Wstęp

Urok klasycznych lornetek polega na tym, że są to instrumenty dające bardzo dużo radości z obserwacji, jednocześnie będąc urządzeniami o niezwykle prostej konstrukcji. Jeśli pominiemy lornetki z zoomem, to jedynym mechanizmem w lornetce jest mechanizm ustawiania ostrości. Jego zadanie jest bardzo oczywiste – ma umożliwić obserwatorowi uzyskanie ostrego obrazu bez względu na odległość obserwowanego przedmiotu. Uniwersalność lornetek objawia się właśnie w tym, że ta sama lornetka może służyć zarówno do obserwacji „nieskończenie odległych” obiektów astronomicznych, jak i ptaków, będących klika metrów od obserwatora.

----- R E K L A M A -----

OBIEKTYWY ZEISS W PROMOCJI BLACK FRIDAY

Zeiss 85/4 Tele Tessar T* ZM

3998 zł 3399 zł

Zeiss 21/2.8 Loxia (Sony E))

5498 zł 4454 zł

Zeiss 25/2 Batis (SONY E)

5898 zł 5014 zł

Zeiss 85/1.4 Milvus ZF.2 (Nikon F)

6998 zł 4549 zł

W tym odcinku zapoznamy się bliżej z mechanizmami ustawiania ostrości stosowanymi w lornetkach marki Nikon. Przyjrzymy się nie tylko poszczególnym rozwiązaniom technicznym, ale także odpowiemy sobie na pytanie: „jakie wady i zalety wiążą się z poszczególnymi rozwiązaniami?”

Zanim omówimy poszczególne metody ogniskowania, na chwilę zająć się musimy optyką geometryczną i sławnym równaniem soczewki cienkiej.

1/x+1/y=1/F

W bardzo prosty sposób wiąże ono odległość przedmiotową x, odległość obrazową y i ogniskową soczewki F. Z równania wynika, że jeśli ogniskowa jest stała, to każda zmiana odległości przedmiotowej, wymusza także zmianę odległości obrazowej. Równanie można interpretować również w nieco mniej klasyczny sposób. Jeśli chcemy, by ostry obraz znajdował się w tym samym miejscu, zmiana odległości przedmiotowej musi wiązać się ze ściśle określoną zmianą ogniskowej soczewki. Oczywiście uzyskanie klasycznej cienkiej soczewki o zmiennej ogniskowej nie jest możliwe, ale już układu soczewek – jak najbardziej. Wnioski płynące z analizy równania soczewki leżą u podstaw działania każdego bez wyjątku mechanizmu ustawiania ostrości w lornetkach.

Ogniskowanie indywidualne okularami

Najwcześniej w lornetkach Nikon pojawiło się niezależne ogniskowanie za pomocą okularów. W rozwiązaniu tym, obrót okularu w kierunku lewo/prawo powoduje jego ruch w tak zwanym helikoidzie (specjalnym rodzaju gwintu). Z kolei ruch w helikoidzie powoduje zmianę odległości okularu od pryzmatów, czyli ściśle mówiąc odpowiada za wydłużanie osi optycznej między nieruchomym obiektywem i okularem. Jest to rozwiązanie bardzo proste do wykonania od strony technicznej, pozwala też na skuteczne uszczelnienie lornetki. Jeśli okular oprawiony będzie w tulejkę o nieco mniejszej średnicy niż średnica tulei helikoidu, to zazwyczaj jeden o-ring oprawiony w jednej z tulei i ściśle przylegający do drugiej, wystarczy do zapewnienia hermetyczności. Ponieważ helikoid jest dodatkowo nasmarowany niegęstniejącym smarem, sam gwint też przyczynia się do szczelności połączenia.

