Nieco o lornetkach

Lornetka to nic innego jak połączone równolegle dwie lunety. W wersji pierwotnej luneta to prosta konstrukcja jednosoczewkowego obiektywu – soczewka dodatnia zwana soczewką zbierającą oraz jednosoczewkowy okular – soczewka ujemna zwana rozpraszającą.

Pewne źródła za wynalazcę lunety astronomicznej podają holendra Jansena (1604 rok). Do obserwacji astronomicznych używał lunety Włoch Galileo Galilei zwany Galileuszem (1564-1642) i jemu wielu przypisuje ów wynalazek. Sama soczewka wywodzi się z Chin i daty jej wynalezienia nie da się ustalić. Luneta weszła do użytku w wieku XVII-tym. A proste lornetki teatralne rozpowszechniły się wśród francuskiej society w wieku XVIII-tym. Nic nie stoi w miejscu, optyka również i współczesne lornetki to arcydzieła optyki. Zastosowanie pryzmatów w układzie optycznym skraca znacząco ich wielkość i usuwa charakterystyczne załamania w obudowie (układ optyczny wielopryzmatyczny Porro), zasada wewnętrznego ogniskowania powoduje sztywność obudowy (nic się nie przesuwa i brak dostępu kurzu do wnętrza), wypełnienie wnętrza azotem poprawia odporność lornetki na wilgoć i ekstremalne temperatury, wielowarstwowe powłoki na wszystkich elementach optycznych (soczewki i pryzmaty) czynią obraz kontrastowy, a kolory nasycone i neutralne. Obiektyw to układ dwóch soczewek (achromat) lub trzech soczewek (apochromat). Okular to też układ co najmniej dwusoczewkowy. W dawnych lornetkach słaba centryczność układów optycznych, nierównoległość osi optycznych dwóch segmentów, tęczowe obwódki w obrazie wywołane wadą chromatyzmu, przy dłuższej obserwacji wywoływały migrenowy ból głowy.

 

Na rysunku numer 1 przedstawiono kolejno:
– wewnętrzne ogniskowanie poprzez ruch członu optycznego wewnątrz lornetki. W ten sposób lornetka nie zmienia długości podczas ostrzenia, a obudowa jest szczelna i zabezpieczona przed kurzem, wilgocią i temperaturą,
– pseudowewnętrzne ogniskowanie odbywa się poprzez ruch członu optycznego jakim jest obiektyw. Całkowite uszczelnienie wnętrza jest raczej niemożliwe,
– pseudowewnętrzne ogniskowanie odbywa się poprzez ruch członu optycznego jakim jest okular. Całkowite uszczelnienie wnętrza jest raczej niemożliwe,
– zewnętrzne ogniskowanie odbywa się poprzez ruch członu optycznego jakim jest okular wraz z obudową okularu. Lornetka zmienia swoją długość podczas ostrzenia. Całkowite uszczelnienie wnętrza jest raczej niemożliwe.

Na rysunku numer 2:
– po lewej stronie układ pryzmatyczny Porro z członem optycznym wewnętrznego ogniskowania,
– po prawej stronie tradycyjny układ pryzmatyczny z łamaną lunetą, zwany też układem daszkowym. Ustawianie ostrości odbywa się poprzez wysuwanie par okularów.

Postaram się teraz o przedstawienie parametrów lornetek i na początek kilka pojęć podstawowych:
O – ognisko okularu lub obiektywu to punkt skupienia równoległej wiązki światła po przejściu przez soczewkę (grupę soczewek). Taką wiązką równoległą może być bezpośrednie światło słoneczne.
f (ob) – ogniskowa obiektywu. To odległość ogniska od środka optycznego soczewki (grupy soczewek) stanowiących obiektyw do ogniska.
f (ok) – ogniskowa okularu. To odległość ogniska od środka optycznego soczewki (grupy soczewek) stanowiącej okular do ogniska. Ta pierwsza ogniskowa jest wielokrotnie dłuższa od drugiej.
r – średnica obiektywu np. powszechnie stosowane 50 mm, 70 mm, 25 mm.
p – powiększenie układu, ale nie przybliżenie, bowiem takiego terminu w optyce nie ma.
q – jasność lornetki można obliczyć ze wzoru, ale niżej podany jest sposób praktyczny.
d – średnica źrenicy wyjściowej (patrząc z odległości 25 cm w okular widzimy jasną plamkę i jej średnicę mierzymy np. milimetrówką). Jeżeli podzielimy średnicę obiektywu przez liczbę powiększenia to wyjdzie nam dokładnie to samo.
m – liczba sprawności lornetki w mroku (ta liczba określa przydatność lornetki przy słabym oświetleniu).

