ABC - binokulární dalekohledy

ABC – binokulární dalekohledy

Článek obsahuje vysvětlení důležitých pojmů, které se týkají binokulárních dalekohledů. Naleznete zde vysvětlení pojmů a můžete zjistit, proč jsou některé dalekohledy zalomené, jiné rovné, proč jsou rozdíly v ceně a další informace...

Autor: Miloš Motejl

Binokulární dalekohledy jsou optické přísroje, které obsahují řadu různých čoček, hranolů a clon pečlivě sestavených v přesně určeném pořadí do těla dalekohledu tak, aby ve výsledku vytvářely zvětšený obraz vzdálených objektů.

Binokulární dalekohledBinokulární dalekohledy slouží pro pozorování oběma očima najednou.

Pokud se do binokulárního dalekohledu díváte oběma očima, lépe vnímáte šířku a hloubku zorného pole. Obraz se jeví plastičtější a více odpovídá skutečnosti. Oči jsou dobře relaxované a můžete pohodlně pozorovat i jemné detaily. Pozorování oběma očima je pohodlnější a přirozenější než pozorování jedním okem pomocí monokulárních dalekohledů, spektivů nebo astronomických teleskopů, kdy je druhé oko zavřené nebo zakryté.

Tvary a velikosti dalekohledů

Dalekohledy lze podle tvaru rozdělit do dvou skupin. Jedny mají zalomený tvar a jedny mají rovnoběžné přímé tubusy. Tvar dalekohledu je dán použitými hranoly. Obecně se v dalekohledech používají dva typy hranolů: střechové (roof) hranoly a porro hranoly.

Dalekohledy se střechovými hranolyDalekohledy se střechovými hranoly mají dva rovnoběžné tubusy, protože hranoly jsou uspořádané rovnoběžně s optickou osou čoček. Jsou kompaktnější a skladnější. Běžně se jim říká lineární dalekohledy.

dalekohledy s porro hranolyDalekohledy s porro hranoly mají zalomený tvar, protože hranoly jsou uspořádané napříč. Poskytují větší šířku a hloubku zorného pole než podobné dalekohledy se střechovými hranoly. Běžně se jim říká klasické dalekohledy, triedry nebo porro dalekohledy.

 

Proč jsou v dalekohledech hranoly?

Hlavním důvodem je, že hranoly převrací obraz tak, abychom jej mohli pozorovat stejně orientovaný, jako je ve skutečnosti. Obraz vytvořený pouze soustavou spojných čoček, které se používají v dalekohledech, by byl bez hranolů výškově a stranově převrácený. Právě proto se do optické soustavy vkládají hranoly, které obraz obrací. Pozorovatel pak může vidět obraz objektu tak, jak vypadá ve skutečnosti.  

Hranoly také umožňují vyrábět kratší a kompaktnější typy dalekohledů. Celková délka optické soustavy tvořené pouze čočkami by byla bez hranolů delší (nebo by bylo potřeba použít čočky o jiných parametrech) a tak by byl i dalekohled mnohem delší. Protože se světlo v hranolech několikrát láme a urazí v nich poměrně dlouhou vzdálenost, je celková délka dalekohledů s hranoly kratší, než by byla bez hranolů. Díky hranolům lze tedy vyrobit menší a skladnější dalekohledy.

Jaký je rozdíl mezy střechovými a porro hranoly?

Binokulární dalekohledy (pokud se nejedná o divadelní kukátka Galileiho typu) obsahují kromě okulárů a objektivů ještě hranolovou soustavu, která převrací obraz pozorovaného objektu. Výsledný obraz vytvořený dalekohledem je pak stejně orientovaný jako pozorovaný předmět. Hranoly také umožní, aby se dráha paprsku z objektivu k okuláru snáze vešla do menších rozměrů těla dalekohledu.

Obecně se v dalekohledech používají dvě skupiny hranolových soustav -  s porro hranoly a se střechovými hranoly.

Dalekohledy s porro hranolyPorro hranoly – poprvé použil italský optik Ignazio Porro v roce 1850. Dalekohledy s porro hranoly jsou typické zalomeným tvarem. Výhodou porro hranolů je, že na všech jejich odrazných plochách dochází k totálnímu odrazu světla bez ztrát a je velmi snadné a relativně levné takové hranoly vyrobit. Optická osa dalekohledů s porro hranoly je zalomená ve tvaru písmene Z. Tyto dalekohledy jsou robustnější než dalekohledy se střechovými hranoly.

U menších dalekohledů se používají  porro hranoly, které jsou uspořádány v opačné orientaci než u klasických velkých porro dalekohledů. Výhodou je, že při zachování všech optických kvalit mají tyto dalekohledy menší rozměry.

Porro hranoly je snadné vyrobit a jelikož u nich dochází k totálním odrazům na všech odrazných plochách, není potřeba používat dielektrické reflexní ani fázové vrstvy. Jejich výroba je tedy poměrně levná.

Dalekohledy s porro hranoly mají ve srovnání s levnými dalekohledy se střechovými hranoly kvalitnější obraz, širší zorné pole a větší hloubku ostrosti a díky větší vzdálenosti mezi objektivy se může obraz jevit trochu plastičtější.

Střechové hranoly (anglicky roof nebo německy Dach) – jejich název je odvozený od tvaru střechy, který tvoří dvě navzájem kolmé optické plochy. Dalekohledy se střechovými hranoly mají rovné tubusy bez zalomení a jsou menší a skladnější než dalekohledy s porro hranoly. Výroba střechových hranolů je však náročnější a dražší než výroba porro hranolů.

Obecně se používají dva typy střechových systémů - Schmidt-Pechan a Abbe-Koenig.