Okular lornetki Tropical 7×50 IF pokazany w skrajnych położeniach. Skala na okularze obejmuje zakres +/– 5 dioptrii dla obrazu zogniskowanego na nieskończoność

Rozwiązanie takie stosowane jest wszędzie tam, gdzie istotna jest najlepsza możliwa solidność i najwyższa klasa wodoszczelności, a więc np. w lornetkach żeglarskiej serii Marine lub Tropical. Tego typu ogniskowanie obrazu krzyża nitek spotkamy także w lunetach na broń. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo niewielki zakres regulacji ostrości, wynikający z długości przesunięcia okularu. Samo zaś przesuniecie ograniczone jest faktem, że okulary w lornetkach z indywidualnym ogniskowaniem nie mogą obracać się więcej niż o 360 stopni, bo tylko wtedy możliwe jest naniesienie na okular jednoznacznej skali dioptrii. Dla przykładu kultowa lornetka Tropical 7×50 pozwala na obrót okularów o kąt około 315 stopni i wynikające z niego osiowe przesunięcie okularów wynosi 9.3 mm. Osobie bez wady wzroku pozwala to na ogniskowanie od nieskończoności do jedynie 24.5 m. Niechlubnym rekordzistą pod tym względem jest model Nikon 18×70 IF WP WF, który – dysponując takimi samymi okularami i takim samym ich przesunięciem jak Tropical – umożliwia ogniskowanie dopiero od 81 m! Zwykle kolejną wadą takiego ogniskowania są obracające się wraz z okularami muszle oczne o kształcie rogu. Nikon poradził sobie z tym problemem bardzo elegancko – wszystkie lornetki akceptujące te muszle mają odpowiednio ukształtowane mocowanie na okularach, pozwalające na obrót muszli względem okularu – muszla raz przyłożona do oczodołu pozostaje nieruchoma. Najbardziej dotkliwą wadą takiego sposobu ustawiania ostrości jest jego wolna obsługa – zazwyczaj jedna dłoń nie wystarczy do jednoczesnego podtrzymania lornetki i obracania okularów, więc ogniskować należy najpierw jednym okularem, potem drugim.

Ogniskowanie centralne okularami

Bardzo popularnym rozwiązaniem, które zdominowało lornetki Porro, jest centralne ogniskowanie okularami. Okulary nadal poruszają się w przód / w tył, ale nie wykonują przy tym ruchu obrotowego. Każdy z okularów prowadzony jest przez ramię, przegubowo zamocowane w tak zwanym mostku. Dlaczego przegubowo? Dlatego, że zmiana rozstawu okularów odbywa się poprzez „zginanie” lornetki wokół osi mostka, więc ramiona prowadzące okulary muszą mieć możliwość wzajemnego obrotu względem siebie. Połączone ramiona poruszane są śrubą, której wysuwanie się lub chowanie wewnątrz mostka wywoływane jest poprzez obrót pokrętła. Tu już nie mamy ograniczenia kąta obrotu i np. w lornetce 10×35 E II pokrętło ustawiania ostrości wykonuje obrót o 450 stopni. Obrót ten powoduje przesunięcie każdego z okularów o 7.2 mm, co pozwala na ogniskowanie od nieskończoności do około 5 m. Wykonanie trwałego i precyzyjnego mechanizmu centralnego ustawiania ostrości stawia przed producentem wysokie wymogi dokładnościowe. Należy zadbać, by oś ruchomej śruby oraz osie tulei, w których poruszają się okulary, były idealnie równoległe. Następnie bardzo istotne jest, by ramiona prowadzące okulary nie miały żadnego luzu przy mocowaniu ze śrubą (luz ten mógłby powodować różnice w ostrości obrazów między okularami przy zmianie kierunku obrotu pokrętła ostrości).

Okulary lornetki 10×35 E II w skrajnych położeniach. W serii SE i E II mostek ogniskujący zachwyca swoją precyzją

Pełna szczelność takiego mechanizmu jest możliwa (patrz choćby bardzo popularne lornetki serii Action EX), ale wymaga to bardzo precyzyjnego doboru średnicy tulei okularowej i o-ringu. Zbyt ciasno pracujący o-ring prowadziłby do zbyt dużego oporu ruchu okularu względem korpusu pryzmatów, a w konsekwencji do niepotrzebnego zginania ramion prowadzących i do nieuniknionego powstania luzów przy mocowaniu ramion do śruby prowadzącej. Zaletą takiego typu ogniskowania jest jego szybkość – obrót pokrętła zmienia jednocześnie ostrość w obu okularach a właściwe umiejscowienie pokrętła jest w zgodzie z zasadami ergonomii. Jeśli jedna z gałek ocznych ma inną ostrość widzenia, w lornetkach Nikon na prawym okularze jest zawsze możliwość wprowadzenia odpowiedniej korekcji.

