Aberace

modularni funkceje odchylka od ideálního zobrazení předmětu optickou soustavou. Ideální optický systém je takový, který vytvoří přesný obraz předmětu. Vzhledem k vlnové povaze světla a jeho šíření v různém prostředí  a díky různým fyzikálním vlastnostem materiálů (odchylkám ve složení, struktuře, tvaru, hustotě aj.) lze dosáhnout vždy jenom určitého přiblížení ideálnímu zobrazení. Aberace jsou tedy přirozenou vlastností každého optického systému. Snahou výrobců optických zařízení je, co nejvíce se přiblížit ideálnímu zobrazení.   

Nejdůležitější parametr, podle kterého lze objektivně hodnotit kvalitu optického přístroje je tzv. MTF (Modular Transfer Function) – přenosová funkce. Vyjadřuje míru schopnosti přístroje (dalekohledu, mikroskopu aj.) barevně věrně, ostře, jasně a s dostatečným kontrastem zobrazit jemné detaily. Kvalitní dalekohled nebo mikroskop by totiž měl nejen zvětšovat, ale zároveň přesně zobrazit objekt i se všemi detaily. Subjektivně to lze zhodnotit tak, že se jednoduše podíváme do různých dalekohledů a porovnáme jak se nám v nich jeví obraz pozorovaného předmětu. Objektivní parametr je pak MTF – přenosová funkce, která udává rozdíl kontrastu mezi tmavým a světlým přechodem (v %) za různých světelných podmínek a při určité rozlišovací schopnosti.

Antireflexní vrstvy

antureflex

Antireflexní 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 optických přístrojů.

Barevná vada (chromatická aberace)

barevna 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.

objektivyNa 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.

barevna vadaLevý 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.

Fázové vrstvy

fazove vrstvyV 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-Konig 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.






Houbovité pokrytí optiky

V některých dalekohledech se občas objeví vláknité útvary na optice. Zejména na hranolech. Jedná se o houby, plísně, které zde rostou ve vlhkém a teplém prostředí. Zejména je to u dalekohledů neutěsněných. Jde o normální projev živé přírody – obvzláště, pokud se do nepostřehnutelných štěrbin dalekohledu zanesou spory těchto hub. Výsledkem je ztráta světelnosti a mlhavý obraz s následným poškozením optiky. Je důležité skladovat dalekohledy na suchých a pokud možno chladných místech. Nikdy je nenechávejte na přímém slunci v autě. Vyčištění od houbových vláken nechte na odborném servisu.

Mezioční vzdálenost  a tzv. interpupilární vzdálenost

ivPřed pozorováním je důležité nastavit oba tubusy dalekohledu tak, aby středy výstupních pupil okulárů byly přesně v ose se středy očních zorniček. Výsledkem by mělo být zorné pole v jednom ostře ohraničeném kruhu a obraz bez zkreslení.




Nejkratší zaostřitelná vzdálenost  

Nejkratší vzdálenost, na kterou lze zasostřit. Dalekohledy s krátkou ostřící vzdáleností umožní pozorovat detaily i blízkých objektů – mravenci v mraveništi, motýli na květech ...

Objektiv

objektivObjektiv je obecně u optických přístrojů první optická soustava vytvářející obraz pozorovaného objektu. Na objektivu je velmi závislá kvalita obrazu vytvořeného přístrojem. Složení a konstrukce objektivu závisí na účelu, pro který je používán. Rozdílné jsou objektivy pro mikroskopy, binokulární dalekohledy a hvězdářské dalekohledy. Vždy je hlavním požadavkem kvalita zobrazení a schopnost přenést co největší množství světla (popř. elektromagnetického záření v požadovaném spektrálním pásmu) z pozorovaného objektu. Z těchto důvodů existuje velmi mnoho druhů objektivů v různých kvalitách.

Očnice

ocniceOčnice je plastový nebo gumový lem na konci okuláru (směrem k oku), který chrání proti nežádoucímu bočnímu osvícení a zároveň vymezuje optimální vzdálenost oka od poslední čočky okuláru, kdy je jasně vidět celé zorné pole tzv. vzdálenost výstupní pupily. U běžných okulárů je tato vzdálenost cca 8-10mm. Okuláry se vzádleností výstupní pupily cca 15-20mm a jsou vhodné i pro pozorování v brýlích. U těchto okulárů jsou očnice buď vysunovací nebo ohrnovací. Je to proto, aby se pozorovatel s brýlemi dostal okem co nejblíže k okuláru. Očnice bývají plastové nebo mají pogumovaný povrch. Tvar je většinou ergonomicky upravený tak, aby po přiložení dalekohledu na oční jamky byly soosené optické osy okuláru a oka a pozorování bylo pohodlné.

