzten Gehäuse, in dem das Porroprisma den Lichtweg umkehrt. Als moderne Alternative werden Gläser auch als Dachkantprismengläser gebaut. Das Dachkantprisma erlaubt eine schlanke, lineare Bauweise und kann wasserdicht gefertigt werden. Allerdings erfordert ein Dachkantprisma höhere Fertigungspräzision, so dass diese Gläser teurer sind. So sind bei vergleichbaren Preisen die Porroprismengläser oft besser. Durch den etwas weiteren Abstand der Gläser erscheint das Bild bei Porroprismengläsern meist etwas räumlicher und ist daher angenehmer in der Beobachtung.

Neuerdings werden auch Gläser mit Hohlspiegeln in der Form eines Schiefspieglers hergestellt.

Ein Opernglas ist ein handliches Fernglas mit niedriger Vergrößerung (2-3 fach), das zum Beispiel von Theaterbesuchern verwendet wird. Die Optik ist vom Typ des Galileifernrohrs.

Bei Ferngläsern mit hohen Vergrößerungen werden zunehmend elektronische Stabilisatoren eingesetzt, die bei der Beobachtung Unschärfen durch das sonst störende Händezittern bei der Freihandbeobachtung vermindern oder Vibrationen an Bord von Schiffen u. ä. unterdrücken. Canon war bei dieser auch aus Camcordern bekannten Technologie Vorreiter mit dem Image Stabilizer (IS)-System. Bei Nikon nennt sich diese Bildstabilisierung StabilEyes. Zeiss verwendet eine aufwändige Konstruktion, die mittels Kardangelenk und einer Wirbelstrombremse rein mechanisch die Bildstabilisierung erreicht. Fuji verwendet Stellmotoren und Beschleunigungssensoren. Opernglas.jpg

Ferngläser mit variabler Vergrößerung

Analog zu einäugigen Fernrohren werden auch Ferngläser mit variabler Vergrößerung („Zoom-Ferngläser“) angeboten. Die besondere Schwierigkeit bei zweiäugigen Ferngläsern besteht hierbei in der Synchronisation der Vergrößerung auf beiden Seiten. Diese erfolgt über eine mechanische Kopplung, meist in Form eines biegsamen Metallstreifens, der in einer Schiene entlang der Okularbrücke (welche auch die synchrone Fokussierung über den Mitteltrieb ermöglicht) stauchungssicher geführt wird. Die Einstellung der Vergrößerung erfolgt zumeist über einen Hebel neben einem der Okulare, der über die erwähnte Kopplung sowie eine Art Schneckengetriebe Linsengruppen in beiden Okularen verschiebt.

Gegenüber Ferngläsern mit fester Vergrößerung besitzen Zoom-Ferngläser mehr Linsen und damit, besonders bei preiswerteren Modellen, auch höhere Lichtverluste sowie stärkere störende Farbsäume. Ferner ist das Sehfeld aufgrund der längeren Bauweise des Okulars meist deutlich kleiner.

Leistungs- und Qualitätsbeurteilung

Theoretische Kenngrößen

Aus der Vergrößerung V und dem Objektivdurchmesser D/mm ergibt sich zunächst die Austrittspupille AP und die geometrische Lichtstärke LS des Fernglases gemäß

$\mathit{AP}=\frac{D}{V}\textrm{ ,\qquad}
LS=\frac{{(D/\mathrm{mm})}^2}{V^2}\,$

Anschaulich ist LS die Fläche der Austrittspupille in Einheiten von π/4 mm². Die Austrittspupille ist das reelle Bild der Öffnung durch das Okular und als heller Lichtkreis vor dem Okular schwebend erkennbar, wenn man das Fernglas in einigem Abstand vom Auge hält. Grundsätzlich gilt also: Je größer die Austrittspupille, umso heller das Bild. Ist AP jedoch größer als die Pupille des menschlichen Auges (ca. 6-8 mm beim dunkeladaptierten jugendlichen Auge), so wird nicht alles Licht genutzt. Auf der anderen Seite wird das Bild bei AP unter 2 mm selbst bei hellem Sonnenschein merklich dunkler und kontrastärmer. Zudem wachsen mit der Vergrößerung die Anforderungen an die Qualität der Optik und damit auch der Preis. Somit liegt die sinnvolle Vergrößerung eines Fernglases mit 50 mm Objektivdurchmesser für die meisten Anwendungen zwischen 7- und 25-fach. Fernglas-Pilsak.jpg