Jeśli gałki oczne różnią się ostrością widzenia, wadę tę w większości lornetek Nikon można skorygować na prawym okularze

Ogniskowanie centralne obiektywami

Wcześniej omówione dwa rozwiązania do uzyskania ostrego obrazu wykorzystywały ruch okularów. Zbliżanie się obiektu do lornetki powodowało powstawanie ostrego obrazu w coraz większej odległości od pryzmatów, dlatego też ustawienie ostrości na blisko położone obiekty wymagało odsunięcia okularów korpusu lornetki. Ten sam efekt można otrzymać, gdy zamiast przesuwania okularów do tyłu, do przodu przesuniemy obiektywy. Ogniskowanie za pomocą ruchu obiektywów jest znacznie mniej popularne i do niedawna stosowane było tylko w klasie lornetek małych. Nikon stosuje to rozwiązanie w maleńkich modelach 6×15 / 7×15 oraz w bardzo popularnych lornetkach serii Sportstar EX. Po raz pierwszy w lornetkach ze średniej wielkości obiektywami zastosowano ją w modelach PROSTAFF 7 8×42 i 10×42. Zaletą takiego rozwiązania jest nieruchome połączenie okularów z korpusem lornetki, co po pierwsze sprzyja hermetyczności lornetki, a po drugie przyczynia się do jej solidności. Bardziej problematyczne jest uszczelnienie ruchomych obiektywów. Bardzo elegancko i jednocześnie praktycznie rozwiązano to w serii PROSTAFF 7 – za szczelność lornetki odpowiadają wbudowane na stałe, nieruchome filtry ochronne. Dodatkowo umieszczenie z przodu filtrów ochronnych zabezpiecza przednią soczewkę obiektywu przed porysowaniem lub uszkodzeniami mechanicznymi – dokładnie tak samo jak dzieje się to w zawodowych superteleobiektywach Nikkor. Obiektywy lornetek PROSTAFF 7 poruszają się tuż za filtrami i zakres ruchu można oszacować na około 12 mm. W mniejszych lornetkach, takich jak Sportstar EX, uszczelnienie odbywa się o-ringiem na obwodzie oprawy obiektywu, a powierzchnia, po której porusza się o-ring, jest dodatkowo pokryta specjalnym smarem.

Lornetki serii Prostaff 7 ogniskują poprzez ruch obiektywów. Górne zdjęcie przedstawia lornetkę zogniskowaną na minimalną odległość, dolne na nieskończoność

Zastosowanie ogniskowania obiektywami stawia przed konstruktorami lornetek większe wymagania odnośnie projektowania pryzmatów – inna jest szerokość wiązki światła przechodzącego przez pryzmaty, gdy lorneta zogniskowana jest na nieskończoność, inna, gdy ostrość ustawiona jest bardzo blisko. W pierwszym przypadku obiektywy znajdują się blisko pryzmatów i wiązka światła może wymagać mniejszych pryzmatów. Z kolei odsunięcie obiektywów powoduje rozszerzenie się wiązki światła a więc i większych pryzmatów. Oznacza to, że lornetka taka wymaga większych pryzmatów niż przy ogniskowaniu okularami. Jeśli pryzmaty mają poprawnie dobrane rozmiary – tak jak w seriach Sportstar EX czy PROSTAFF 7 – bez względu na ustawienie ostrości winietowanie czy ścięcie źrenic wyjściowych nie występuje.

