Über Ferngläser

Der optische Aufbau

Objektiv, Umkehrsystem und Okular – das sind die wesentlichen Baugruppen in allen Optiken für Jagd. Jede Baugruppe ist für eine Funktion zuständig: Das Objektiv erzeugt ein Bild des beobachteten Objekts in der sogenannten Zwischenbildebene. Dieses Bild ist – wie bei jeder reellen optischen Abbildung – seitenverkehrt und kopfstehend.
Vor dieser Zwischenbildebene befindet sich daher das Umkehrsystem, das beim durchgehenden Licht Oben und Unten sowie Rechts und Links vertauscht. Dadurch entsteht ein seitenrichtiges und aufrechtes Bild. Bei Ferngläsern und Spektiven nutzt man hierfür Prismen, bei Zielfernrohren zusätzliche Linsen. Das Okular ist nichts anderes als eine Lupe und dient dem Auge zum Betrachten des Zwischenbildes.

Darstellung des Strahlengangs im Fernglaskörper.

Komplexer Aufbau

Theoretisch reicht je eine Sammellinse für Objektiv und Okular aus, allerdings wäre das Bildergebnis sehr unbefriedigend. Daher werden aufwendige Systeme aufgebaut, die zum Beispiel zehn Linsen pro Fernglasseite oder bis zu 17 Linsen bei Spektiven mit Zoom-Okularen enthalten.

Unterschiedliche Glasmaterialien mit verschiedenen Eigenschaften werden dazu kombiniert (u.a. hochwertige fluoridhaltige Gläser oder die Innovativen HT Gläser von Schott), um brillante, herausragende Bildergebnisse zu erzielen. Dazu tragen auch die vielen, im Hochvakuum auf alle Glasoberflächen aufgedampften Schichten bei – und natürlich extrem niedrige Toleranzen bei der Fertigung der Einzelteile und während der Montage.

Die Prismensysteme

Auch wenn Prismen „nur“ für das aufrechte Bild zuständig sind, spielen sie doch eine entscheidende Rolle für Gehäuseform und Bildhelligkeit des Fernglases. Zwei Systeme kommen zum Einsatz.

Porro- und Dachkant-Prismen

Ferngläser mit „Porro-Prismen“ sind in der Regel relativ breit, die Objektive sind meist weiter auseinander als die Okulare. Porro-Gläser wirken wie klassische „Feldstecher“.
Demgegenüber sind Modelle mit „Dachkant-Prismen“ schlanker gebaut, eintretender und austretender Lichtstrahl haben keinen oder nur einen sehr kleinen Versatz. Fast alle hochwertigen, modernen Ferngläser sind „Dachkant-Gläser“.

Links: Strahlengang in einem Fernglas mit Porro-Prismensystem.
Rechts: Strahlengang in einem Fernglas mit Dachkant-Prismensystem.

Genauigkeit Dachkant-Prismen

Deren „platzsparende“ Eigenschaft kommt dadurch zustande, dass beide „Dachseiten“ jeweils zweimal als Reflexionsfläche genutzt werden. Die Genauigkeit dieser beiden Planflächen und des 90°-Winkels zwischen ihnen ist daher sehr wichtig. Ebenso die sogenannte „Dachkante“: Sie muss exakt als scharfe Kante ausgebildet sein, jede Rundung führt unweigerlich zu Streulicht und Reflexen. Ein „Drüberstreichen“ mit dem Finger macht das Prisma unbrauchbar!

P-Belag

Für eine hohe Bildqualität müssen beide Dachflächen mit einer besonderen Beschichtung versehen werden. Dieser sog. „Phasenkorrekturbelag“, erstmals von ZEISS Ende der 80-er Jahre eingeführt, unterbindet wellenoptische Effekte („Phasenverschiebungen“), die sonst zu einer Verminderung der Detailauflösung führen würden. Alle Dachkant-Prismen von ZEISS besitzen heute diesen „P-Belag“.

