Universiteit


Coatings

Sferische aberratie

Coma

Chromatische Aberratie

Dispersie

Achromaat

Apochromaat

Astigmatisma

Lenzen

Fluoriet lenzen
A-sferische lenzen

Epiloog

 

Coating
We gaan de coatings behandelen en komen terecht bij begrippen als lichtgolven, radiogolven, het kleurenspectrum, achromaten, apochromaten, semi-achromaten, superachromaten, sferische en a-sferische lenzen etc.etc.etc.

 


Coatings
Wij, Homo Sapiens, zijn geschapen om als overdag functionerende wezens over deze aardkloot rond te stappen.
Dit heeft consequenties voor het visuele aspect, aangezien wij dus, door Onze Lieve Heer,zijn uitgerust met dag ogen.
‘s-Nachts zien wij stukken minder, is de kleurherkenning minimaal en zijn wij helemaal afhankelijk van een goede kijker om het één en ander te compenseren.
Licht is niets anders dan een elektromagnetische golfbeweging/trilling van een bepaalde golflengte met een snelheid van 300.000 kilometer per SECONDE in het vacuum!!!
Zie het als een hele lange TL-balk. Het midden van deze ronde buis is de optische as en binnen deze buis danst het licht vanuit deze optische as alle kanten op maar altijd met een voorwaartse snelheid en zolang deze golfbeweging in de “glazen TL-tubus” blijft (in dit geval dus binnen een bandbreedte van 400 tot 760 nm) bestaat deze straling voor ons uit zichtbaar licht. Danst de golflengte daarbuiten, dan kunnen wij deze straling niet meer waarnemen, maar soms wel degelijk voelen. UV-straling is korter dan 400 nm en danst als straling dus zo fel en kort op en neer dat er zo’n energie vrij komt dat onze huid er zo mooi bruin van wordt. Stellen wij onze huid te lang bloot aan de energie van deze kleine felle rakker dan hangen de vellen aan ons lijf. Maar ons netvlies kan deze straling niet als zichtbaar licht “vertalen”. Het kan wel door deze straling vernietigd worden!
De voor ons zichtbare straling bevindt zich dus tussen de 400 en 760 nanometer golflengte.
Alles wat wij zien is niet meer dan verschillende lengtes aan golflengtes.
Zoals gezegd begint het bij 400 nm en wel bij de kleur indigo, gevolgd door blauw 505 nm,Groen 560 nm, etc. etc. tot en met dieprood op 760 nm.
De verschillende golflengtes zijn ook weer in fasen te verdelen.
Voor de 400 nm zit het ultraviolette licht A, B en C met daarvoor weer röntgenstraling in hard en zacht. Na de 760 nm komt het voor ons eveneens niet zichtbare infrarood licht.
Het feitelijke verschil in golflengte tussen de kleuren blauw en groen bedraagt slechts een enkele duizendste van een duizendste millimeter (een nanometer).
Dus zoals gezegd zien wij 7 kleuren die tot ons komen middels golflengtes tussen de 400 en 760 nanometer.
Ons menselijk oog is in staat dit allemaal te onderscheiden in de kleuren licht- en donkerblauw, pasteltinten, ferrari-rood, baksteen-rood, allerlei herfstkleuren zoals de bladeren die kennen in het najaar etc. etc. Bij onze plaatselijke verfboer, las ik dat hij 30.000 verschillende kleurtinten kon mengen. En het mengsel van al die kleuren bij elkaar heet wit licht. Het herkennen van een bepaalde kleur is een zaak van reflectie en absorptie. Wordt wit licht door een voorwerp geabsorbeerd, dan zien wij dat voorwerp als een zwarte afbeelding. Bij elke andere kleur die wij zien, reflecteert het voorwerp die kleur en absorbeert het alle andere kleuren.
Als licht nu door de lens van de verrekijker valt, dan volgt er interferentie-reflectie, wat zoveel wil zeggen als dat een bepaald percentage licht wordt teruggekaatst en dus niet door de lenzen komt. Deze kijker bouwt dus eigenlijk lichtsterkte af.
In een rechte lijn gaat het licht er recht door heen, maar onder een hoek wordt het gedeeltelijk terug gekaatst.
Breng ik nu op deze lenzen een coating aan die de reflectie absorbeert dan heb ik nagenoeg geen lichtsterkteverlies door interferentie-reflectie!
Tevens voorkom ik dat dit licht een eigen leven gaat leiden in het binnenste van mijn kijker. (strooilicht)
Uit onderzoek is gebleken, dat als de coating een kwart van de dikte heeft van de golflengte van de kleur en de coating-stof heeft een brekingsindex gelijk aan de wortel uit die van het glas dan zal deze reflectie maximaal wordt geabsorbeerd en krijg ik dus de hoogste lichttransmissie.
Nemen wij nu bijvoorbeeld de kleur groen op 560 nm dan komen we uit op een coatings dikte van 140 nm.
Deze coating zorgt er dan voor dat het licht van de kleur groen maximale transmissie door de kijker heeft.
Alle andere kleuren, in hun verschillende golflengtes hebben nog steeds last van voornoemde reflectie.
Dus wil ik als fabrikant dan ook de kleur indigo een maximale transmissie geven, dan zal ik de lenzen tevens een coating van 100 nm dikte mee moeten geven.Met andere woorden…..de kassa gaat rinkelen!!