Wewnętrzne ogniskowanie centralne

Najbardziej zaawansowany mechanizm ogniskowania w lornetkach wykorzystuje zasadę wewnętrznego ogniskowania. Na początku tekstu wspominaliśmy o równaniu soczewki i wywnioskowaliśmy, że stała odległość obiektywu i okularu musi oznaczać zmienną ogniskową obiektywu, jeśli chcemy mieć możliwość uzyskania ostrych obrazów dla różnych odległości przedmiotu. W metodzie tej za obiektywem lornetki znajduje się dodatkowa soczewka rozpraszająca, która poruszana jest pokrętłem ostrości. Zmiana jej odległości od obiektywu wpływa na efektywną ogniskową zespołu „obiektyw + soczewka”. Tu warto zwrócić uwagę, że zmienna wartość ogniskowej musi oznaczać zmienne… powiększenie! I rzeczywiście: nominalne powiększenie lornetki podawane w jej nazwie odnosi się do ostrości ustawionej w nieskończoności. Gdy lornetka zogniskowana jest na małą odległość, jej powiększenie maleje.

W przypadku lornetek wyposażonych w wewnętrzne ogniskowanie należy pamiętać, że nominalne powiększenie obowiązuje dla ostrości ustawionej w nieskończoności. Dla obiektów położonych bliżej, powiększenie nieznacznie maleje.

O ile maleje przekonać się możemy, gdy wykonamy proste obliczenia. Sądząc po rozmiarach, można oszacować, że obiektywy lornetki High Grade 10×32 mają ogniskową około 120 mm. Oznacza to, że gdy lornetka zogniskowana jest na nieskończoność, ostry obraz powstaje w takiej właśnie odległości od tylnej płaszczyzny głównej. Policzmy z równania soczewki, jaka musi być ogniskowa obiektywu, by w tym samym miejscu powstał obraz dla obiektu znajdującego się w odległości 2,5 m – minimalnej dla tego modelu lornetki. Równanie soczewki przyjmie postać:

1/2.5 + 1/0.12 = 1/F
gdzie F jest nieznaną ogniskową.

Rozwiązanie równania daje wartość F =114.5 mm. Czyli ogniskowa obiektywu lornetki skróciła się o około 4.5%. A więc o tyle samo zmniejszyło się jej powiększenie i dla odległości 2.5 m wynosi nie 10×, ale 9.54×.

Obiektywy lornetki serii HG. Oba zdjęcia należą do kategorii „wytęż wzrok” znajdź różnice w położeniu soczewki wewnętrznego ogniskowania.

Zmiany powiększenia nie są jak widać znaczące, ale z pewnością mierzalne. Lubiący łamigłówki z chęcią zajmą się zadaniem odwrotnym: wyznaczeniem rzeczywistej ogniskowej obiektywu lornetki, gdy znane są średnice źrenic wyjściowych dla nieskończoności i minimalnej odległości oraz owa minimalna odległość ogniskowania. Skracanie ogniskowej ma z kolei wpływ na rozwartość wiązki światła rzutowanej przez obiektyw, a to ponownie oznacza konieczność dobrania rozmiarów pryzmatów dla ostrości ustawionej na minimalną wartość.

Przekrój lornetki EDG pięknie pokazuje dwuelementowy obiektyw oraz znajdującą się między nim i pryzmatami soczewkę wewnętrznego ogniskowania

Poza minimalną zmianą powiększenia, wewnętrzne ogniskowanie ma same zalety: łatwość uszczelnienia nieruchomych obiektywów i okularów, możliwość uzyskania ostrego obrazu z bardzo małych odległości – nawet od 2,5 m. Uzyskanie ostrości z bardzo małych odległości jest niecelowe, gdyż po pierwsze wymagałoby znacznej zmiany ogniskowej i mogłyby pojawić się aberracje, po drugie zaś obserwacja z małej odległości powoduje powstanie dość silnej paralaksy – oba obiektywy musiałby silnie „zezować” na obiekt, co nie jest komfortowe dla obserwatora.

Artykuł został przygotowany przy współpracy z firmą Nikon Polska Sp. z o.o.
Sponsorem cyklu „Nikon Sport Optics wczoraj i dziś” jest firma Nikon Polska Sp. z o.o.