Schmidt-Pechan-Prisma

Dachkant-Prismen werden üblicherweise in zwei Versionen eingesetzt: Die „Schmidt-Pechan“ Bauweise ist die kleinere Variante und erlaubt kürzere Baulängen, benötigt aber eine Spiegelschicht auf einer Oberfläche. Jeder Spiegel absorbiert jedoch einige Prozent des Lichtes, im Gegensatz zu der sogenannten „Totalreflexion“, die sonst innerhalb der Prismen stattfindet. Die Abbe-König-Systeme sind die größeren Systeme, aber mit Vorteilen bezüglich der Lichttransmission da sie ganz ohne Spiegel auskommen.

Das Schmidt-Pechan-Prisma ist sehr kompakt.

ZEISS Ferngläser mit Schmidt-Pechan-Prisma:

Abbe-König-Prisma

Geht es um maximale Bildhelligkeit, ist aber eindeutig die „Abbe-König-Variante“ zu bevorzugen. Dieses System ist aufwendiger und länger, benötigt aber keine Verspiegelung und führt zu helleren Bildern. Alle Ferngläser von ZEISS für den Dämmerungseinsatz besitzen Abbe-König-Systeme. Sie gelten zu Recht als die hellsten Gläser auf dem Weltmarkt. Das zeigt sich vor allem in den Victory HT Ferngläser, bei denen die Prismen zusätzlich aus extrem lichtdurchlässigem HT Glas angefertigt werden.

Dielektrische Spiegelschicht

In allen kompakten ZEISS Ferngläsern finden sich Schmidt-Pechan Systeme. Unterschiede liegen aber in der Art der Verspiegelung. Ein einfacher Silberspiegel schluckt immer einige Prozent Licht. Um diesen Mangel zu beheben, wurde ein spezieller „dielektrischer“ Spiegel entwickelt, der aus über 70 Schichten besteht und im Vakuum aufgedampft wird. Er ersetzt die sonst übliche, verlustbehaftete Silberbeschichtung und kommt damit den extrem hohen Transmissions-Eigenschaften der Abbe-König-Prismen schon recht nahe. Der Name „dielektrisch“ beschreibt das eingesetzte Material für die Beschichtung. Es ist elektrisch nichtleitend (= dielektrisch), im Gegensatz zu den üblichen metallischen Verspiegelungen.

ZEISS Ferngläser mit Abbe-König-Prisma:

„Ranking“ der Dachkant-Prismen bezüglich Helligkeit

Wenn es um maximale Lichtdurchlässigkeit geht, sind die üblichen Dachkantprismen
in folgender Reihenfolge zu sehen:

  1. Abbe-König Prisma aus HT-Glas („hellstes“ Prisma weltweit)
  2. Abbe-König Prisma aus normalem, optischem Glas
  3. Schmidt-Pechan Prisma mit dielektrischem Spiegel
  4. Schmidt-Pechan Prisma mit Silberspiegel

Porro-Prismen

Porro-Prismen sind gegenüber Dachkantprismen einfacher herzustellen, da die Genauigkeit für den 90° Winkel geringer und keine scharfe Dachkante notwendig ist. Sie kommen wie die Abbe-König-Systeme ohne Verspiegelung aus und bieten eine sehr hohe Transmission. Nachteilig sind allerdings Größe und Gewicht. Wasserdichte Gläser mit Innenfokussierung sind bauformbedingt ebenfalls nur schwierig umsetzbar.

Das Porro-Prisma ist einfacher herzustellen, aufgrund seiner Bauform aber recht groß und schwer.

Die bessere „dreidimensionale Beobachtung“ durch die weit auseinander stehenden Objektive wird in vielen Fällen zu Recht bezweifelt. Auf große Distanzen haben wenige Zentimeter zusätzlicher Objektivabstand sicher keinen erkennbaren Einfluss auf die Tiefenwahrnehmung.

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