 

U betaalt voor de kwaliteit!
De lagere middenklasse kijker heeft een enkele coating van een gemiddelde dikte van 137 nm.
Deze vlag dekt dus niet helemaal de lading.
Bij een multi coated lens zijn er dus meerdere lagen coating op de lens aangebracht, maar de vraag is wel: in welke dikte?? en is het wel voor het juiste glas. Kroonglas heeft een volledig ander brekingsindex dan Flintglas en beiden kunnen/zullen in de verrekijker worden gebruikt en heeft de gebruikte coatingstof wel een brekingsindex die gelijk is aan de werkelijke brekingsindex van die van de betreffende glassoort. Met andere woorden: voor elke glassoort bestaat weer een andere coatingsformule!
Het moge u nu duidelijk zijn dat de verkoper, die u een fully multi coated kijker wilt verkopen voor 150 Euro met de toezegging: “Ja hoor, deze kijker is volledig multi coated en heeft dus de maximaal haalbare lichttransmissie”, is of terzake een onbenul danwel staat hij bewust staat te liegen aangezien het fysiek onmogelijk is deze coatings inclusief de kijker voor die prijs aan te bieden.
Deze behandelingen worden alleen maar gedaan op achromatische en apochromatische kijkers waarvan de oculairs alleen al per stuk meer dan 150 Euro kosten. Het heeft namelijk geen enkele zin top coatings aan te brengen op inferieure glassoorten. Meestal worden fluoriden van Calcium of Magnesium onder hoog vacuum verdampt om het op het lensoppervlak te laten neerslaan. Door de verschillende fabrikanten wordt op deze wijze de restreflectie teruggebracht tot 0.3%. Zeiss noemt dit de T-coating, Swarovski Swarotop en Leica HLS.

 

Magnesiumfluoride heeft een smeltpunt van 1396 graden Celsius, maar is op kamertemperatuur oplosbaar in boterzuur!!! Raak de lensoppervlakten van uw verrekijker dan ook niet aan met uw vingers. De vingerafdruk die u achterlaat bestaat namelijk uit boterzuur. Om de lenscoatings te beschermen brengt Swarovski als laatste coatingslaag een Swarodur coating aan op de objectieven en oculairs met air-to-glass contact. Deze coating is zuur bestendig. Overigens doen Zeiss en Leica dit uiteraard ook.
Uit het bovenstaande moge het u nu duidelijk zijn dat de fabrikant dus in staat is om met de diverse kleuren te goochelen.
Bij een kwaliteit jachtkijker zijn de kleuren groen en bruin in het kleurenspectrum extra geaccentueerd en zal deze dus beduidend beter presteren dat de eerste de beste 8 x 56 habbiebabbie jachtkijker van 119 Euro.

 

Bij een kijker voor maritiem gebruik is de kleur blauw extra geaccentueerd.
In feite maken coatings dus de kijker reflectie-arm. Reflectie ontstaat door verschillen in brekingsindices tussen glas en lucht.
Hoe groter dit verschil, des te intenser de reflectie zal zijn.
Diamant kent een enorme reflectie van wel 2.4 van lucht tot de stof diamant. Swarovski gebruikt voor haar verrekijkers ander glas dan voor haar beeldjes. Bij de ene is transmissie het toverwoord en voor de ander geldt reflectie als de hoogste norm.
Zoals eerder gememoreerd is men pas een halve eeuw in staat een stof te ontwikkelen met een lage brekings-index zodat deze een volwaardige tegenpool kon vormen voor de te bestrijden reflectie.
Paars is de mengkleur van rood en blauw.
Ziet men een paarse gloed op de gecoate lenzen dan mag u er vanuit gaan dat alle kleuren van het spectrum zijn uitgedoofd behalve die van de golflengtes van rood en blauw .
Heeft de lens een groene kleur, dan zijn juist rood en blauw uitgedoofd.
Bij een amberkleurige coating is de kleur blauw uitgedoofd.
Bij een nauwkeurige bestudering van de lenzen zie je soms dat de ene lens blauwig van kleur is, de ander groen of amberkleurig is.
Samen geven deze coatings de kijker een neutraal karakter.
Wat is nu eigenlijk interferentie??
Licht komt tot ons in golfbewegingen en bestaat uit fasen.
We kunnen dit voor ons visueel maken door een steen in het water van een vijver te gooien met een spiegelgladde wateroppervlakte.
Er ontstaan dan daarin kringen en wel in een golfbeweging met de daarbij behorende toppen en dalen.

