Technisches zu Monokularen

In dem folgenden Text werden technische Daten und Details zu Ferngläsern/Monokularen erklärt:

Fernglas-Lexikon

Minox' Virtueller Fernglasbaukasten (auch für Monokulare!)

Technical Details about Monoculars

The following text gives some information and technical data on binoculars/monoculars:

Minox's Virtual Binocular Construction Kit (for Monoculars, too!)

Specifications

Jedes Fernglas, Fernrohr oder Monokular ist mit einigen Werteangaben beschriftet: z.B. 6x30, 8x21 oder 12x30.
Die 6 bzw. 8 steht für die Vergrößerung und die 21 bzw. 30 für den Objektivdurchmesser.

Vergrößerung

Die erste Zahl der Kenndaten, z.B. die 6, gibt normalerweise die Vergrößerung an. Dies ist der Faktor, um den das Objekt näher und damit größer gesehen wird.

In der Praxis bedeutet dies, dass man ein Schild, ein Haus oder eine Bühne, welche beispielsweise 60 Meter entfernt sind, so sieht, als ob diese nur 10 Meter entfernt wären. Dies basiert auf der Tatsache, dass Ferngläser, Fernrohre usw. immer eine Sehwinkelvergrößerung verursachen. Für einen Einsatz in verschiedenen Bereichen empfiehlt sich eine 7fache oder 8fache Vergrößerung, da sich mit steigender Vergrößerung die Handunruhe des jeweiligen Beobachters bemerkbar macht und das Bild verwackeln würde.
Die Vergrößerung eines Fernglases lässt sich bestimmen, indem man den Objektivdurchmesser durch die gemessene Austrittspupille (am sehbarer Lichtfleck im Okular) teilt.

Objektivdurchmesser

Die zweite Zahl gibt den Objektivdurchmesser in Millimetern an, in unserem Fall: 30mm. Er gibt die Fläche an, durch die das Licht in das Fernglas gelangt. Je größer diese ist, desto mehr Licht kann in das Fernglas eintreten. Dieser Effekt ist insbesondere in der Nacht, in der Dämmerung und bei schlechten Lichtverhältnissen wie z.B. Nebel, Nieselregen usw. von Bedeutung.

Magnification

The first number of this data, for instance the 6, states the magnification of the glass. This is the factor by which the object can be seen nearer and thus can be seen larger.

Practically this means that a sign, a house or the stage being actually 60 metres away is seen as if it is only 10 metres away. This is based on the fact that telescopes and binoculars always increas the angle of view. To use a monocular for different pruposes a 7- or 8 times magnification is recommendable, as there will be increased shaking of the image due to hand tremor when magnification is increased further.
You can derfine a binocular's power by dividing the objective lens diameter through the exit pupil diameter (measured bright circle you can see when looking into the ocular from some distance).

Objective diameter

The second number of the data denotes the diameter of the objective lens in milimetres, here: 30mm. The diameter lets us know something about the circular plane through which light can intrude the monocular. The bigger the plane, the greater the light coming in. This effect is especially important when using the glass during dusk, night, or in bad viewing conditions, such as drizlling rain, fog etc.

Dämmerungszahl und Lichtstärke

Diese Begriffe, die aus den beiden Kenndaten - zum Beispiel 6x30 - des Fernglases zu berechnen sind, geben Aufschluss über die Leistung, zu der das Fernglas z. B. bei hereinbrechender Dunkelheit noch in der Lage ist: zum einen die Dämmerungszahl und zum anderen die Lichtstärke.

Wenn man Vergrößerung und Objektivdurchmesser miteinander multipliziert und aus dem Ergebnis die Quadratwurzel zieht, erhält man die Dämmerungszahl, z.B. Wurzel aus 10x42 = 20,5.

Twilight Data and Brightness

These terms, which can be calculated from the above key data of the binocular – e.g. 6x30 – depict some information on performance of the glass during dusk or so. This is the twilight data and the brightness

Multiply magnification and objective diameter then draw the square root from this result, and you will get the twilight data, for example square root of 10x42 = 20.5 .

Die Lichtstärke errechnet sich aus dem Quadrat von Objektivdurchmesser geteilt durch Vergrößerung, z.B. (21:6)x(21:6) = 12,25.

Achtung:
Dämmerungszahl und Lichtstärke sind keine alleinigen Qualitätskriterien, können lediglich als Vergleichszahlen dienen! Es sind rechnerische Werte. Für die Qualität entscheidend sind Glassorte, Bearbeitung, Konstruktion, Vergütung usw.

Brightness results from the square of objective diameter divided through magnification, e.g. (21:6)x(21:6) = 12,25.

Notice:
Twilight data and brightness are not sole quality features. They can just serve you as comparative information. They are calculated data. Type of glass, treatment, construction and coating etc. are crucial as well.