Dalekohledy se střechovými hranoly Schmidt-PechanNejčastěji používaný systém Schmidt-Pechan se skládá ze dvou opticky stmelených  hranolů vyrobených z různých druhů skel. Schmidtův hranol obsahuje střechu, na které dochází k fázovému posunu světla a u kvalitnějších dalekohledů se proto pokrývá fázovými vrstvami. Na jedné ploše Pechanova hranolu zase nedochází k totálnímu odrazu a vznikají tak světelné ztráty. Pro dosažení kvalitního obrazu dalekohledu se na tuto plochu nanáší tzv. reflexní dielektrické vrstvy, které zvyšují odraznost plochy a snižují světelné ztráty. Z toho je patrné, že výroba střechové hranolové soustavy je mnohem náročnější než výroba klasických porro hranolů. Výhodou dalekohledů se střechovými hranoly jsou menší rozměry a hmotnost a při použití moderních technologií optických vrstev dosahují dalekohledy se střechovými hranoly lepší kvality obrazu než dalekohledy s porro hranoly.

Střechové hranoly Abbe KoenigSystém  Abbe-Koenig se skládá ze dvou skleněných hranolů, které jsou opticky stmelené do jednoho kusu ve tvaru písmene "V" - všechny plochy mají totální odraz, proto je není potřeba pokovovat reflexní vrstvou. Systém Abbe-Konig má přirozeně lepší přenos světla než Schmidt-Pechan ze stejného materiálu. Jeho nevýhodou je, že má větší rozměry a dalekohledy s Abbe-Koenig systémem jsou pak delší a těžší. 

Výroba střechové hranolové soustavy vyžaduje velkou přesnost a dodatečnou úpravu optických ploch. Dalekohledy se střechovými hranoly jsou z toho důvodu mnohem dražší než dalekohledy s porro hranoly.

Ještě nedávno se všeobecně uznávalo, že dalekohledy s porro hranoly mají kvalitnější obraz než dalekohledy se střechovými hranoly. Jelikož jsou dalekohledy s porro hranoly robustní, začaly být oblíbenější elegantní, skladné dalekohledy se střechovými hranoly (roof) a rovnými tubusy. S postupným rozvojem nových optických materiálů a se zdokonalováním technologií dielektrických vrstev dnes dosahují dalekohledy se střechovými hranoly lepších optických vlastností než dalekohledy s porro hranoly. Porro dalekohledy se však stále ještě vyrábí, jelikož jejich kvalita je lepší než u levných dalekohledů se střechovými hranoly a jejich cena je nižší. 

Fázové vrstvy na hranolechFázové vrstvy

V dalekohledech se střechovými hranoly dochází při lomu světla k fázovému posunu. Světlo odražené od "střechové" plochy hranolu je částečně polarizované a může docházet k interferencím. Toto způsobuje ztráty intenzity procházejícího světla (jasu) a informace (rozlišení). Platí to pro oba používané systémy Abbe-Koenig i Schmidt-Pechan, i když u každého jsou fázový posun a interference jiné. Zejména je to vidět u dalekohledů s velkým zvětšením a malou výstupní pupilou. Tento jev lze výrazně potlačit nanesením speciálních vrstev na plochy hranolů. Výsledný kontrast a rozlišení je pak na první pohled lepší a je srovnatelné s porro dalekohledy stejných parametrů - viz obrázek níže.

 

Cenové rozdíly mezi dalekohledy

Mezi vzhledově podobnými dalekohledy může být velmi velký cenový rozdíl. Například v nabídce na stránkách www.dalekohledy-mikroskopy.cz se pohybují ceny dalekohledů v parametru 8x42 od méně než 2000,-Kč až do více než 30.000,-Kč.

Hlavní důvodem velkého cenového rozpětí je kvalita. Možná se to na první pohled nezdá, ale dalekohledy jsou přesné optické přístroje. Obsahují optické prvky – čočky a hranoly, které se vyrábí z různých materiálů – optických skel. Na jejich povrch se pro zlepšení optických vlastností a zvýšení průchodu světla nanáší speciální optické, antireflexní nebo fázové, vrstvy. Všechny optické členy by měly být dobře vycentrovány a uloženy v těle dalekohledu.

Použité materiály, technologie, přesné sesazení optiky do dvou rovnoběžných tubusů, mechanické provedení jemného ostření, dioptrické korekce, přesnost uložení clon, vodotěsnost a další detaily, mají velký vliv na kvalitu dalekohledu. To vše se zákonitě odráží na ceně.

Tělo dalekohledu lze vyrobit z běžného levného plastu, to se však vlivem teplot a častého používání opotřebovává znatelně více než hliníkové nebo hořčíkové slitiny, z nich se vyrábí dražší dalekohledy. Stejně tak, lze ulít čočky z „nějakého“ optického skla a nanést na ně antireflexní vrstvu, „někam“ vložit clony a to vše seskládat do plastového těla dalekohledu. Pokud se podíváte těmito levnými dalekohledy, určítě uvidíte obraz objektu. Ten však může být v okrajích zorného pole neostrý, mohou v něm být patrné odlesky, ostření a rovnoběžnost optických os obou tubusů nemusí být přesná. Mnohdy to stačí, protože pozorovat přiblížený obraz je přeci jen nevšední zážitek. Na to právě spoléhají výrobci, v současné době i poměrně známých a rozšířených značek. Pokud ale budete chtít rozeznat jemné detaily, v obraze nebo pozorovat tak, aby vás nebolely oči, pak již tyto levné dalekohledy dostačující nebudou.

 

Pojmy používané u binokulárních dalekohledů

Každý binokulární dalekohled má v názvu dvojici čísel např. 10x42 and 7x50.

První číslo v názvu je zvětšení a druhé je průměr objektivů. Pokud vezmeme např. dalekohled 10x42, pak tento dalekohled má zvětšení 10x a průměr 42mm.

Zvětšení

Zvětšení dalekohledůudává, kolikrát větší se nám jeví obraz objektu pozorovaný v dalekohledu oproti tomu, když jej vidíme pouhým okem. Nebo také: objekt se nám v dalekohledu jeví, jako by byl 10x blíže než je ve skutečnosti – odtud pojem přiblížení.