 

Gooit men nu tegelijkertijd in deze vijver 2 stenen op 2 verschillende plaatsen dan zullen er 2 golfbewegingen ontstaan die elkaar op een gegeven moment zullen raken.
Raken de beide golfbewegingen elkaar terwijl zij beiden net op hun hoogste golfbeweginghoogte verkeren, dan versterken zij elkaar en wordt de golfbeweging eens zo hoog als de andere golven.
Omgekeerd is dit met de dalen net zo!
Ontmoet nu de ene golf op zijn maximale hoogte de andere golf op zijn maximale diepte dan is het effect nul!!! Zij heffen elkaar op. De golftop en het golfdal hebben elkaar opgeheven.
Het verschijnsel waarin golfbewegingen elkaar verzwakken danwel versterken heet interferentie.
FASE oftewel PHASE:
De golfbeweging berekend van het hoogste punt tot aan het wateroppervlakte (in dit voorbeeld) wordt aangeduid als een fase. De beweging van het wateroppervlakte tot het diepste dalpunt heet eveneens een fase. De in dit voorbeeld genomen visuele lijn, zijnde het wateroppervlakte, wordt in de lichtgolfbeweging zoals wij dat kennen aangeduid als de optische as.
Volledigheidshalve kent de fase dus een horizontale lijn met een lengte die loopt van de hoogste golftop tot aan de aslijn. De volgende fase loopt in lengte vanaf de aslijn tot aan het diepste dalpunt van de golfbeweging. Deze gehele lengte afstand is gelijk aan de afstand tussen twee golfdalen en/of golftoppen en ook die afstand wordt als fase aangeduid.

 

Zoals eerder gememoreerd, raast het licht met een snelheid van 300.000 km per seconde (dat is omgerekend 1.080.000.000 km per uur oftewel 1 miljard en 80 miljoen kilometer per uur) voorwaarts en wel altijd in een rechte lijn. Raakt dit licht het objectief van de verrekijker met genoemde snelheid, dan gebeuren er allerlei dingen tegelijkertijd en wel onder supersonische snelheden.
De lens van de kijker is bolvormig (sferisch), dus daar waar het licht de lens loodrecht raakt, gaat het er recht door heen. Is deze hoek “ietwat uit het lood “ dan wordt dit licht gebroken.
Dit is heel simpel visueel te maken door een staaf in een vijver gevuld met helder water te steken.
We zien het licht breken omdat de staaf opeens een hoek vertoond ter hoogte van het wateroppervlakte (onze virtuele lens).
Wat er gebeurt is dat de lichtstraal 2 doorzichtige stoffen passeert (lucht en water) die verschillende dichtheden hebben. Hierdoor verandert de snelheid van het licht waardoor schuin op het wateroppervlak invallend licht gebroken wordt en onder een andere hoek zijn weg vervolgt.
Dit licht raast dus in de verrekijker door de verschillende lenzen en prisma’s heen en komt tenslotte via het oculair tot één brandpunt, waar alle lichtgolven in samenkomen, wat wij weer zien als een scherpe afbeelding.
Let wel, dat de snelheid van het licht door BaK4 glas verandert van 300.000 km per seconde naar 200.000 km per sec.
Om het hele verhaal compleet complex te maken hebben de verschillende kleuren verschillende golflengtes en loopt een kleur van een lange golflengte sneller door – in dit geval – Kroonglas, dan een kleur van een kortere golflengte doet.
Wetende dat bij een kijker van het dakkant principe, het licht 6 maal het “hoekje om gaat” voordat het beeld gekeerd is en het ons oog bereikt en wel door verschillende glassoorten en met telkenmale wijzigende onderlinge “kleur” snelheden geeft dit aan welke complexe processen zich in de kijker afspelen.

 

En tijdens deze razende reis door het inwendige van de verrekijker ontstaan sferische en chromatische aberraties, astigmatisme, vignettering, interferentie-reflectie en wat dies meer zij.
De fabrikant (alleen in het topsegment) lost dit allemaal op door gebruikmaking van meervoudige lenssystemen (achromaten en apochromaten), coatings, diverse soorten glas kwaliteiten en prisma’s.

 

Sferische aberratie
Deze is het best zichtbaar als het object zich in het verlengde van de optische as bevindt en het bij voorkeur een lichtbron is, zoals een heldere ster aan een donker firmament. Om deze “stip” vormt zich een askring. Dit verschijnsel heet sferische aberratie.
Het komt voor bij inferieure verrekijkers en er vormt zich een wazige rand en in het ergste geval een halo kring om het object.

 

Het wordt veroorzaakt doordat de randstralen op een ander brandpunt samenkomen dan de centrumstralen. Deze laatste worden dus minder gebroken!
Een, voor de fabrikant, goedkope wijze om dit op te lossen is door de lens letterlijk te diafragmateren. Men doet dit door aan de binnenzijde van de tubus (de buis waar het objectief in zit. Een verrekijker heeft er dus twee en een telescoop heeft er uiteraard één.) een fysieke verdikking te maken waardoor de randstralen letterlijk afgesneden worden. Uiteraard heeft dit tot gevolg dat de field of view aanzienlijk verkleind wordt en de lichtsterkte berekening helemaal niet meer klopt, aangezien de –bijvoorbeeld- 8×56 verrekijker eigenlijk een 8×50 is geworden.
Of de kijker op deze wijze is gemanipuleerd is heel simpel te controleren. Men kijkt naar de uittrede pupil (houdt de kijker ongeveer 30 cm van uw ogen en kijk er doorheen. De witte vlek die u ziet is de uittrede pupil.) en als deze kogelrond is, dan is er niets aan de hand. Is de vlek echter hoekig, dan weet u genoeg. De randstralen zijn er letterlijk afgesneden. Op zich is met deze methode niets mis, tenzij de verkopende partij voor dit product meer dan hooguit 200 Euro durft te vragen. Eenzelfde euvel doet zich voor bij gebruik van te kleine prismablokken (bezuiniging).
Onder sferische aberratie vallen ook de beeldfouten in holle en bolle zin.
Het is eigenlijk chromatische aberratie, maar in plaats van kleurfouten zien we beeld vervormingen.
Dit is visueel te maken door dóór de kijker naar een strak gemetselde stenen muur te kijken, die ons hele gezichtsveld vult.
De voegen in de muur trekken naar binnen (hol) of naar buiten (bol) in plaats van rechttoe rechtaan!