Gesichtsfeld/Sehfeld

Weitere Werte geben das Sehfeld, den Bildausschnitt, der bei einer Entfernung auf 1000 Yards oder Metern zu sehen ist an. Die Angabe ist zum einen in Winkelgraden (6°, 7,5° etc.) und zum anderen in Fuß oder Metern. Um so größer das Sehfeld ist, desto einfacher ist es bewegte Objekte zu verfolgen. Ist das Sehfeld besonders groß spricht man auch von einem Weitwinkelfernglas.

Abstand Auge : Okular

Einige Hersteller machen Angaben zu dem maximalen Abstand, welchen das Auge zum Okular einnehmen kann und dennoch den größtmöglichen Sehbereich des Fernrohrs zu erhalten (z.B. 9mm). Je größer der Wert, um so günstiger ist dies für einen Brillenträger oder beim nicht genauen Anhalten des Fernrohrs.

Dioptrienausgleich

Der Dioptrienausgleich ist eine Verstellmöglichkeit, um eine Fehlsichtigkeit auszugleichen und die Schärfe fein nachzujustieren. Bei Ferngläsern mit Fokussierung über einen Mitteltrieb (Drehrad) gibt es den Dioptrienausgleich am Okular.
Bei Monokularen entspricht die Fokussierung i.d.R. dem Dioptrienausgleich, das heißt: beides wird über die selbe Vorrichtung justiert.
Im Bild zu sehen: 1) Dioptrienausgleich am Okular, 2) Dioptrienausgleich am Objektiv, 3) Dioptrienausgleich durch Stellrädchen, 4) Dioptrienausgleich durch Drehen der Tubusteile.

1) 2)

Field of view

Further data denote the field of view, i.e. the image range that can be seen at a distance of 1000 yards or meters. The information is either given in degrees of angle (6°, 7.5° etc.) or in feet resp. meters. The bigger the filed of view the easier it is to follow a moving object. When the field of view is especially broad, it is a "wide angle glass".

Eyerelief

Some producers gibe information about maximum eyerelief, the distance you can hold your eye from the ocular lens without narrowing the f.o.v. (e.g. 9mm). The longer eyerelief is, the better for wearers of spectacles or when yo ucannot hold the ocular very close.

Dioptre Adjustment

dioptre adjustment is a option to compensate for refraction anomalies of the eye, and to adjust focus precisely. Binoculars with centre focus there is an additional dioptre adjustment at one of the eyepieces.
Focusing and dioptre adjustment of monoculars is usually done by the same means.
The pictures show adjustment:

1) at the ocular;

2) at the objective tube;

3) with a wheel;

4) by turning both tubes, ocular and objective part.

Konstruktionsmerkmale

Unterschiede bei der Bauweise finden sich in der Ummantelung des Tubus bzw. Gehäuses, der Fokussierungseinrichtung, der Linsenarten sowie Glassorten, den Arten der Umlenkprismen und dem Okularteil, der "Augenmuschel".
Es gibt einige wenige Monokulare, die "wasserdicht" sind. Sie werden innen mit Stickstoff (Marken meist mit Bezeichnung "Nitrogen") gefüllt und versiegelt, so dass bei Temperaturschwankungen kein Kondensnebel auf den Linsen entsteht (s. z.B. Brunton).

Der Aufbau eines typischen modernen Monokulars mit Dachkantprismen ist im Querschnittbild ersichtlich.
Abweichend vom Gesagten gibt es ein Mini-Spiegeltelskop bei Lomo, das "Little Mak".
Dessen Bauweise wird hier dargestellt.

Ummantelung

Die meisten Modelle sind aus Metall gefertigt und haben diesen auch außenliegend oder der Metalltubus wird teilweise, aber zumeist komplett mit einer Gummierung ummantelt, die das Monokular vor Beschädigungen und leichten Wasserspritzern schützt. Gleichzeitig wird das Monokular durch Gummiteile griffiger und lässt sich leichter justieren. Nur wenige Monokulare sind komplett aus Kunststoff (s. Zeiss).

Fokussierungsart

Die meisten Monokulare haben ein Drehokular, d.h. ein kleinerer Tubusteil zum Auge hin wird gedreht und justiert. Es gibt aber auch Drehobjektive oder beide Tubusteile werden zueinander gedreht und so fokussiert (s. a. Dioptrienausgleich). Andersweitige Konstruktionen sind Auszieh-/Schiebetuben, wie man Sie von (alten) Schifffahrtsteleskopen her kennt, bei denen die Gehäuseteile in- und auseinander geschoben, so dass sich die Entfernung zwischen den Linsen auf diese Weise ändert (s. Fotos: l. Eschenbach-Teleskop; r.: Zeiss Monokular mit Nahfokus). Beim heutigen Brunton MacroScope gibt es ein seitliches Drehrad zum Fokussieren.

Ausziehteleskop
– Draw-tube telescope

Fokussierung mit
einem Schiebeknopf –
Focusing with
a gliding buttom

Während bei den genannten Fokussierungsweisen die Linsen sich mit den Tubusteilen bewegen, gibt es auch sogenannten Innenfokussierungen, bei denen sich nur die Linsen innerhalb des Rohrs verschieben. Durch diese Konstruktion lässt sich das Eindringen von Schmutz und Wasser an den beweglichen Tubusteilen vermeiden.