Většina běžně používaných dalekohledů má zvětšení 7x - 10x, divadelní kukátka 3x až 5x.

Menší zvětšení  6x, 6.5x se často vyskytují v kombinaci s průměry objektivu kolem 30-40mm a lze je použít pro děti nebo pro ty, kteří nemají pevné držení rukou a často se jim ruce chvějí. Malé zvětšení vám poskytne stabilnější a pocitově tedy ostřejší obraz se širokým zorným polem. Pohled tímto dalekohledem je velmi pohodlný pro oči a získáte vjem ostrého, čistého obrazu.

Zvětšení 7x je většinou v kombinaci s průměrem objektivu 50mm. Tato kombinace totiž zajistí velkou světelnost dalekohledu. Získáte tedy možnost pozorovat obraz i v šeru nebo při svitu Měsíce, kdy je v krajině velmi málo světla. Většinou je tento typ dalekohledů oblíbený u myslivců nebo lovců.

Dalekohledy 7x50 se také hojně používají jako dalekohledy námořní, na jachtu nebo jiná plavidla. Námořní dalekohledy mají velké hranoly, které pojmou hodně světla, mají široké zorné pole a při zvětšení 7x lze ještě dobře korigovat houpání lodi. U námořních dalekohledů nejsou požadavky na malé rozměry, proto si výrobci většinou dovolí použít velké hranoly, čímž dosáhnou jasnějšího a ostřejšího obrazu.

Často jsou také dalekohledy 7x50 s porro hranoly považovány za „tradiční“ rozměr, protože se dlouhou dobu v minulosti používaly.  V současnosti tomu však již tak není, hlavně díky novým technologiím, které umožní vyrábět skladnější dalekohledy s výbornou kvalitou.

Zvětšení 8x je v současné době spojeno s většinou dalekohledů, ať malých kompaktních středních nebo velkých dalekohledů do šera.  Často tedy uvidíte dalekohledy 8x25, 8x32, 8x40, 8x42, 8x56. Toto zvětšení je velmi univerzální a poskytuje stabilní obraz se širokým zorným polem. Ve srovnání se zvětšením 10x lze při zvětšení 8x velmi dobře udržet stabilitu obrazu a tedy si můžete velmi dobře vychutnat ostrost a rozlišit i jemné detaily (záleží na kvalitě optiky) v obraze. Velmi často doporučujeme zvětšení 8x jako univerzální, přesto je zkušenost taková, že mnoho pozorovatelů upřednostní větší zvětšení 10x v dojmu, že získají „něco víc“.

Zvětšení 10x je, stejně jako zvětšení 8x, používané u všech typů dalekohledů. Setkáte se tedy s dalekohledy 10x25, 10x32, 10x40, 10x42, 10x50, 10x56, 10x70…   

Lze říci, že toto zvětšení je také velmi univerzální jako 8x, ale s tím rozdílem, že při tomto zvětšení je užší zorné pole menší stabilita obrazu a nižší světelnost než při zvětšení 8x. Obraz při zvětšení 10x již není tak stabilní jako u menších zvětšení. Více se přenáší chvění a třes rukou. Pokud jdete složitým terénem, stoupáte do kopců nebo vaše tělesná konstituce není v optimální pohodě, pak se může snadno projevit nestabilita obrazu.  Nicméně při zvětšení 10x lze lépe rozeznat menší detaily na bližších objektech např. menší barevné oblasti na opeření ptáků, výrůstky na paroží srnců aj.

Zvětšení 12x (dalekohledy 12x25,12x32, 12x42, 12x50…) již není tak často používané a umožní vám pozorovat drobnější detaily v obraze. Při zvětšení 12x lze ještě docela dobře udržet stabilní obraz, ale doporučujeme spíš podepřít ruce o pevnou podložku. Větší zvětšení se objevuje i u malých kapesních dalekohledů, ale zde je potřeba počítat s tím, že světelnost a šířka zorného pole budou malé a obraz nebude tak jasný a ostrý v detailech a okrajích zorného pole. Čím dražší dalekohled, tím výrazněji bude obraz lepší oproti levnějším dalekohledům.

Zvětšení 15x a více (dalekohledy 15x50, 15x56, 20x60, 20x80, 25x100…)se vyskytuje méně často a umožní rozeznat i malé detaily na pozorovaných objektech. Nicméně kvalita, ostrost, jasnost a kontrast obrazu jsou faktory, které ovlivňují rozeznání jemných detailů a při velkém zvětšení je velký rozdíl mezi zobrazení levnějším, méně kvalitním dalekohledem a dražším, kvalitnějším dalekohledem.

Větší zvětšení se objevuje také u malých kapesních dalekohledů (12x32, 16x32…) - zde je potřeba počítat s tím, že světelnost a šířka zorného pole budou malé a obraz nebude tak jasný a ostrý v detailech a okrajích zorného pole. Čím dražší dalekohled, tím výrazněji bude obraz lepší oproti levnějším dalekohledům.

Při pozorování dalekohledy se zvětšením více než 12x je dobré zapřít ruce o pevnou podložku nebo použít stativ. Při větším zvětšení se do obrazu přenáší i nepatrné chvění rukou. Obraz se pohybuje v zorném poli, je neklidný a oko není schopno sledovat menší detaily.

Při pozorování dalekohledy s velkým zvětšením (větší než 12x) doporučujeme upevnit dalekohled ke stativu s dostatečnou pevností a stabilitou. Pro uchycení dalekohledu ke stativu se používá stativový adapter, který je buď součástí dalekohledů s větším zvětšením, nebo jej lze dokoupit zvlášť jako příslušenství. 

ZOOM dalekohledy s měnitelným zvětšením

Poskytují plynule měnitelné zvětšení např. od 8x do 24x. Zoomové dalekohledy poskytují větší rozsah zvětšení, ale nemají zdaleka tak kvalitní obraz jako dalekohledy s jedním pevným zvětšením. Uvnitř zoomových dalekohledů je přidaná soustava čoček, které se pohybují, a je poměrně obtížné vyrobit tento mechanizmus tak přesně, aby se neprojevovaly optické vady.