 

Een beetje fabrikant lost dit euvel op door een positieve lens met een sterke sferische aberratie te kitten tegen een negatieve lens met een vergelijkbare sferische aberratie.
Een nauwkeurig berekende a(po)chromaat heeft dus absoluut nagenoeg geen sferische en/of chromatische aberratie in een bepaalde ringvormige zone van de lens. Uiteraard ligt deze bijna altijd in het midden (brandpunt) van de lens.
Zoals gezegd is de bolvormige (sferische) lens er de oorzaak van aangezien het centrum een andere waarde heeft dan de randen. Door positieve lenzen met negatieve lenzen uit verschillende glassoorten, met ieder hun eigen brekingsindices, met elkaar te combineren is het mogelijk een sferische aberratie grotendeels op te heffen voor één zone. Bijna elke verrekijker zal vertekening in de randen vertonen. De mate waarin dit gebeurt is bepalend voor de kwaliteit van het gebruikte glaswerk. De enige verrekijker die geen vervorming in de randen meer vertoond is de Swarovision, van de Oostenrijkse verrekijkerproducent  Swarovski.

 


Coma
De vervorming bij coma speelt zich uitsluitend af bij objecten die buiten de optische as liggen. Visueel ziet men het verschijnsel coma als men, door de verrekijker, een vierkant doosje bekijkt die is gepositioneerd in de uiterste rand van uw gezichtsveld.
Het vierkante doosje wordt vervormd tot een ovaal vormig rechthoekig doosje. En soms lijkt het op een engeltje want dan krijgt het, letterlijk, twee vleugeltjes. De oorzaak van dit asymmetrisch beeld ligt in de ringvormige zones van de lens waardoor schuin invallend licht verschillend gebroken wordt, met als gevolg dat deze beelden boven elkaar vallen in het beeldvlak.

 


Chromatische aberratie
Als wit licht door de lens en/of het prisma van uw kijker valt, dan treedt er kleurschifting op.
Aangezien indigo op 400 nanometer lengte zit en rood op 760 vallen de overige kleuren daar tussen in.
Bij niet optimaal gecorrigeerde kijkers zien we dan ook rode en blauwe randjes rondom de contouren van het object dat we bekijken. De brekingshoek van indigo is dus veel groter dan de relatief geringere hoek van dieprood, terwijl ook nog eens de brekingsindex van elke glassoort onderling verschillend is. Als norm geldt hiervoor de golflengte van de kleur geel van het element Natrium (589.3 nm) bij een temp. van 20 graden Celsius. In een verrekijker zal de fabrikant niet alleen de brekingsindex van één kleur licht, maar van alle verschillende golflengtes moeten kennen, teneinde de kleurcorrecties van het in de verrekijker gebruikte lenzenstelsel te kunnen berekenen. Dit heet Dispersie.

 


Dispersie
Dit is het kleurschiftende vermogen van het glas, wat bewerkstelligt dat de zeven hoofdkleuren qua brandpunt verder of dichter bij elkaar komen te staan. Met andere woorden: een hoge of lage brekingsindex hebben. Visueel heel goed waar te nemen bij die geslepen Swarovski kristallen beeldjes.
Het dispersiegetal wordt dan ook berekend door het verschil tussen de brekingsindices van de kleuren indigo en rood, zijnde de twee kleuren die het verst van elkaar af liggen in het kleurenspectrum.
Nu is het wel zo, dat een glas met een hoge brekingsindex niet noodzakelijkerwijs ook een hoge dispersie heeft en omgekeerd.
Nemen we dus twee verschillende glassoorten voor een lensopbouw dan kunnen we dus de chromatische aberratie grotendeels uitbannen.

 

De snelheid van het licht is in het vacuüm gelijk voor alle golflengtes (300.000 km per seconde!!) maar verandert aanzienlijk per golflengte zodra zij door glas gaat (door BaK-4 glas van 300.000 km naar 200.000 km per sec.). Hierdoor krijgt het gebruikte glas voor elke kleur een andere brekingsindex. Verrekijkers hebben enorme verschillen in dispersie. Zwaar flintglas dispergeert bijv. vier maal zo sterk als kroonglas.