Desto weiter sich die Entfernung/Distanz der Okular- und der Objektivlinsensysteme (Tubusteile) zueinander verschieben lassen, umso kürzer ist der Nahfokus.

Vergütung der Linsen

In der Regel werden alle außenliegenden Linsenflächen mit einer speziellen Beschichtung versehen bzw. bedampft (Antireflexbeschichtung); somit sind sie (voll)vergütet. Linsen können auch mehrschichtig vergütet werden, d.h. auf der Innen- und Außenseite des Glases. Letzteres ergibt ein noch bessere Lichtdurchführung vom Objektiv zum Okular.

Construction

There are differences in construction, such as covering/armouring of the tube or body, the means of focussing, the sort of lenses or glasses, the kind of prism, and of the ocular piece, resp. the "eye-cup".
There are only a few monoculars, which are "waterproof/fogproof". They are filled with nitrogen (model names often "Nitro...") and sealed with grease. There will be no condensating dew on the lenses when temperatures change rapidly (see Brunton).

The construction scheme of a typical modern monocular with roof top prism is depicted in a cross-section.
Moreover, there is a miniature reflecting (cadiopotric) telescope from bei Lomo, the "Little Mak".
Its construction is explained here.

Armouring

Most of the models are made of metal. Some models do not have any covering of the metal or only parts. Other models are rubber armoured completely to protect the monocular against damage and water spray. At the same time rubber covering allows a better grip to handle focusing. Only some monoculars are made of plastic (see Zeiss).

Way of Focusing

Most of the monoculars have a eye piece you can turn to focus. There are also turnable objective tubes or both tube pieces of a monocular can be turned to focus (cf. dioptre adjustment). Other constructions are draw tubes, as we know them from (old) naval terrestical telescopes. Here the tube pieces are pushed in or pulled out so that the distance between the lenses are changed (s. photos: l. Eschenbach telescope; r.: Zeiss Monocular with close focus). The modern Brunton MacroScope has a wheel at the side to focus.

Ziehtubus beim Zeiss – Zeiss draw tube

Special designs: a sliding focus, where a buttom is pushed from left ot right or vice versa. In this way the objective lens (behind a sheltering front glass) is moved ("Eschenbach club", "Minox MD"; s. photos l.); another solution: a lever focusing ("Carson Bandit", s. photo r.).

Fokussierungs-Wippe
– Lever focus

While using the named ways of focusing, the lenses move with the tube pieces, there also is a so-called in-line focusing. Inline focusing only moves the lenses inside the tube, thus preventing dirt and moisture getting into the body parts.

The farer you can move the distance between the ocular and objective lens the nearer the short focus distance can be.

Lens Coating

Usually all outer lens surfaces are treated in a special way (non-reflecting etc). They are called fully coated then. Lenses can also be multi-coated, i.e. both lens surfaces, inside and outside are treated. The latter treatment allows an ever higher amount of light to pass through.

Prismenarten

Die heutigen Ferngläser und Monokulare werden mit verschiedenen Umlenkprismen konstruiert, die zu verschiedenen Bauformen führen. Dies sind Dachkantprismen und Porroprismen (Porro I). Beide Prismenarten richten das Bild auf und verkürzen durch die Umlenkungen des Lichtstrahls im Prisma ("Aufwicklungen") die Tubuslänge.

Kinds of Prisms

Today's binocular and monoculars are made with different light diverting prisms which lead to different designs. These are roof top and porro prisms (type I). Both types of prisms erect the image and shorten the tube construction by way of diverting and reflecting the light rays in the prisms ("bending").

In der Konstruktionszeichnung ist zu erkennen, dass man mit den Dachkantprismen (Schmidt- oder Pechan-Prisma) eine schlanke schmale Form erreichen kann, wie sie bei den meisten heutigen Monokularen mit Nahfokus vorliegt (s. im Bild links; anderes Monokular rechts mit Porroprismen).

Für eine optimale Abbildung werden die Prismen aus Bor-Kronglas (Bk-7) oder noch besser aus Barium-Kronglas (BaK-4) gefertigt.

Die Porroprismenmonokulare sehen wie halbe Ferngläsern aus (s. z.B. Carl Zeiss 8x30; geöffnet Bild 2, unten Mitte), oder sind miniaturisierte Formen mit kleinen Porroprismen (s. Bild oben rechts; geöffnet Bild 3 unten rechts). Eine weitere Bauform mit Porroprismen stellen die Faltmonokulare dar (Konstruktion s. dort). Porroprismen (Typ 1) werden im 90°-Winkel zueinander befestigt, um das Bild aufzurichten (s. Schema Bild 1 unten)

To achieve an optimized image the prisms are made of bor-chronium glass (Bk-7) or even better made of barium-chronium glass (BaK-4).