Zoomové dalekohledy mají dobrý obraz do zvětšení 18x-20x. Při větším zvětšení se již výrazně projevuje barevný rozklad, neostrost a zkreslení obrazu.

Zoomové dalekohledy se objevují ve zvětšeních 8-24x, 7-21x, 8-18x a opravdu extémní jsou 10-30x60 nebo 12-36x70. Tyto dalekohledy je vhodné upevnit na stativ.

 

Průměr objektivu, rozměry a hmotnost dalekohledů

Průměry objektivů dalekohledůRozměry dalekohledů jsou dány průměrem objektivu a velikostí hranolů.  Objektiv je čočka nebo soustava čoček, kterými vchází světlo do dalekohledu. Úkolem objektivu je tedy soustřeďovat světlo a vytvářet obraz, který je následně zvětšený okulárem. Čím větší je průměr objektivu, tím více světla se do dalekohledu dostane,  tím více detailů je možné v obraze rozlišit. (tzv. rozlišovací schopnost). Nicméně binokulární dalekohledy se vyrábí v takových velikostech, aby bylo možné je s sebou pohodlně nosit.

Průměrem objektivu u binokulárních dalekohledů se tedy rozumí průměr čočky nebo soustavy čoček, jimiž světlo vstupuje do dalekohledu. Udává se v milimetrech. Dalekohledy s větším průměrem objektivů mají lepší vlastnosti v šeru a ve špatných světelných podmínkách. Dalekohledy s menším průměrem jsou zase skladnější a lépe se hodí na výlety.

Průměr do 32mm:  jedná se hlavně o malé lehké dalekohledy, které jsou dobře skladné. Mají výborný obraz během dne a některé kvalitnější i v šeru. Je u nich potřeba počítat s menším pozorovacím komfortem (občas chvilku trvá, než se dalekohled dobře nastaví na oči). Přesto jsou tyto dalekohledy vynikající na turistické a cykloturistické výlety. Jsou lehké a snadno se vejdou i do menšího batůžku. Nezaberou tolik místa a nepronesou se jako dalekohledy s velkým průměrem.

Průměry 32 - 50mm:  tyto dalekohledy jsou velmi univerzální - většinou mají průměr 42mm a zvětšení 7x, 8x, 10x a 12x. Mají vynikající obraz nejen během dne, ale i za soumraku, při horších světelných podmínkách. Mají menší rozměry, jsou poměrně lehké a skladné. Mnohé z nich mají velké zorné pole. Pro tyto univerzální vlastnosti jsou hodně žádané. Výrobci se na tuto kategorii dalekohledů hodně zaměřují a používají nejnovější technologie a materiály, které snižují projevy optických vad a zlepšují kvalitu obrazu.

Průměry 50mm a více:  tyto dalekohledy jsou vhodnější pro pozorování v šeru a v horších světelných podmínkách. Větší průměry se také používají u dalekohledů s větším zvětšením. Dalekohledy se zvětšením 7-12x dávají během dne srovnatelný obraz jako dalekohledy s menšími průměry objektivů. Světelnější dalekohledy (8x56, 9x63, 7x50) dokonce přivádí do oka více světla, než je schopno využít během denního světla. Za denního světla má zřítelnice oka průměr cca 3-6mm, kdežto z výše zmíněných dalekohledů vystupuje svazek světla o průměru 7mm. Výsledkem jsou různé odlesky a stíny v obraze. Větší průměr objektivů se také používá u dalekohledů s větším zvětšením - 15x a více (15x60, 20x60, 30x70) - čím větší je zvětšení, tím je pro získání dobrého obrazu potřeba více světla i během jasného dne. Nevýhodou těchto dalekohledů jsou jejich rozměry a větší hmotnost.

 

Šířka zorného pole, zorný úhel 

Zorné pole a zorný úhel dalekohledu

Při běžném pohledu do okulárů dalekohledu je vidět kruhový obraz zorného pole. Délka úseku, který je zobrazený přes celý průměr zorného pole ve vzdálenosti 1000m od pozorovatele je šířka zorného pole ve vzdálenosti 1000m. Udává se v metrech na 1000m (např. 115m/1000m nebo také 115m/1km).

Zorný úhel je úhel, pod kterým je vidět šířka zorného pole ve vzdálenosti 1000m a udává se ve °.

Čím širší je zorné pole, tím větší úsek lze v dalekohledu pozorovat.

Termíny „šířka zorného pole“ a „zorný úhel“ vypovídají o tom, jak velký úsek z pozorovaného území, vzdáleného 1000m od nás, budeme vidět v dalekohledu.

„Šířka zorného pole“ se vyjadřuje v metrech a „zorný úhel“ v °.

Další způsob jak někteří výrobci vyjádřují je pomocí tzv. „zdánlivého zorného úhlu“. Jednoduše jej určíme tak, že vynásobíme „zorný úhel“ zvětšením dalekohledu. Pokud má dalekohled 10x42 zorný úhel 6,2°, pak jeho zdánlivý zorný úhel bude 10x6,2°=62°   - to je vlastně zorný úhel, pod kterým bychom pozorovali objekt, kdybychom mu byli 10x blíže než z místa, ze kterého pozorujeme dalekohledem.

Obecně se považuje zorné pole se zdánlivým zorným úhlem větším než 60° za tzv. široké zorné pole – dalekohled je pak „širokoúhlý“.

Pokud pořizujete dalekohled, na němž je označeno zorné pole, pamatujte, že čísla jako, 6,3 nebo 7,8 nebo 4,2 vypovídají o zorném úhlu pozorovaném v dalekohledu na vzdálenost 1000m, zatímco čísla jako 63, 56, 78 vypovídajjí o zdánlivém zorném úhlu.

Praktičtější a pro představu snazší, je používat šířku zorného pole v metrech na vzdálenost 1000m.