 

Powiększenie P jest ilorazem ogniskowej obiektywu f(ob) i ogniskowej okularu f(ok) i jest liczbą niemianowaną np. 7x, 10x, 30x lub w układach zoom np. 8-25x. Użytkownik nie uzyska danych odnośnie ogniskowych obiektywu i okularu, i musi poprzestać na znajomości powiększenia, które jest choćby podane na obudowie. Jasność układu to potęga druga średnicy źrenicy wyjściowej np. dla lornetki 8×21 średnica źrenicy wyniesie 2.6 mm, co podniesione do kwadratu daje liczbę 6,8, a dla lornetki 10×50 średnica źrenicy wyjściowej wyniesie 5 mm, a po podniesieniu do kwadratu daje 25 i ta druga lornetka daje 3,7 krotnie więcej światła od pierwszej. Maksymalna średnica źrenicy w lornetkach to 7 mm (taką średnicę ma maksymalnie otwarta źrenica ludzkiego oka) i jej zwiększanie nic w praktyce nie daje. Takie warunki może spełnić lornetka 7×50 lub 10×70. Zasadniczy wpływ na geometryczną jasność ma średnica obiektywu i powiększenie układu. W przypadku soczewek bez powłok w praktyce jasność jest osłabiana na skutek strat światła na pograniczu ośrodków szkło-powietrze (odbicie światła). Sprawność układu w mroku to kwadratowy pierwiastek z iloczynu powiększenia i średnicy obiektywu, i tak np. kontynuując porównanie jak wyżej:
– w pierwszym przypadku źrenica 2 pomnożona jest przez powiększenie np. 12 i daje liczbę 24,
– w drugim przypadku średnica źrenicy 5 pomnożona przez powiększenie np. 7 daje liczbę 35.
W takim przypadku porównanie sprawności lornetek w mroku daje ok. 3:2 dla drugiej. Więc pomimo znacznie mniejszej jasności przydatność przy słabym świetle pierwszej lornetki jest przyzwoita.

 

Niektóre lornetki w polu widzenia mają siatkę nitek. I tak znana wielkość przedmiotu w polu widzenia, np. wysokość domku jednorodzinnego pomnożona przez ilość kresek obejmujących ów domek daje odległość. W nowszych lornetkach do pomiaru odległości służy laser, którego plamka jest widoczna w polu obserwacji i tą plamkę kierujemy na obiekt, do którego mierzymy odległość, zasięg bywa do 2 km. Do obserwacji w całkowitym mroku służą lornetki wyposażone w noktowizor. Jest to kaskadowe wzmocnienie światła szczątkowego. Obraz w takiej lornetce jest monochromatyczny – koloru zielonego. Lornetki markowe Svarovski, Leica, Carl Zeiss, Nikon, Canon są drogie. Ale czy proporcje cenowe w stosunku do tanich marek są identyczne, jak proporcje ich jakości. Trudno to jednoznacznie ocenić. Wybór należy do kupującego.

 

Fot. 1. Po lewej lornetka Carl Zeiss Jena Jenoptek 8x30W. „W” w tym oznaczeniu oznacza szerszy kąt widzenia. Po prawej sowiecka lornetka z czasów towarzysza Breżniewa o takich samych parametrach jak ta po lewej. Wyglądem dość podobne, ale nie identyczne. Do tego stopnia podobne, że kazałem tak dla fantazji wygrawerować napisy identyczne jak w lornetce Zeissa. To taki żart na użytek wewnętrzny.

 

Fot. 2. Po lewej zderzenie dwóch światów, tj. lornetka Eschenbach 8×40 z lat 60-tych, a z tyłu lornetka współczesna Compact Olympus 8×21. Ta druga daje w sposób zauważalny bardziej kontrastowy i ostry obraz. Nieco gorzej jest z obserwacją o zmroku. Po prawej lornetka Bresser o zmiennym powiększeniu 10-30x. Lornetka tania, ale optycznie słaba – silna dystorsja poduszkowata i bardzo słaba jakość obrazu przy powiększeniu 30x.

 

Fot. 3. Po prawej stronie układ pryzmatyczny Porro z członem optycznym wewnętrznego ogniskowania. Po lewej stronie tradycyjny układ pryzmatyczny z łamaną lunetą zwany też układem daszkowym. Ustawianie ostrości odbywa się poprzez wysuwanie par okularów. W testach doszukiwano się w tych lornetkach pewnych mankamentów. To co wychodzi w laboratorium, to niekoniecznie widzi użytkownik. Jak każdy wyrób firmy Nikon – bardzo wysoka jakość za niewygórowaną cenę. Do obserwacji przyrody (taki przypadek zachodzi u mnie) wymarzone narzędzie.

 

Opracował:
Jerzy Leszczuk