Moderne Ferngläser bestehen aus zwei Laufkammern mit einem Objektiv, einem Okular und einem Prismenpaar im Inneren. Die Prismen reflektieren und verlängern das Licht, während die Objektivlinsen Bilder durch stereoskopisches Sehen verstärken und vergrößern.
Geschichte
Der Mensch experimentiert seit seinem Aufkommen um 3500 v. Chr. mit Glas . Diese Experimente wurden bald für ihre Auswirkungen auf das Auge bekannt. Die Konstruktionen früher optischer Instrumente wie des Teleskops wurden nicht aufgezeichnet. Es wird vermutet, dass diese Instrumente von Galileo Galilei studiert und perfektioniert wurden. Frühe Ferngläser wurden eigentlich Fernglasteleskope genannt und basieren vermutlich auf Galileis Entdeckungen und Prismenkonstruktionen.
Frühe Teleskopobjektive waren voller Blasen und anderer Unvollkommenheiten. Sie waren auch aufgrund des Eisengehalts im Glas leicht grün. Die Poliertechniken waren grob, und obwohl die Linsen in der Mitte von guter Qualität waren, war die periphere Form schlecht, was zu einer eingeschränkten Öffnung führte. Als Teleskope verbessert wurden, entwickelten sich Ferngläser. Die erste Patentanmeldung für Fernglasteleskope wurde Anfang des 17. Jahrhunderts von Jan Lippershey im heutigen Holland eingereicht. Lippershey verwendete hauptsächlich Quarzkristalle, die schwer zu manipulieren sind. Das erste Handfernglas entstand 1702 mit Johann Zahns kleinem Fernglas aus zwei Röhren mit geschmeidigem Anschluss.
Eine 1854 von Ignatio Porro eingereichte Patentanmeldung begann mit der Verwendung des modernen Prismen-Fernglases namens Porro-Prismenaufrichtsystem. Dieses optische System bestand aus einer Objektivlinse und einer Okularlinse (Okular) mit zwei gegenüberliegenden rechtwinkligen Prismen, die so angeordnet waren, dass sie die Ausrichtung des Bildes umkehrten und korrigierten. Die beiden am häufigsten verwendeten Prismensysteme sind das Porroprisma und das Dachkantprisma. Das Dachsystem verwendet übereinander angeordnete Prismen, was zu einer kompakteren Bauweise führt.
Ein weiterer großer Durchbruch gelang 1894, als Carl Zeiss, ein deutscher Optiker, Ferngläser mit konvexen Linsen und Delta-Prismen zur Korrektur des invertierten Bildes entwickelte. Beim Porro-Design wird das Licht vor Erreichen des Auges in eine „Z“-Form gebogen, wodurch der Abstand zwischen Okular und Objektivlinse verkleinert werden kann. Dadurch können Größe und Gewicht des Fernglases reduziert werden.
Gewichtsreduzierungen des Fernglases erfolgten durch die Verwendung von Aluminium- oder Polycarbonatgehäusen anstelle der schwereren Metalllegierungen, die in Ferngläsern aus der Vorkriegszeit verwendet wurden. Die Leistung kleinerer und größerer Ferngläser hat sich durch die Einführung von Beschichtungen verbessert, um die Linsen reflexionsfrei zu machen und die Menge an Streulicht zu reduzieren. Auch die Qualität der Prismen hat sich im Laufe der Jahre verbessert, was zu einer Verringerung der Blasenbildung bei optischem Glas führt. In den frühen 1970er Jahren wurden stickstoffgefüllte, wasserdichte Ferngläser entwickelt. Ein Jahrzehnt später veränderte die Ankunft von Infrarotsendern, die im Dunkeln sehen können, die Fernglastechnologie weiter. Es wurden auch Modelle mit variabler Vergrößerung entwickelt, die es dem Benutzer ermöglichen, die Vergrößerungsstufe anzupassen.
Rohes Material
Frühe Fernglasmodelle hatten Messinggehäusedeckel und waren relativ schwer und teuer.
Spätere Leder- oder Hartgummibezüge wurden in Deutschland während des Ersten Weltkriegs durch eine Hülle aus schwarz lackiertem Karton ersetzt. Verzinkter Stahl ersetzte das schwerere Messing in den Gehäusedeckeln. In den 1930er Jahren wurden fast alle Metallteile der Servicegläser aus Aluminium gefertigt, um Messing zu sparen und das Gewicht zu reduzieren.
