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Prismenfernglas
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Ein Prismenfernglas, kurz Fernglas oder auch Feldstecher genannt, ist ein optisches Gerät, durch das man entfernte Gegenstände vergrößert beobachten kann. Das Fernglas basiert in seiner Bau- und Wirkungsweise auf dem Linsenfernrohr.
Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung
Ferngläser sind meist binokular, d. h. man kann mit beiden Augen gleichzeitig hindurchblicken. 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
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, während Ferngläser sonst auf dem Kepler-Fernrohr basieren.
Bei Ferngläsern mit hohen Vergrößerungen werden zunehmend elektronische Stabilisatoren eingesetzt, die bei der Beobachtung Unschärfen durch das sonst störende Händezittern bei der Freihandbeobachtung vermindern können. Canon verwendet eine Technik ähnlich wie bei Camcordern, das System ist als Image Stabilizer bekannt (IS). Bei Fujinon ging man mit den Technostabi-Gläsern den Weg einer elektromechanischen Neuentwicklung, um das System auch auf See- und Landfahrzeugen einsetzen zu können. Zeiss verwendet eine aufwändige Konstruktion, die mittels Kardangelenk und einer Wirbelstrombremse rein mechanisch die Bildstabilisierung erreicht. Fujinon-Stabiscopes wiederum verwenden ein Gyroskop, dadurch ist dieses System auch an Bord von Hubschraubern einsetzbar.
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 (in mm) ergibt sich der Durchmesser der Austrittspupille AP der Optik:
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.
Weitere Kenngrößen sind die Dämmerungszahl DZ und die geometrische Lichtstärke LS. Diese Werte sind rein hypothetische Werte, da sie nicht angeben aus welchem Material die Linsen sind. bzw. mit welcher Güte sie gefertigt werden. Die Dämmerungszahl DZ ergibt sich aus Vergrößerung und Objektivdurchmesser, die geometrische Lichtstärke LS entspricht dem Quadrat des Durchmessers (in mm) der Austrittspupille:
bzw. 
Wichtig für die Dämmerungsleistung ist neben den rein rechnerischen Kennwerten die Transmission des Fernglases. Die Transmission gibt an, wieviel Prozent der einfallenden Lichtenergie nach Passieren der Optik das Okular verlassen. Ferngläser von höchster Qualität erreichen dabei Werte von 80 bis über 90 Prozent.
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 Justierung der beiden Optiken zueinander zu prüfen, schaut man sich mit dem Glas eine weit entfernte senkrechte und waagerechte Grenzlinie an. Schließt und öffnet man dabei die Augen, kann man feststellen, ob sich die beiden Teilbilder ohne Anstrengung der Augen zu einen einzigen Bild kombinieren lassen. Vor allem Gläser der unteren Preiskategorien kommen mitunter aus Kostengründen mit fehlerhafter Justierung in den Handel.
Ein weiteres Kriterium ist die Farbneutralität des Glases. Diese lässt sich leicht durch Betrachten von hellen weißen Flächen beurteilen. Es darf dabei kein Grün- oder Braunstich des Bildes zu sehen sein, was auf die Verwendung von minderwertigem Glas hinweisen würde.
Die abschließende Beurteilung der Abbildungsleistung macht man an einer punktförmigen Lichtquelle, am besten an einem hellen Stern, den man in der Bildmitte betrachtet. Abweichungen von der Punktform deuten auf Fehler der Optik hin, wobei aber nur bei sehr hochwertigen Gläsern ein nahezu perfektes Abbild des Sterns erwartet werden kann. Im Randbereich zeigen die meisten Ferngläser wegen der sphärischen Aberration ein mehr oder weniger verzerrtes Bild des Sterns, was im praktischen Einsatz normalerweise keine Beeinträchtigung darstellt.
Eine große Rolle für die Bildqualität spielt die Vergütung der Optik. Die Vergütung reduziert die Reflexionen an den Glas-Luft-Grenzflächen und verbessert deutlich die Detail- und Kontrastwiedergabe. Bei höherwertigen Gläsern sind verschiedene Arten der Mehrfachvergütung Standard, die die Reflexivität des Glases in mehreren Wellenlängenbereichen reduzieren.
Bei sehr hohen Vergrößerungen (ca. ab dreißigfach), 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, Pentax, Swarovski, Leica, Zeiss u. v. a.
Literatur
- Zeitschrift test der Stiftung Warentest, Ausgabe September 2006 mit Testergebnisse zu mehreren Ferngläsern.
- Himmelsbeobachtungen mit dem Fernglas. Eine Einführung für Sternfreunde, ISBN 381711463X
- Klaus-Dieter Linsmeier: Fernoptik in der Naturbeobachtung. Funktion, Anwendung und Herstellung von Ferngläsern, Teleskopen und Zielfernrohren, ISBN 3-478-93215-7
- Hubertus Schröder: Jagd-Optik - Nutzen, Gebrauch, Pflege, ISBN 3-7888-0850-0
Weblinks
| <imagemap>-Fehler: Bild ist ungültig oder nicht vorhanden | Commons: Prismenfernglas – Bilder, Videos und/oder Audiodateien |
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