 


Achromaat
Een verrekijker met een lenzenstelsel tussen de 2 en 6 lenzen waarbij telkens twee kleuren een gemeenschappelijke brandpunt hebben, nl. violet en rood, blauw en oranje en blauwgroen met geel waardoor die respectievelijke kleurfouten zijn weggenomen.
Men neme hiertoe als glassoort een positieve (bolle) lens met een zowel lage brekingsindex als een kleine dispersie en kit (plaatst) tegen deze positieve lens een negatieve (holle) lens met een hogere brekingsindex en een hogere dispersie. (Kroonglas-Flintglas)
Het verschil in dispersie zorgt er voor dat de hoofdkleuren blauw en rood weer in één brandpunt samenkomen.
U begrijpt, dat dit nogal enig rekenwerk vergt. Daar waar dit vroeger handmatig werd gedaan (het resultaat was er ook naar) is dit in onze moderne tijd met de uit zijn krachten gegroeide zakjapanners aanzienlijk nauwkeuriger te berekenen!!!
Maar de kijkers van tegenwoordig zijn dan ook absoluut niet te vergelijken met die van zo’n 50 jaar geleden.
A staat voor niet en Chrooma voor kleur, oftewel een optisch lenzenstelsel dat voor een bepaald aantal kleuren is gecorrigeerd voor kleurfouten.

 


Super achromaat
Zoals eerder gezegd bestaat het kleurenspectrum uit zeven hoofdkleuren waarvan de kleur geel in het midden zit en wel op zo’n 600 nanometer.
Plaatst de fabrikant nu een derde lens bij een achromatische kijker, die de kleur geel op hetzelfde brandpunt uit laat komen als blauw en rood, dan spreken we van een super-achromaat.
Dit houdt een verrekijker in die nagenoeg geen enkele kleurfout in zich heeft.
Super-achromaten bezitten chromatisch vergrotingsverschil. De vergrotingsfactor voor de blauwe en violette lichtgolven zijn groter dan die van de rode. Om dit te corrigeren wordt gebruik gemaakt van een oculair met een tegenovergesteld chromatisch vergrotingsverschil.
De eerste apochromaten werden in 1886 berekend door Ernst Abbe en gemaakt door Zeiss. Die hadden toen echt nog niet de beschikking over de huidige generatie zak-japanners!!! Een apochromatisch lenzenstelsel bestaat uit 4 tot 10 lenzen uiteraard van verschillende glassoorten. Hierdoor is de sferische aberratie opgeheven voor vier kleuren van het spectrum, te weten rood, blauw, groen en geel. De correctie van de chromatische aberratie is dusdanig uitgevoerd dat tenminste 3 kleuren in één gemeenschappelijk brandpunt samenkomen, te weten violet, groen en rood of blauwgroen, geel en oranje.

 


Astigmatisme
A staat voor niet en STIGMA voor punt.
Het woord zegt het al.
De lens “ziet” lichtpunten die buiten de optische as van de lens vallen niet als een punt maar als een streepje.

 

Ook hier komt dit door de schuin invallende lichtbundels, die in 2 verschillende doorsneden met ongelijke sterkten worden gebroken. Dit heeft tot gevolg dat het bekeken voorwerp niet op één punt in de beeldruimte samentrekt, maar twee beeldlijntjes vormt op verschillende afstand van de lens. Daar waar u met een dergelijke inferieure kijker de sterrenhemel wilt bewonderen, wordt u gillend gek.
Voor diegenen die het precies willen weten (tenslotte is het hier toch wel de Universiteit van Maarssen nietwaar?), het beeldlijntje in het vlak door de as van de bundel en de lensas wordt het saggitale oftewel het radicale beeld genoemd. Het andere heet het tangentiale oftewel meridionale beeld. Hun afstand is de mate van astigmatisme en verandert per invalshoek van de lichtbundel.

 


Lenzen
Optisch glas heeft een veel hogere zuiverheid, is volledig homogeen en bezit een veel hogere spanningsvrijheid dan bijv. vensterglas. Er bestaan ruim 100 verschillende soorten optische glazen. Elke glassoort is uniek in zijn brekingsindex, hardheid en uitzettingsvermogen. Er zijn drie hoofdgroepen; Anomale-, Flint- en Kroonglazen.
Anomaal glas werd in 1890 voor het eerst door Zeiss op de markt gebracht. Het heeft een hoge brekingsindex, gecombineerd met een lage dispersie.
Kroonglas is de verzamelnaam van verschillende soorten optisch glas, die dezelfde eigenschappen hebben, nl. een lage brekingsindex met een geringe dispersie. Lanthaanglas geeft een hogere “lichtsterkte” dan ander glas door de aanwezige oxiden van Lanthanium en andere zeldzame aardmetalen. De brekingsindex van dit Kroonglas is 1.7.
Flintglas heeft een hoge brekingindex met een grote dispersie.

 

Hoe wordt nu eigenlijk het glas gemaakt waar de lenzen weer uit zijn vervaardigd.
Alleen Zeis en Pentax hebben hun eigen glasgieterij. Zeiss lijfde in 1889 de gieterij Schott in en Hoya (ook een hele grote optisch glasfabrikant) lijfde in 2007 Pentax in.
De andere verrekijkerfabrikanten bestellen hun glas bij één van de gieterijen en laten het daar fabriceren onder hun specificaties.
Glas wordt verkregen door zuiver kwartszand met kalk, loodoxide, alkaliën en andere toevoegingen te mixen en te verhitten tot 1500 graden Celsius, je laat het afkoelen, slijpt het in een bepaalde vorm en hupsakee, we hebben een lens.
Tja, was het maar zo gemakkelijk.
De pot waarin het glas gekookt wordt moet 1500 graden Celsius kunnen verdragen en zelf een smeltpunt hebben van maar iets hoger dan dat van glas.
Meestal gebruikt men hiervoor platina, vuurvaste klei of chamotte. Om de homogeniteit van het glas te kunnen waarborgen is roering een vereiste.
Gebeurt dit niet correct dan ontstaan er “slierten” in het glas. Ook zullen er mogelijkerwijs korrels loslaten van de binnenzijde van de pot en het glas ontsieren.
Luchtbelletjes ontstaan en zweven door de soep. (Bij een laatste actie van zo’n grootgrutter die kijkers voor 6 Euro meende te moeten verkopen, trof ik bij ALLE kijkers ontsieringen in het glas aan. Maar ja, wat wil je voor zes Euro???). Na vele weken van langzaam afkoelen komen de glasblokken uit hun mallen. Na ruwe slijping worden ze tenslotte tot gladgeslepen schijven gezaagd die op een slijpkop worden gezet.