Moderne Binokulartuben bestehen hauptsächlich aus silikonbeschichtetem Aluminium oder einem lederähnlichen Material namens Guttapercha. Die Linsen und Prismen sind aus Glas und mit einer Antireflexbeschichtung beschichtet.
Design
Mit Ausnahme des optischen Glases und einiger Gummidichtungen können die meisten Fernglaskomponententeile mit einem computergestützten Konstruktions- und Fertigungssystem (CAD/CAM) hergestellt werden, das die Designs auf eine Vielzahl von computernumerisch gesteuerten (CNC) Geräten herunterlädt ( Mehrachs-Fräs-Dreh- und Fräsmaschinen sowie vertikale und horizontale Bearbeitungszentren, Drehmaschinen etc.). Die Verwendung von CAD-Software bietet sowohl Zeichnungs-, Bemaßungs- und Visualisierungsfunktionen. Diese führen zu Verbesserungen im endgültigen Design des Fernglases.
Der
Herstellungsprozess
- Das Linsenmaterial wird in eine Linsenform gegossen, die einen kugelförmig gekrümmten Boden hat. Dies führt zu einer Linse mit einem Durchmesser von etwa 4 Zoll (10,2 cm) und einer Dicke von 1 bis 1,5 Zoll (2,4 bis 3,8 cm).
- Die Linsen werden dann aus den Formen genommen und mit einer Diamantsäge in bestimmte Stücke geschnitten, um die optischen Linsen herzustellen.
- Die Linsen werden in die Schleifmaschine eingelegt und poliert.
- Nach sorgfältiger Bearbeitung werden die Linsen eloxiert, um Reflexionen in Vakuumtanks zu reduzieren. Je mehr Beschichtungen aufgetragen werden, desto weniger Licht wird absorbiert.
- Die Okularlinsen (die den Augen am nächsten sind) werden ebenfalls von Autopoliermaschinen geformt und sorgfältig poliert, wonach sie auf Diamantdrehmaschinen zentriert und schließlich durch Durchlaufen mehrerer verschiedener Lösungsmittel in automatisierten Maschinen gereinigt werden.
- Die am weitesten vom Auge entfernten Objektivlinsen werden geformt und anschließend mit Poliermaschinen poliert.
- Diese Komponenten werden dann manuell zu einem Druckgusskörper zusammengebaut, der oft aus Aluminium besteht.
- Mit einer Technik namens physikalische Gasphasenabscheidung werden die Optiken in eine „Plasmamaschine“ gelegt und mit dielektrischen Beschichtungen beschichtet. Die Beschichtungen sind für eine hohe Leistung unerlässlich.
- Die Optiken werden dann in speziell entworfenen partikelfreien Räumen mit Lasern inspiziert und auf Klarheit und Defekte getestet.
- Als nächstes werden die stabförmigen Prismen durch Laser in dreiseitige Formen geschnitten, abhängig von der Art des herzustellenden Prismas (dh Dachprismen oder Porroprismen).
- Die Prismen werden durch physikalische Gasphasenabscheidung in einer Vakuumkammer mit dielektrischen Materialien (Metalloxiden) beschichtet.
- Wenn all diese Komponenten auf einer Bandmontagelinie zusammengebaut werden, kollimiert die Endmontagestation das Fernglas von Hand, sodass die linke Seite exakt parallel zur rechten verläuft, sodass immer nur ein Bild gleichzeitig zu sehen ist.
- Das Fernglasgehäuse wird dann mit einer Substanz namens Guttapercha überzogen, die wie Leder aussieht, aber haltbarer und flexibler ist. Dieser Belag wird von Hand mit einem Klebstoff aufgebracht und kann mit einem Gummischutzbelag überzogen werden.
- Am Fließband werden metallene Gehäusedeckel mit Kunststoff oder Gummi überzogen.
- Die Prismen werden von Hand in das Fernglasgehäuse eingesetzt und von Hand verschraubt.
- Die Objektivlinsen werden von einem Metall- oder Kunststoffring gehalten und das Okular ist mit einer Gummi-Augenkappe ausgestattet.
- Die Fokussierlinsen werden mit Schrauben von Hand in das Gehäuse eingesetzt.
- Wasserdichte Ferngläser müssen an jeder Öffnung O-Ringe haben, mit Stickstoff gespült (durch eine Dichtung eingespritzt) und versiegelt werden. Der letzte Schritt wäre das Verpacken der Ferngläser in Etuis mit Trageriemen, die heute meist aus einem leinwandähnlichen Material bestehen.