Nejkratší ostřící vzdálenost

Možná se to zdá být úplně mimo, dávat pozornost nejbližší zaostřovací vzdálenosti, když jsou dalekohledy v povědomí většiny jako přístroje, které přibližují obraz vzdálených objektů. Nicméně se najde hodně těch, kteří používají dalekohledy na pozorování i blízkých objektů, jako např. hmyz, mrabvenci, motýli, ptáci. Hodně bird-watcherů (těch, kteří pozorují ptáky) rádo sleduje detaily na tělech ptáků, v opeření na křídlech, barvy kolem zobáku, na hlavě v korunce. Pěkně lze pozorovat ptáky, když jsou na krmítku.

Nejkratší vzdálenost, na níž je možné zaostřit je u dalekohledů různá a pohybuje se od 1,5m. Čím větší je zvětšení, tím bývá nejkratší zaostřovací vzdálenost delší.  

Mezioční vzdálenost – vzdálenost mezi optickými osami okulárů

interpupilární vzdálenostOba tubusy dalekohledu se navzájem naklápí podle středové osy. Tím lze pohodlně nastavit rozteč mezi okuláry tak, aby optické osy okulárů byly dobře soseny s optickými osami obou očních zorniček. Pokud se podaří dobře sosit okuláry s očima, měli bychom pohodlně pozorovat zorné pole v jednom ostře ohraničeném kruhu.

 

Výstupní pupila

výstupní pupilaVýstupní pupila je vytvořená všemi optickými členy i clonami optické soustavy a je nejlépe pozorovatelná za posledním optickým členem dalekohledu ve vzdálenosti, která se nazývá vzdálenost výstupní pupily (eye relief).

Z dalekohledu vystupuje kruhový svazek světla, který dopadá do oka pozorovatele. Průměr tohoto světelného svazku se nazývá průměr výstupní pupily (na obr. označeno "d"). Vzniká za okulárem dalekohledu ve vzdálenosti, která se nazývá vzdálenost výstupní pupily – eye relief (na obr. označeno "v"). Do tohoto místa by mělo být umístěno oko pozorovatele, aby byl dobře vidět ostře ohraničený obraz celého zorného pole. Výrobci nasazují na okuláry dalekohledů očnice, které umožní umístit oko do optimální vzdálenosti a navíc brání průniku nežádoucího světla do okulárů z boční strany.

Očnice se vyrábí buď z měkké pryže, kterou je možné snadno zmáčknout a tvarovat nebo jsou vysunovací otočné (Twist-up) s pogumovaným povrchem, který pohodlně dolehne na oční jamku. Pokud nosí pozorovatle brýle, je možné nechat očnice zasunuté a pozorovat s brýlemi.

Průměr výstupní pupily dalekohledu  =  průměr vstupní pupily (průměr objektivu) / zvětšení

Příklad: průměr výstupní pupily pro dalekohled 10x50 je ... 50mm / 10 = 5mm   z dalekohledu tedy vystupuje kruhový obraz zorného pole, kteý má průměr 5mm.

Do lidského oka vstupuje světlo clonkou, která se nazývá zornička (zřítelnice, panenka). Oko má schopnost měnit průměr zorničky podle množství dopadajícího světla. Za dne má průměr od 2mm do 4mm, za šera 4mm - 6mm a ve větší tmě nebo v noci se rozšíří až na 7mm-8mm. Změna průměru zorničky je závislá také na věku pozorovatele a zdravotním stavu nebo únavě oka. Starší nebo unavené oko již nemá takovou schopnost rozšíření zorničky jako mladší nebo zdravé.

K optimálnímu využití světla vycházejícího z dalekohledu dojde, pokud je průměr výstupní pupily přesně stejný jako aktuální průměr zorničky pozorovatele.

Relativní světelnost

Někdy se u parametrů dalekohledu uvádí tzv. relativní světelnost. Jedná se pouze o druhou mocninu průměru výstupní pupily. Na našcih stránkách ji v parametrech neuvádíme, protože pro běžné posouzení parametru plně postačí, když se průměr výstupní pupily vztahuje k průměru zřítelnice oka.

Průměr výstupní pupily ani relativní světelnost nevypovídají o optické kvalitě dalekohledu. Jsou to pouze hodnoty, které jsou spočítané ze známých rozměrů - nemají žádný vztah ke kvalitě použitého materiálu, antireflexních vrstev, technologií zpracování atd.

 

Optické sklo

abbe čísloKvalita dalekohledů je daná hlavně kvalitou zobrazení, proto na použitém optickém materiálu a jeho zpracování velmi záleží. Optické sklo může obsahovat různé nečistoty, čočky nemusí být přesně odlity nebo vybroušeny, antireflexní vrstvy nemusí být zcela rovnoměrné – to vše ovlivní výsledný obraz vytvořený dalekohledem.

Speciání nízkodisperzní sklo ED sklo umožní zlepšit ostrost obrazu a minimalizovat barevnou vadu. Výsledný obraz je pak čistější, ostřejší a jasnější s lepším kontrastem a věrným podáním barev.

Můžete se setkat také s pojmem ekologické sklo “Eco-glass.” Je to spíše obecný termín, který informuje o tom, že sklo neobsahuje příměsy olova a aresnu a nemá vliv na kvalitu obrazu. Můžete pozorovat s pocitem, že pokud se dalekohled rozbije, pak při jeho likvidaci nebude chemicky znečištěno životní prostředí.

Hranoly dalekohledů se dnes vyrábí z optického skla označovaného jako BK7, BaK4 a SK15.

Optické sklo BK7 a BaK4Kvalita optického skla, z něhož jsou vyráběny čočky a hranoly, je velmi rozmanitá, což je také jeden z důvodů, proč se cenové rozpětí dalekohledů pohybuje od pár set korun až do desítek tisíc.