 

Met behulp van slijppoeders als ijzeroxide en amarilpoeder wordt aan de glazen schijven een grove vorm gegeven door ze rond te draaien in polijstschalen. Met toleranties van minder dan duizendsten van millimeters volgt daarna de eindbewerking. Na elke polijstgang wordt een lens uit de serie gepast is een glazen pasmal. Dit is dus handwerk in een volledig steriele ruimte!! Past de gepolijste lens niet optimaal in de mal dan vormen zich de zogeheten Newtonringen, die zichtbaar worden zodra de beide glasoppervlakten elkaar raken.
Wijkt nu alleen de kromming van de lens af en is de oppervlakte wel goed sferisch, dan ontstaan er ronde Newtonringen. Hun aantal geeft de mate van afwijking weer. Zijn de Newtonringen grillig of langwerpig van vorm dan is de kromming niet correct. Hoe minder ringen een lens vertoond, hoe hoger de kwaliteit van het slijpwerk is. In de regel mag een lens een afwijking op de nominale kromming van 3 tot 5 ringen vertonen. Is de norm van de opdrachtgever gelegen tussen de 5 en de 9 ringen, dan bestaat er dus een zeer goede kans dat twee verrekijkers van hetzelfde merk en model zeer uiteenlopend presteren. De één kan een “5” zijn terwijl de ander zomaar een “9” kan zijn. Toch zijn het verrekijkers van hetzelfde merk, model en vergrotingsfactor. Dit is ook de reden waarom u nooit!!!!! de kijker nieuw uit de voorraaddoos moet meenemen (tenzij u deze opnieuw beoordeelt), maar de kijker die u in uw handen had toen u uw keuze maakte. De norm bij Zeiss, Swarovski en Leica ligt bij 0. Maar daar is het prijskaartje ook naar.

 


Fluoriet Lenzen
CaF2 of Calciumfluoride heeft als eigenschap dat het een lage brekingsfactor combineert met een geringe dispersie, hetgeen “naturel” resulteert in de hoogste haalbare afwezigheid van chromatische aberratie. Als kristal komt het in de natuur, in voldoende grootte en zuiverheid, om er lenzen van te maken nauwelijks voor.
Als stof is het buitengewoon zacht en extreem gevoelig voor vochtige omstandigheden en temperatuurwisselingen. Dienend als lensjes (maar dan wel van de absolute topkwaliteit) voor microscopen in hun geconditioneerde ruimten, gaat nog wel, maar voor gebruik in een verrekijker wordt dit toch wel een ander verhaal.
Toch zouden kijkers met lenzen met CaF2 elementen (ionen), met hun extreem hoog scheidend vermogen, de ultieme kleurweergave en dergelijke tot de absolute wereldtop gaan behoren.
Vandaar dat de topfabrikanten dit fluoriet zelf gingen ontwikkelen.
Dit product heet synthetisch fluoriet en komt alleen voor bij de absolute topkijkers. Zeiss voert het in de Victory FL- serie, Swarovski in hun EL Swarovision, Leica in de Ultravid HD serie evenals Kowa dat doet. U zult ze tevergeefs vinden in de schappen van een 6 Euro grootgrutter. In Chili staat een astronomische telescoop met CaF2 lenzen van 8 meter doorsnede, geleverd door Zeiss, maar deze is ietwat te groot om mee te nemen op safari, bovendien liggen de lenzen in verband met hun gebrekkige schokbestendigheid in een oliebad.

 


A-sferische lenzen
Een lens die middels een buitengewoon speciale slijptechniek tot stand is gekomen. Bij de sferisch (bol) geslepen lenzen treedt automatisch sferische aberratie op. De randstralen convergeren namelijk sterker dan de centrumstralen. Door de lens een andere vormgeving mee te geven dan de sferische vormgeving dwing je de randstralen manipulatief een andere richting op te gaan en wel dusdanig, dat deze convergeert in hetzelfde punt als de centrumstralen.

 

Resultaat: onwaarschijnlijke scherpte en eliminatie van coma en sferische aberratie.
Het enige minpuntje is dat deze methode een dermate grote vaardigheid in slijptechnieken vereist, dat zij onbetaalbaar is voor massa toepassing. Een aanzienlijk goedkopere manier om zo’n lens te fabriceren is door deze te stansen. Vloeibaar glas wordt machinaal in een mal geperst. Oneerbiedig gezegd komt het er wel op neer dat de huidige giettechnieken om a-sferische lenzen te fabriceren van hetzelfde niveau is als toen Schott eind 19de eeuw zijn eerste borosilicat glazen lenzen produceerde.
Met de huidige slijptechnieken worden veel betere resultaten geboekt dan met de huidige a-sferische stans-techniek.
Maar in alle laboratoria van de top-fabrikanten wordt keihard gewerkt om hier in verandering aan te brengen!!