Okulár

okularOkulár je poslední optický člen pozorovacího přístroje (dalekohledu, mikroskopu), který se skládá z jedné nebo více čoček a promítá obraz vytvořený objektivem do oka pozorovatele nebo na snímací zařízení (kameru, fotoaparát). Stejně jako u objektivů je kvalita obrazu vytvořeného přístrojem velmi závislá na kvalitě a typu okuláru. Okuláry jsou speciálně vyráběné pro hvězdářské dalekohledy, mikroskopy, monokulární a binokulární dalekohledy. Jsou charakterizované ohniskovou délkou, zvětšením (u mikroskopů), zorným polem a také průměrem tubusu. Název ve většině případů vypovídá o složení a konstrukci optické soustavy okuláru. Typy okulárů se liší počtem a uspořádáním optických členů a clon. Známé jsou např. okuláry Plossl, Herschel, Huygens, Ramsden, Kellner aj. ...Okuláry mají jedno pevné zvětšení (příp. ohniskovou délku) nebo měnitelné zvětšení (příp. ohniskovou délku) - tzv. ZOOM.


Ostření

ostreniOstření 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 mikroskopů pohybuje stolkem s preparátem a u některých dalekohledů dokonce objektivovou částí. Binokulární dalekohledy mají ostření vnější (obr.1, časté u typů s porro hranoly), kdy se pohybují "raménka", která vysunují nebo zasunují okuláry nebo ostření vnitřní (obr.2, 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. Některé přístroje mají tzv. duální (dvoustupňové) ostření (obr.3), které v prvním stupni umožňuje rychle zaostřit a pak ve druhém stupni velmi jemně a přesně doostřit. Zajímavým parametrem je nejkratší zostřitelná vzdálenost - u některých dalekohledů je možné zaostřit již na vzdálenost 1.5m a pozorovat tak i velmi blízké objekty.

Plnění dalekohledu inertním plynem

plynPři náhlých změnách teploty může docházet ke kondenzaci a zamlžení nebo orosení vnitřních částí dalekohledu, včetně optických ploch. Následkem může být vznik těžko odstranitelných stop na optických plohách, které se mohou projevit na kvalitě obrazu a koroze vnitřních mechanických částí dalekohledu. Proti kondenzaci se dutiny přístrojů plní inertním plynem (dusíkem nebo argonem), který navíc ochrání optiku před nežádoucími efekty plísní a hub a výrazně prodlouží životnost dalekohledu. Plnění plynem má smysl pouze u pečlivě těsněných dalekohledů, z nichž plyn neuniká při změnách atmosférického tlaku a teploty.

Průměry objektivů u binokulárních dalekohledů:

prumer objektivuPrůměrem objektivu u binokulánrích dalekohledů se rozumí průměr čočky nebo soustavy čoček jimiž vstupuje světlo 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.
  • Průměr 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.
  • Průměr 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. 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 vtší je zvětšení, tím je pro získání dobrého obrazu potřeba více světla i během jasného dne. Nevýhodou těchto dalekohledů jsou jejich rozměry a větší hmotnost.

Průměr a vzdálenost výstupní pupily:

pupilajedná se o průměr kruhového obrazu zorného pole (na obr. označeno "d"), který vzniká za okulárem dalekohledu ve vzdálenosti, která se nazývá vzdálenost výstupní pupily (na obr. označeno "v"). Do tohoto místa by mělo být umístěno oko pozorovatele, aby byl dobře vidět ostře ohraničený obraz celého zorného pole. Výstupní 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.

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....

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.

Zorné pole:

zorne pole

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.

Zvětšení : 

zvetseni

udává, kolikrát je větší obraz pozorovaného objektu v dalekohledu, oproti pohledu pouhým okem bez dalekohledu. Nebo také - obraz je tak velký, jako bychom jej pozorovali očima bez dalekohledu z 10x bližší vzdálenosti.

První číslo v názvu dalekohledů je právě zvětšení a druhé průměr objektivů. Např. 10x50 znamená, že zvětšení je 10x a průměr objektivů je 50mm.

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.


google1a3235dafa6ecae9.html