GalileanEdit
Wydaje się, że niemal od wynalezienia teleskopu w XVII wieku badano zalety zamontowania dwóch takich urządzeń obok siebie w celu uzyskania widzenia lornetkowego. Większość wczesnych lornetek używała optyki Galileusza, to znaczy używała wypukłej soczewki obiektywu i wklęsłej soczewki okularu. Konstrukcja galileuszowa ma tę zaletę, że obraz jest wyprostowany, ale ma wąskie pole widzenia i nie jest w stanie uzyskać bardzo dużego powiększenia. Ten typ konstrukcji jest nadal używany w bardzo tanich modelach oraz w okularach operowych lub teatralnych. Konstrukcja Galileusza jest również używana w lornetkach chirurgicznych i jubilerskich o małym powiększeniu, ponieważ mogą być bardzo krótkie i dawać pionowy obraz bez dodatkowych lub nietypowych wznoszących układów optycznych, co zmniejsza koszty i wagę całkowitą. Mają one również duże źrenice wyjściowe, dzięki czemu centrowanie jest mniej krytyczne, a wąskie pole widzenia sprawdza się w tych zastosowaniach. Są one zazwyczaj montowane na oprawie okularów lub dopasowywane do okularów.
Optyka keplerowskaEdit
W lornetkach z optyką keplerowską uzyskuje się lepszy obraz i większe powiększenie, w których obraz tworzony przez obiektyw jest oglądany przez dodatnie soczewki okularu (okular). Ponieważ konfiguracja keplerowska wytwarza odwrócony obraz, stosuje się różne metody, aby odwrócić obraz w prawą stronę.
Wznoszenie soczewekEdit
W lornetkach apryzmatycznych z optyką keplerowską (które były czasami nazywane „podwójnymi teleskopami”) każdy tubus ma jedną lub dwie dodatkowe soczewki (soczewki przekaźnikowe) między obiektywem a okularem. Soczewki te służą do wyprostowania obrazu. Lornetki z soczewkami wznoszącymi miały poważną wadę: były zbyt długie. Takie lornetki były popularne w latach 1800 (na przykład modele G.& S. Merz), ale stały się przestarzałe wkrótce po tym, jak firma Carl Zeiss wprowadziła ulepszone lornetki pryzmatyczne w latach 1890.
PrismEdit
Pryzmaty optyczne dodane do konstrukcji umożliwiły wyświetlanie obrazu w odpowiedni sposób bez konieczności stosowania tak wielu soczewek i zmniejszając całkowitą długość instrumentu, zwykle przy użyciu pryzmatu Porro lub pryzmatów dachowych.
PorroEdit
Nazwa lornetki z pryzmatem Porro pochodzi od nazwiska włoskiego optyka Ignazio Porro, który opatentował ten system wznoszenia obrazu w 1854 roku. System ten został później udoskonalony przez innych producentów lornetek, w szczególności przez firmę Carl Zeiss w latach 90-tych XIX wieku. Lornetki tego typu wykorzystują parę pryzmatów Porro ułożonych w kształcie litery „Z” w celu wyprostowania obrazu. Dzięki temu lornetka jest szeroka, a obiektywy są odseparowane i odsunięte od okularów, co daje lepsze wrażenie głębi. Konstrukcje z pryzmatami Porro mają dodatkowo tę zaletę, że tor optyczny jest tak pofałdowany, że fizyczna długość lornetki jest mniejsza niż ogniskowa obiektywu. Lornetki z pryzmatami Porro były tworzone w taki sposób, aby wznosić obraz na małej przestrzeni, stąd lornetki wykorzystujące pryzmaty zaczęły się w ten sposób.