O autorze Marcin Górko (ur. w 1971 r.) – absolwent Politechniki Łódzkiej oraz dyplomowany instruktor fotografii. Pierwszy poważny kontakt z optyką miał w 1988 r., kiedy zaczął interesować się astronomią. Rok 1993 to początek jego przygody ze sprzętem fotograficznym firmy Nikon. W tym samym roku nawiązał współpracę z czasopismem „Foto Kurier”. Autor pierwszego w Polsce kompendium na temat sprzętu fotograficznego Nikon „System Nikona”. Od 2005 r. współpracownik Nikon Polska, gdzie zajmuje się głównie sprzętem Sport Optics. Współautor wydanej przez Nikon Polska książki „Radość Fotografowania”.

Zobacz pozostałe artykuły z cyklu "Nikon Spost Optics wczoraj i dziś"

	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 1 Przedwojenna historia lornetek Nikon Sport Optics Artykułem tym rozpoczynamy cykl poświęcony dokładnemu przedstawieniu produktów i historii Nikon Sport Optics. Sprzętu fotograficznego „Żółtego Giganta” bliżej przedstawiać nie trzeba – pozycja jednego z liderów rynku dba o doskonałe... Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 2 Okupacja amerykańska i lata powojenne Zakończenie II Wojny Światowej to z kilku powodów czas bardzo ważny dla Nippon Kogaku. Koniec zmagań wojennych w oczywisty sposób oznacza gwałtowny spadek zapotrzebowania na dalmierze, peryskopy i celowniki optyczne... Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 3 Lornetki z pryzmatami Porro Trzecią część cyklu poświęcimy na przedstawienie ogromnej gamy lornetek z pryzmatami Porro. Na początek warto sobie odpowiedzieć na pytanie: „Po co w ogóle w lornetce pryzmaty?”. Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 4 Lornetki z pryzmatami dachowymi W tym odcinku przedstawimy lornetki z pryzmatami dachowymi, jednocześnie pokazując, jak Nikon dotrzymuje kroku takim renomowanym producentom jak Zeiss, Leica i Swarovski. Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 5 Lornetki w obserwacjach nieba Nie będzie dużą przesadą, jeśli stwierdzimy, że astronomia obserwacyjna była jednym z motorów napędowych w rozwoju optyki. Potrzeba „zaglądania” coraz głębiej w przestrzeń kosmiczną wymagała... Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 6 Lunety, czyli EDG i spółka Jeśli lunety trzeba porównać do lornetek, to najprościej porównanie takie można skwitować następującym wnioskiem: wady lornetek to zalety lunet i odwrotnie. Przyjrzyjmy się więc bliżej aktualnej ofercie Nikona w dziedzinie lunet. Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 7 Digiscoping W tym odcinku fotografia powraca, a to za sprawą techniki digiscopingu. Jest to nic innego jak fotografowanie przez lunety. O ile słowo „digiscoping” - powstałe z określenia digital telescoping – jest stosunkowo młode, to sama idea fotografowania przez lunetę... Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 8 Fotografia Mikroskopowa Spośród całej oferty Nikon Sport Optics, mikroskopy polowe należą do najmniej znanych produktów. Jest tak częściowo dlatego, że wśród mikroskopów nie ma takiej konkurencji jak wśród lornetek, a obserwacje przez mikroskop nie są tak fascynujące jak podglądanie życia ptaków lunetami... Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 9 Mechanizmy ogniskowania w lornetkach W tym odcinku zapoznamy się bliżej z mechanizmami ustawiania ostrości stosowanymi w lornetkach marki Nikon. Przyjrzymy się nie tylko poszczególnym rozwiązaniom technicznym, ale także odpowiemy sobie na pytanie: jakie wady i zalety wiążą się z poszczególnymi rozwiązaniami? Czytaj dalej>>
	Nikon Sport Opics wczoraj i dziś - część 10 Lunety Nikon PROSTAFF 5 Nikon od kilku lat dość intensywnie rozwija swoje produkty z działu Sport Optics. W tej ofensywie sprzętowej pojawiają się instrumenty optyczne z najwyższej półki, skutecznie konkurujące z takimi tuzami jak Carl Zeiss, Leica i Swarovski, ale też sprzęt dla każdego... Czytaj dalej>>