V levnějších dalekohledech je používané sklo třídy BK7. Lze jej snadno poznat tak, že se podíváte do okulárů ze vzdálenosti cca 30cm. Kruhová výstupní pupila je u skla BK7 oříznutá stínem čtvercového tvaru. Toto mírné zastínění výstupní pupily však nemá velký vliv na ostrost obrazu. Většinou se uvádí, že sklo BaK4 je lepší než BK7, ale pokud se podíváte do tabulky, pak zjistíte, že to není tak jednoznačné. Sklo BK7 má větší Abbeho index, což znamená, že má menší disperzi a tedy i menší barevnou vadu. Sklo BaK4 má zase větší disperzi a tedy i barevnou vadu než sklo BK7, ale má také větší index lomu, a proto se používá u optických soustav s ohniskovým poměrem pod f/5, kde je potřeba dosáhnout co nejlepšího vnitřního totálního odrazu u vnějších paprsků světleného kužele.

Dražší dalekohledy mají v objektivu obsažené speciální sklo s nízkou disperzí, které poskytuje ostrý obraz s minimální barevnou vadou. Většinou mají v názvu ED (Extra Low Dispersion) nebo HD (High Definition).

Barevná vada

Abbeho číslo

lom světla na hranoluvyjadřuje míru disperze ve skle nebo jiném materiálu pro určitou spektrální oblast nebo vlnovou délku. Pokud má sklo nebo jiný materiál vyšší Abbeho číslo znamená to, že se v něm světlo o různých vlnových délkách láme pod téměř stejným úhlem a nedochází k výraznému barevnému rozkladu - disperzi. Disperze je nízká a potažmo je menší i barevná vada. Abbeho číslo a index lomu jsou vlastnosti materiálu, které se využívají při výrobě optických přístrojů.




Index lomu

index lomuje bezrozměrné číslo, které popisuje, jak se chová světlo nebo jiné záření při průchodu materiálem. Jedná se o poměr rychlostí světla ve vakuu a rychlosti světla v určitém materiálu při určité vlnové délce. Pokud je index lomu skla vyšší, pak se světlo v materiálu láme více a není potřeba příliš měnit tvar např. čočky. Světlo prochází rychleji materiálem s nižším indexem lomu.

Pokud je čočka vyrobena ze skla s běžným indexem lomu, pak je většinou silnější. Pro lepší vykreslení detailu v ohnisku je možné použít čočku vyrobenou ze skla s vysokým indexem lomu, která je úzká a má kratší ohniskovou délku.



Barevná vada (chromatická aberace)

Barevná vadaBílé světlo lze rozložit na velké množství barevných složek (spektrum). Každá barva je typická jinou vlnovou délkou. Jelikož chování světla v prostředí závisí na jeho vlnové délce, dochází k tomu, že při průchodu světla sklem se paprsky různých barev lámou pod jiným úhlem. Červené paprsky se při průchodu sklem lámou jinak než modré, zelené nebo žluté.

Podélná barevná vada - vzniká tak, že při průchodu světla čočkou se každá barva spektra láme pod jiným úhlem a každá barva má tedy i jinak vzdálenou ohniskovou rovinu od čočky (obr.a). V obraze se projeví zabarvením celých ploch (obr.b).

Příčná barevná vada - vzniká pokud paprsky dopadají na čočku šikmo. Při průchodu světla optickou soustavou pak mohou mít všechny barevné složky stejně vzdálenou ohniskovou rovinu, ale ohniska jednostlivých barev leží mimo optickou osu v různých vzdálenostech (obr.c). Vada se v obraze projevuje tak, že se na okrajích kontrastních přechodů objeví barevné lemy (obr.d).

Ve většině případů se projevuje kombinace obou typů vad.

Barevná vada má ve výsledku znatelný vliv i na ostrost obrazu, rozlišení detailů a věrnost barevného podání. Vadu nelze odstranit, ale lze ji výrazně potlačit. Používá se k tomu kombinace skel s různými optickými vlastnostmi (různými indexy lomu a disperzí) nebo s různými příměsovými sloučeninami (např. fluorit...).

Podle stupně a způsobu potlačení barevné vady se objektivy dělí na tzv. achromatické a apochromatické.

Objektivy achromatické a apochromatickéNa obrázku je znázorněný průchod světla různými typy čočkových soustav. V jednoduché čočce dochází k rozkladu tří hlavních spektrálních barev ve viditelném pásmu (červená, modrá a zelená). Každá barva má jiné ohnisko a v obraze se projeví barevný rozklad.

Achromatická soustava se skládá ze dvou různých čoček, které tvarem a složením korigují rozklad modré a črevené složky spektra. Achromatická soustava je plně dostačující pro vizuání pozorování a dokumentační fotografie. Achromatické soustavy jsou používané u velké většiny objektivů dalekohledů i laboratorních mikroskopů. 

Apochromatická soustava obsahuje třetí člen a koriguje všechny barevné složky spektra. Tyto soustavy se používají u přístrojů vyžadujících velkou přesnost a ostrost obrazu. Jedná se velmi kvalitní pozorovací, laboratorní nebo vědecké přístroje, které se vužívají k vizuálnímu pozorování, fotografování a vědecké práci.

V názvu dalekohledů nebo objektivů se pak vyskytují zkratky, které vypovídají o apochromatickém uspořádání např. „ED“, „APO“… Výroba apochromatických optických soustav je velmi náročná na přesnost a kvalitu materiálů. Přístroje používající speciální skla eliminující barevnou vadu jsou proto cenově nákladnější.

Na přiložených fotografiích Měsíce je poměrně zřetelně patrné, jaký může mít vliv na obraz barevná vada objektivu.

Barevná vada - MěsícLevý obrázek je neostrý a kontrastní okraje jsou lemované barevnými proužky ukazující také na přítomnost laterální chromatické aberace.

Vedlejší obrázek není nijak výrazně zatížený barevnou vadou, jsou na něm zřetelnější detaily a nemá barevné zbarvení. Takto může být vidět Měsíc v dalekohledu s velmi dobrou achromatickou optikou.