RoofEdit
Lornetki wykorzystujące pryzmaty dachowe mogły pojawić się już w latach 70-tych XIX wieku w projekcie Achille Victor Emile Daubresse. W 1897 roku Moritz Hensoldt rozpoczął sprzedaż lornetek z pryzmatami dachowymi. Większość lornetek z pryzmatem dachowym wykorzystuje pryzmat Abbego-Koeniga (nazwany na cześć Ernsta Karla Abbego i Alberta Koeniga i opatentowany przez Carla Zeissa w 1905 r.) lub pryzmat Schmidta-Pechana (wynaleziony w 1899 r.) do wznoszenia obrazu i składania toru optycznego. Mają one soczewki obiektywowe, które są w przybliżeniu w linii z okularami.
Konstrukcje pryzmatów dachowych tworzą instrument, który jest węższy i bardziej kompaktowy niż pryzmaty Porro. Istnieje również różnica w jasności obrazu. Lornetki z pryzmatami Porro z natury dają jaśniejszy obraz niż lornetki z pryzmatami dachowymi Schmidt-Pechan o tym samym powiększeniu, wielkości obiektywu i jakości optycznej, ponieważ w tej konstrukcji pryzmatów dachowych zastosowano posrebrzane powierzchnie, które zmniejszają transmisję światła o 12% do 15%. Lornetki z pryzmatami dachowymi wymagają również większych tolerancji przy ustawianiu elementów optycznych (kolimacji). Zwiększa to koszty, ponieważ konstrukcja wymaga zastosowania stałych elementów, które muszą być fabrycznie ustawione na wysoki stopień kolimacji. Lornetki z pryzmatami Porro wymagają niekiedy ponownego ustawienia zestawów pryzmatów w celu ich kolimacji. Dzięki stałemu ustawieniu w lornetkach z pryzmatami dachowymi, lornetka zazwyczaj nie wymaga ponownej kolimacji.
Parametry optyczneEdit
Lornetki są zazwyczaj przeznaczone do określonych zastosowań. Te różne konstrukcje wymagają pewnych parametrów optycznych, które mogą być wymienione na pokrywie pryzmatu lornetki. Te parametry to:
PowiększenieEdit
Podawane jako pierwsza liczba w opisie lornetki (np. 7×35, 8×50), powiększenie jest stosunkiem ogniskowej obiektywu do ogniskowej okularu. Daje to moc powiększenia lornetki (czasami wyrażaną jako „średnice”). Na przykład, przy współczynniku powiększenia 7, obraz jest 7 razy większy od oryginału widzianego z tej odległości. Pożądana wielkość powiększenia zależy od planowanego zastosowania i w większości lornetek jest stałą, nieregulowaną cechą urządzenia (wyjątkiem są lornetki zmiennoogniskowe). Lornetki ręczne mają zazwyczaj powiększenia od 7 do 10 razy, dlatego są mniej podatne na efekty drżenia rąk. Większe powiększenie prowadzi do mniejszego pola widzenia i może wymagać statywu dla stabilności obrazu. Niektóre specjalistyczne lornetki do zastosowań astronomicznych lub wojskowych mają powiększenia od 15x do 25x.
Średnica obiektywuEdit
Podawana jako druga liczba w opisie lornetki (np. 7×35, 8×50), średnica obiektywu określa rozdzielczość (ostrość) i ilość światła, które może być zebrane do utworzenia obrazu. Jeśli dwie różne lornetki mają jednakowe powiększenie, jednakową jakość i mają dostatecznie dopasowaną źrenicę wyjściową (patrz niżej), to większa średnica obiektywu daje „jaśniejszy” i ostrzejszy obraz. Lornetka 8×40 da więc „jaśniejszy” i ostrzejszy obraz niż 8×25, mimo że obie powiększają obraz identycznie osiem razy. Większe przednie soczewki w 8×40 wytwarzają również szersze wiązki światła (źrenica wyjściowa) wychodzące z okularów. Dzięki temu oglądanie przez lornetkę 8×40 jest wygodniejsze niż przez 8×25. Lornetka 10×50 jest lepsza od lornetki 8×40 pod względem powiększenia, ostrości i strumienia świetlnego. Średnica obiektywu jest zwykle wyrażana w milimetrach. Zwyczajowo lornetki klasyfikuje się według powiększenia × średnicy obiektywu, np. 7×50. Mniejsze lornetki mogą mieć średnicę już od 22 mm; 35 mm i 50 mm to popularne średnice lornetek polowych; lornetki astronomiczne mają średnice od 70 mm do 150 mm.