 

Het oog
Alles wat we zien heeft te maken met kleuren en met onze ogen.
Hoe dit werkt wordt nu omschreven.
Ons oog is bolvormig en het oogwit heet de harde oogrok. Aan deze oogrok zitten de aanhechtingen van de oogspieren en zij laat geen enkel licht door. Aan de voorzijde van de oogrok zit het transparante hoornvlies, gevolgd door de kleine oogkamer met pas daarna onze iris. De iris geeft kleur aan onze oog en heeft als functie dat zij de hoeveelheid binnenvallend licht regelt (adapteert). Hierna komt de ooglens wat niet meer is dan een aantal vliezen die door spierwerking de lens platter of boller maakt, wat scherpstelling bewerkstelligt vanaf ongeveer 20 cm tot oneindig (accomoderen).

 

Hierna volgt de grote oogkamer, waarmee we aan de binnenzijde van onze oogbol zijn aangekomen. De oogbol is bekleedt met het netvlies (Retina). Achterin de bol, recht tegenover de ooglens, zit de gele vlek (Macula Lutea) en Moeder Natuur heeft dit niet voor niets aldaar gepositioneerd, omdat dit de plek is met de hoogste lichtgevoeligheid. Deze plek heeft als enige een rechtstreekse verbinding met de hersenen. De gele vlek bepaalt of wij kleuren kunnen herkennen. Bij onvoldoende invallend licht (schemer) zien wij grijstinten (kleurenblindheid of beter gezegd, kleurenarm) en bij voldoende invallend licht kunnen wij alle kleuren van de regenboog waarnemen.
Zodra het gebrek aan lichtsterkte een bepaald kritiek punt is gepasseerd, wordt de visuele waarneming overgenomen door het gebied rondom de gele vlek. Kleurherkenning is nagenoeg uitgesloten want zij geschiedt door de zenuwbanen (kegeltjes) in de gele vlek, maar de waarneming geschiedt nu via de staafjes in het omringende gebied.
De kleurenblinden onder ons hebben te weinig kegeltjes in de gele vlek waardoor zij alles via de staafjes moeten interpreteren. De mate van afwezigheid van de kegeltjes bepaalt de mate van kleurenblindheid.
8% van de mannen en 0.5% van de vrouwen zijn in enige mate kleurenblind. Algehele kleurenblindheid, zoals hiervoor omschreven, komt uiterst zelden voor. Meestal hebben we met partiële kleurenblindheid te doen. De grenzen van het zichtbare licht ligt tussen de 400 en 760 nm, maar bij sommige “kleurenblinden”komt een verschuiving van de spectrale gevoeligheid van het oog voor, waardoor deze ook een gedeelte van het ultraviolette (lichtgolven korter dan 400 nm) gebied als kleur kan waarnemen ten koste van blindheid voor het dieprode gebied (760nm). Omgekeerd komt ook voor. Infrarood (lichtgolven langer dan 760 nm) worden waargenomen ten koste van indigo (400 NM). Wij verkochten eens een kijker aan een “kleurenblinde” die de halo rond de maan waar kon nemen. Wij zagen echt niks!!! Wie was er nu eigenlijk kleurenblind??

 

Het gedeelte met de grootste dichtheid van kegeltjes in de gele vlek heet Fovea Centralis. Hierin is een gebied, de Foveola, waarbij het onderscheidend vermogen van het oog nog net iets beter is dan in de rest van de Fovea Centralis. De mate van het onderscheidend vermogen van het oog wordt dus niet bepaalt door de kwaliteit van de ooglens, maar door de structuur van de Fovea. Tijdens het waarnemen maakt het oog vele snelle kleine onwillekeurige bewegingen, waardoor elk waargenomen beeldje op de Fovea valt, die op grond daarvan weer een totaal beeld schept.
Deze –door Moeder Natuur- toegepaste wijze van beeldscanning is de oorzaak dat de gezichtsscherpte van het blikveld (het gescande gebied) veel groter is dan van de ooglens zou kunnen worden verwacht.
Zou het oog nu “statisch” zijn geweest dan zou de mate van de op de Fovea vallende lichtbundels volledig in het niet vallen ten opzichte van het grote aantal zijdelings invallende lichtbundels, die naast de Fovea zouden vallen.
Door het continu onwillekeurig bewegen van het oog valt het “schijnbaar” schuin invallend licht nu recht op de gele vlek waardoor het totale invallend licht maximaal wordt benut.