Rozdíl mezi achromatickou a apochromatickou soustavou je běžným pohledem očima laika velmi nepatrný a na první pohled nemusí být nijak zřetelně výrazný. Pokud však máte možnost porovnání obou typů soustav, ať v dalekohledu nebo mikroskopu, již po kratším čase si všimnete rozdílu v ostrosti, jasu a kontrastu obrazu. Také si uvědomíte, že při pozorování apochromatickou optikou nejsou oči tolik namáhané, pohled je přirozenější a pohodlnější.

Upozornění: na běžném komerčním trhu s optickými přístroji se začínají vyskytovat případy, kdy se i levnější výrobky označují písmeny ED nebo Apo. Doporučujeme být při nákupu těchto výrobků zdrženlivější a dalekohled si dobře vyzkoušet. Výroba kvalitních apochromatických členů není levná záležitost ani v případě seriové výroby.

Antireflexní vrstvy

Antireflexní vrstvyAntireflexní vrstvy obecně zmenšují množství světla odrážejícího se od povrchu skla. Zvyšují tak množství světla, které sklem prochází (transmitanci) a tedy zvětšují i skutečnou světelnost optického členu. Jedná se o velmi tenké vrstvy sloučenin kovů, které jsou speciální metodou ve vakuu nanášeny na povrch skla. Každá vrstva má přesně určenou tloušťku a složení a je účinná vždy pouze pro jednu část barevného spektra – tzn. že zvyšuje intenzitu průchodu vždy pouze jedné barvy s několika nejbližšími odstíny. Podle množství nanesených vrstev na optickou plochu lze obecně rozdělit antireflexní vrstvy na :

C (coating) - jedna vrstva nanesená na jednu optickou plochu (rozhraní sklo-vzduch).

FC (fully coating) - C vrstva nanesená na všechny optické plochy soustavy (rozhraní sklo-vzduch).

MC (multi coating) - více vrstev nanesených na jednu optickou plochu (rozhraní sklo-vzduch).

FMC (fully multi coating) - MC vrstvy nanesené na všechny optické plochy soustavy (rozhraní sklo-vzduch).

Složení a přesnost nanášení vrstev může znatelně ovlivnit jejich účinnost a životnost. Každý výrobce používá vlastní antireflexní vrstvy s vlastním specifickým označením např. Vortex-XR-FMC, SWAROBRIGHT... Současné moderní technologie přípravy a nanášení antireflexních vrstev mohou mít zásadní vliv na kvalitu obrazu

Tělo dalekohledů

Těla dalekohledů

Sice to přímo nesouvisí s kvalitou zbrazení, ale i komfort držení dalekohledu při pozorování nebo častém nošení má vliv na spokojenost a zpříjemní zážitek z pozorování.

Dva tubusy dalekohledu jsou spojeny ve středové ose jedním nebo dvěma klouby. Malé kapesní dalekohledy mají dva klouby, aby je bylo možné lépe složit.

V současné době se vyrábí konstrukce s otevřeným můstkem nebo s jedním plným můstkem. Dalekohledy s otevřeným můstkem mají ostřící mechanismus blíže k okulárům a mohou mít nižší hmotnost. Dalekohledy s plným středem lze pevněji a jistěji držet v celých dlaních. Jedná se o pocitově subjektivná záležitost při výběru dalekohledu, někomu lépe vyhovuje otevřený střed, jinému plný střed.

Ostření

Převážná většina dalekohledů používá středový ostřící systém. Ostřící kolečko je umístěné mezi tubusy v okulárové části a pohybuje systémem ostření symetricky, v každém tubusu stejně. U porro dalekohledů bývají dvě raménka, která symetricky pohybují okuláry a tím zaostřují obraz. U lineárních dalekohledů (se střechovýmmi hranoly) je ostřící mechanismus vnitřní, kdy se uvnitř tubusů symetricky pohybuje optický člen okuláru a tím se doostřuje obraz.

Dalekohledy s centrálním ostřením mají možnost korekce dioptrií. Výrobci počítají s tím, že ne každý má obě oči stejné, takže díky dioptrické korekci je možné obraz doostřit tak, aby byl ostrý pro každé oko. Většinou bývá umístěná pod pravým okulárem, ale může být i pod levým nebo dokonce na obou okulárech. Některé dalekohledy mají dioptrickou korekci integrovanou do středového ostřícího systému.

Velké porro dalekohledy mají ostření individuální. Ostří se tedy na každé oko zvlášť. Ostření je pak řešeno otočným segmentem na okulárech. Ostření bývá většinou velmi jemné a přesné, přesto je občas nepohodlné upravovat zaostření individuálně. Tento systém se používá uu dalekohledů s větší hloubkou ostrosti a u dalekohledů, kde není důležitá rychlost, ale spíš

Ostření je jemný a citlivý mechanismus, který umožňuje pohybovat částí přístroje tak, aby vznikl ostrý obraz. U většiny přístrojů pohybuje ostřící mechanismus okulárovou částí, u některých dalekohledů dokonce objektivovou částí. Binokulární dalekohledy mají ostření vnější (časté u typů s porro hranoly), kdy se pohybují "raménka", která vysunují nebo zasunují okuláry nebo ostření vnitřní (většinou u dalekohledů se střechovými hranoly), kdy se pohybuje optický člen uvnitř tubusu dalekohledu. Ostřící mechanismy bývají různě přesné a citlivé. Přesné ostření obsahuje velmi jemný a citlivý převodový systém, jehož kvalita se také odráží v ceně dalekohledu. Zajímavým parametrem je nejkratší zostřitelná vzdálenost - u některých dalekohledů je možné zaostřit již na vzdálenost 1.5m a pozorovat tak i velmi blízké objekty.

Voděodolnot, vodotěsnost, ochrana proti mlžení

Pokud dalekohledy používáme k běžnému porozhlédnutí se po krajině během dne na výletech nebo z okolí domu, pravděpodobně nebudeme potřebovat vodotěsný dalekohled. Pokud však vyrazíme na delší výpravu, kde můžeme počítat s nepřízní počasí, pak se vodotěsnost dalekohledu může hodit.