Die geeignete Objektivgröße und Vergrößerung hängt vom vorgesehenen Verwendungszweck ab. Als Allround-Fernglas (z. B. für Wanderungen) sind leichte Ferngläser zwischen 7x20 und 10x40 verbreitet, während für hobby-astronomische Zwecke Gläser ab 7x50 oder 10x50 und darüber besser geeignet sind. Für Spezialanwendungen (z. B. professionelle Astronomie oder Ornithologie) gibt es Ferngläser mit Objektivdurchmesser von 100 mm und mehr sowie Vergrößerungen bis zu 80-fach, wofür natürlich ein geeignetes Stativ erforderlich ist. Meist sind diese Ferngläser aus Gewichts- und Kostengründen monokular ausgeführt und werden dann als Spektiv bezeichnet.

Ferner ist das Sehfeld bzw. der Sehwinkel von Bedeutung, da es den sichtbaren Ausschnitt aus dem Objekt darstellt. Allgemein gilt: Je höher die Vergrößerung, desto kleiner das Sehfeld. Doch auch die Bauweise hat Einfluss auf die Sehfeldgröße. Ein gutes 10-fach-Großfeldfernglas hat ein Sehfeld von ca. 120 m und mehr auf 1.000 m Entfernung.

Qualität der Optik

Zur Beurteilung der Qualität eines Fernglases schaut man zuerst von vorn in das Glas hinein. Dabei werden Staubablagerungen und Beschlag durch Trübung sichtbar. Anschließend schaut man mit einem gewissen Abstand von hinten durch die Okulare gegen einen hellen Hintergrund und beobachtet die Ausformung der Austrittspupille. Sie sollte rund und gleichmäßig auf beiden Seiten sein. Um die Parallelität zu prüfen, schaut man sich mit dem Glas eine weit entfernte senkrechte und waagerechte Grenzlinie an. Dabei schließt man immer kurz die Augen, dabei sieht man ob die Abbildung parallel ist, ehe das Gehirn die Teilbilder übereinander legt.

Die abschließende Beurteilung der Abbildungsleistung macht man an einer punktförmigen Lichtquelle, am besten an einem Stern, den man in der Bildmitte betrachtet. Jede Abweichung von der Punktform bedeutet einen Fehler. Wobei man nur bei sehr teuren Gläsern ein sauberes Bild am Stern erwarten darf. Im Randbereich zeigen die meisten Ferngläser ein mehr oder weniger verzerrtes Bild des Sterns. Dies ist eine Folge der optischen Gesetze und auf die Bauart der Okulare zurückzuführen.

Bei sehr hohen Vergrößerungen ab ca. 30x, ist die Verwendung teureren Glases mit sehr geringer Dispersion sinnvoll, um Farbsäume durch chromatische Aberration zu vermeiden. Nikon nennt dies z. B. ED-Glas, bei Zeiss heißen sie FL-Gläser.

Hersteller

Ferngläser werden von allen großen Optikunternehmen angeboten. Ein breites Angebot findet sich bei: Canon, Nikon, Olympus, Swarovski, Konica Minolta, Leica, Zeiss, Docter (ehemals Carl Zeiss Jena), Steiner, Optolyth, Bresser, Eschenbach, Fuji, Kowa, ML&T u. a.

Zitat

Sie gab mir ihr Opernglas. Allein, wenn man an die Wirklichkeit der Dinge glaubt, gibt der Gebrauch eines künstlichen Mittels, sie sich zeigen zu lassen, nicht das äquivalente Gefühl ihrer Nähe. – Marcel Proust (Im Schatten der jungen Mädchen, ISBN 3-51857875-8, S. 25)

Weblinks

Optisches Instrument

Gourt Home::Gourt :: Fernglas