 

Zoals gezegd vormen de staafjes ons schemerzintuig. In het donker wordt hun gevoeligheid tussen de 250.000 (nachtblind) en de 1.000.000 maal sterker, terwijl de kegeltjes slechts 50 maal gevoeliger worden. Omdat staafjes geen kleurenonderscheidend vermogen hebben, wordt alles in grijstinten omgezet. Staafjes zijn maximaal actief bij licht met een golflengte van 505 nm, terwijl de optimale lichtgevoeligheid van het netvlies ligt bij een licht adaptie van 590 nm. Bij schemer wordt dus de lichtgevoeligheid naar de kortere golflengtes getrokken. Dit effect werd al in 1821 door de Tsjechische fysioloog Purkinje ontdekt.
Het onderscheiden van kleuren is dus pas mogelijk boven een bepaalde lichtintensiteit, waarvoor de kegeltjes verantwoordelijk zijn. De kegeltjes zijn gevoelig voor de drie hoofdkleuren blauw, groen en rood.
Het netvlies, dat het inwendige van de oogbal bekleedt bestaat uit 10 lagen en is in totaliteit slechts 0.4 mm dik. In de 2e laag bevinden zich de duizenden kegeltjes en staafjes, de 3e laag bevat de zenuwbanen en in de 4e zitten de uiteinden van die banen etc. etc. totdat alles in de oogzenuw wordt samengebundeld die weer centraal naar specifieke delen van de hersenen worden geleid. Daar waar de oogzenuw de oogbal binnen komt, cq verlaat noemt met de blinde vlek, omdat daar geen lichtwaarneming mogelijk is wegens absentie van lichtgevoelige elementen. De blinde vlek ligt pal naast de gele vlek.

 

Kleuren
Deze worden onderscheiden in Primaire (rood, geel en blauw), Secundaire (groen, oranje en paars) en Tertiaire (geelbruin, roodbruin en groenblauw) kleuren.
Primaire kleuren kunnen niet door menging worden bereikt. De secundaire kleuren ontstaan door menging van 2 primaire kleuren, terwijl tertiaire kleuren een mengvorm zijn van 1 primaire met 1 secundaire kleur.
Het “witte” licht dat tot ons komt bestaat uit 7 kleuren van –uiteraard- verschillende golflengtes, te weten;
indigo 400nm, blauw 505nm, groen 560nm, geel 580nm, oranje 595nm, rood 625nm en dieprood 760nm.
Dit zijn gemiddelde cijfers. Exact loopt blauw van 475 tot 488nm en groen van 492 tot 566nm. Het menselijk oog is niet in staat kleuren van elkaar te onderscheiden met een onderling verschil van enkele nanometers. In het middengebied van het kleurenspectrum (lopend van 400 tot 760nm) is het kleuronderscheidend vermogen groter (570nm) dan aan het begin (400nm) of aan het einde (760nm).
Vallend door een prisma ontstaat kleurschifting (dispersie) in bovengenoemde volgorde, waarbij de kleur van een korte golflengte (indigo) sterker wordt gebroken dan die van een lange golflengte (rood). Zoals eerder aangegeven kan een verrekijkerfabrikant middels coatings bepalen welke kleuren maximaal benut zullen worden. De interferentiereflectie wordt uitgedoofd door een selectieve reflectie van bepaalde golflengtes van het licht. De kleur die maximaal doorgelaten wordt, krijgt een hoge intensiteit omdat slechts een zeer nauwkeurig bepaalt golflengtebereik wordt doorgelaten!

 

Interferentiekleuren kunnen echter ook ontstaan buiten de verrekijker en wel op het bekeken object, zoals de kleuren van een druppel dieselolie op een spiegelglad wateroppervlak of de kleuren op een zwevende zeepbel.
Een interferentiekleur berust uitsluitend op faseverschillen veroorzaakt door de buiging van de golflengte, bepaald door het bekeken produkt door brekingsindex en dikte (zeepbel, olievlek etc.) door verschillende inkomende lichtstralen waarbij de stof, bij gelijke lichtsamenstelling, niet gelijk is. De kleur verandert mee met de waarnemingsrichting (de zeepbel bekeken vanuit verschillende hoeken, of een rond draaiende diamant) omdat de doorlopen weglengte van de waargenomen golflengte verandert en er dus spontaan uitdoving van andere golflengtes optreedt. Eigenlijk is het allemaal heel eenvoudig.
Interferentiekleuren zijn veel levendiger en briljanter dan absorptiekleuren. Een absorptiekleur is het eindresultaat van het specifieke reflectie- en absorptievermogen van de bekeken stof.

 


Epiloog
Uiteraard zijn uw gidsen volledig verantwoordelijk voor bovenstaand epistel.
Bovenstaande verrekijker clinic is het eindresultaat van een strooptocht naar en samensprokkeling van her en der, in meer of mindere mate, aanwezige kennis.
We zijn er ons terdege van bewust dat hoe meer wij over dit onderwerp leren, wij met gelijke tred bewust zijn van het feit hoe weinig we slechts weten.

 

Speciale dank zijn wij verschuldigd aan Mr. Zeiss Benelux, Herr Out, die op zijn onnavolgbare wijze met engelengeduld (tot 3 uur ’s nachts was geen uitzondering) de naar kennis hunkerende jonge honden “het licht” heeft laten zien.

 

Als bewijs van onze dank zullen wij Aad nu allemaal digitaal toezingen!
Aadje Bedankt, Aadje Bedankt, Aadje Aadje Aadje Bedankt.
(nu niet gaan blozen Aad)

 

Met vriendelijke groeten,
Kirsty, Judith, Ida en Jan van het Team House of Outdoor & Optics, de Verrekijkerspecialisten.