Mnoho dalekohledů není vodotěsných ani voděodolných, mnoho jiných zase ano a mnoho jich je navíc chráněno proti mlžení vnitřních částí.

Dalekohledy, které nejsou voděodolné a vodotěsné. Tyto dalekohledy by neměly být používány v dešti, vlhkém prostředí, u moře a jinde, kde by vlhkost mohla proniknout do vnitřních částí dalekohledu. Pokud se dostane prach nebo vlhkost do vnitřních prostor, může zde vytvořit „mapy“ na povrchu čoček a hranolů, poškodit antireflexní optické vrstvy nebo poškodit vnitřní ostřící mechanismus. To se následně může projevit horší kvalitou obrazu nebo korozí  mechanických částí dalekohledu.

Voděodolné dalekohledy. Někdy se setkáte také s termínem „odolné proti stříkající vodě“

Tyto dalekohledy mají základní utěsnění pomocí pryžových O-kroužků, které brání průniku jemných prachových částic a vlhkosti. Do dalekohledu by se neměla dostat voda, pokud je venku mlhavé počasí nebo vysoká vzdušná vlhkost, nebo pokud vám dalekohled namokne. Voděodolné dalekohledy není vhodné používat v dešti, v prostředí s vysokou vzdušnou vlhkostí nebo v zimě za mrazu. Pokud jsou delší dobu vystavené vodě, může do jejich vnitřních prostor proniknout vlhkost a vysrážet se na čočkách nebo hranolech.

Vodotěsné dalekohledy. Tyto dalekohled jsou pečlivě těsněné pomocí O-kroužků, které brání průniku vody a jemných prachových částic. Pokud nejsou plněné inertním plynem (dusíkem nebo argonem), mohou se uvnitř zamlžit, hlavně při náhlých změnách teplot (pokud např. přijdete z mrazu do teplé místnosti). V závislosti na konstrukci a provedení těsnění, jsou některé dalekohledy schopné vydržet i tlak vodníhou sloupce po určitou dobu. V parametrech se uvádí např. vodotěsnost do hloubky 5m po dobu 10 minut. Neznamená to, že jsou dalekohledy určené pro pozorování pod vodu, ale vypovídá to o odolnosti proti vodě – dalekohled lze např. používat delší dobu i v dešti.

Ochrana proti mlžení vnitřních částí dalekohledu. Zamlžení vnitřních částí může nastat, pokud jsou ve vzduchu obsažené malé prachové částice a při prudkých změnách teplot. Pokud např, vejdete z marzu do teplé místnosti, může se uvnitř dalekohledu, na plochách čoček, hranolů i mechanických částí, vysrážet vlhkost, kterou je obtížné odpařit, zejména, pokud je dalekohled těsněný. Dalekohledy, které mají vnitřní prostory plněné inertním plynem (dusíkem, argonem), jsou před tímto jevem chráněné.

Jaký je rozdíl mezi plněním dusíkem a argonem?  Ve funkčnosti není znatelný rozdíl. Argon, díky větším molekulám, vydrží v těsněném prostoru déle než dusík.  Z praktického hlediska není zase tak podstatné, zda máte dalekohled plněný dusíkem nebo argonem.

Tip  Ne všechny vodotěsné dalekohledy jsou plněné inertním plynem, ale všechny dalekohledy, které jsou plněné inertním plynem, jsou vodotěsné.

Tělo dalekohledů – materiál

Aluminum:  slitina hliníku je lehká, pevná a dobře obrobitelná, navíc nepodléhá korozi, je to asi nejpopulárnější materiál pro výrobu kvalitnějších dalekohledů.

Magnesium: slitiny hořčíku vynikají nízkou hmotností a vysokou pevností. Pokud jsou dva dalekohledy naprosto stejné, pouze jeden je vyrobený z hliníku a druhý z hořčíku, bude ten, který je vyrobený ze slitiny hořčíku lehčí. Pokud plánuete dlouhou výpravu, při nížý si ponesete dalekohled s sebou, pak je znát téměř každý gram. Navíc je hořčík velmi pevný a nepodléhá korozi. Hořčíková těla se používají u kvalitnějších dalekohledů.

Polykarbonáty: zpevněné plasty, je jich velké množství různých druhů a kvalit. Některé se používají na výrobu levnějších dalekohledů, jiníé jsou používané i u kvalitnějších dražších binokulárů. Plasty jsou lehké, pevné a nepodléhají korozi. Některé speciální plasty jsou odolnější proti teplotním změnám a vedou teplo hůře než kovové slitiny.

Speciální optika

Dálkoměry: přístroje s integrovaným infračerveným (IR) laserem, které se používají na měření vzdáleností. Dálkoměry se používají na moři, kdy je potřeba změřit vzdálenost lodí nebo kotviště, při lovu na určení vzdálenosti pozorovaného zvířete, hojně jsou používané golfity při měření vzdáleností na greenu a všude jinde, kde je potřeba vědět vzdálenost objektů.

Dalekohledy se stabilizátorem obrazu: pokud pozorujete dalekohledem, všimnete si, že při větším zvětšení se obraz pohybuje a není možné dobře sledovat detaily. To je dáno třesem našich rukou nebo také se s námi hýbe paluba lodi nebo jiný povrch, na kterém zrovna stojíme. Tyto pohyby je možné eliminovat pomocí stabilizátoru. Používá se plovoucího čočkového členu, který se posouvá ortogonálně k optické ose objektivu za použití elektromagnetů. Vibrační signál, který je kompenzovaný stabilizačním čočkovým členem, je obvykle získán použitím dvou piezoelektrických senzorů zjišťujících úhlovou rychlost (často také nazývaných gyroskopické senzory).

Copyright © Miloš Motejl 2017

Jakékoli kopírování i jen částí obsahu bez písemného svolení je v rozporu s autorskými právy.