Pole widzeniaEdit
Pole widzenia lornetki zależy od jej konstrukcji optycznej i generalnie jest odwrotnie proporcjonalne do mocy powiększenia. Zazwyczaj podaje się je w postaci wartości liniowej, np. ile stóp (metrów) szerokości będzie widoczne z odległości 1000 jardów (lub 1000 m), lub w postaci wartości kątowej – ile stopni można zobaczyć.
Źrenica wyjściowaEdit
Lornetka skupia światło zebrane przez obiektyw w wiązkę, której średnica, czyli źrenica wyjściowa, jest średnicą obiektywu podzieloną przez moc powiększenia. Aby uzyskać maksymalnie efektywne zbieranie światła i najjaśniejszy obraz, a także maksymalną ostrość, źrenica wyjściowa powinna być co najmniej równa średnicy źrenicy oka ludzkiego – ok. 7 mm w nocy i ok. 3 mm w dzień, zmniejszającej się z wiekiem. Jeśli stożek światła wychodzącego z lornetki jest większy niż źrenica, do której wpada, to światło większe niż źrenica jest marnowane. W ciągu dnia źrenica człowieka jest rozszerzona na około 3 mm, czyli tyle ile wynosi źrenica wyjściowa lornetki 7×21. Dużo większe lornetki 7×50 będą generowały stożek światła większy niż źrenica, do której wchodzi, a to światło w ciągu dnia będzie się marnować. Zbyt mała źrenica wyjściowa również spowoduje, że obserwator będzie miał słabszy widok, ponieważ wykorzystana zostanie tylko niewielka część powierzchni zbierającej światło siatkówki. W zastosowaniach, w których sprzęt musi być przenoszony (obserwacja ptaków, polowanie), użytkownicy wybierają znacznie mniejsze (lżejsze) lornetki ze źrenicą wyjściową, która odpowiada oczekiwanej średnicy tęczówki, dzięki czemu mają maksymalną rozdzielczość, ale nie dźwigają ciężaru zmarnowanej apertury.
Większa źrenica wyjściowa ułatwia umieszczenie oka tam, gdzie może ono odbierać światło; wystarczy dowolne miejsce w stożku światła dużej źrenicy wyjściowej. Łatwość umiejscowienia pozwala uniknąć, zwłaszcza w lornetkach o dużym polu widzenia, winietowania, które powoduje, że oglądany obraz ma zaciemnione brzegi, ponieważ światło z nich jest częściowo zablokowane, a także umożliwia szybkie odnalezienie obrazu, co jest ważne podczas obserwacji ptaków lub zwierząt łownych, które szybko się przemieszczają, a także dla marynarza na pokładzie rozbitej łodzi lub statku. Wąska źrenica wyjściowa lornetki może być również męcząca, ponieważ instrument musi być dokładnie przytrzymany przed oczami, aby zapewnić użyteczny obraz. Wiele osób używa lornetek o zmierzchu, przy zachmurzeniu i w nocy, kiedy ich źrenice są większe. Dlatego też źrenica wyjściowa dzienna nie jest powszechnie pożądanym standardem. Ze względu na komfort, łatwość obsługi i elastyczność zastosowań, większe lornetki z większymi źrenicami wyjściowymi są dobrym wyborem, nawet jeśli ich możliwości nie są w pełni wykorzystywane w ciągu dnia.
Odstęp źrenicy wyjściowejEdit
Odstęp źrenicy wyjściowej to odległość od tylnej soczewki okularu do źrenicy wyjściowej lub punktu oka. Jest to odległość, w jakiej obserwator musi umieścić oko za okularem, aby zobaczyć obraz bez zniekształceń. Im dłuższa ogniskowa okularu, tym większy potencjalny odstęp od oka. Lornetki mogą mieć odciążenie oka od kilku milimetrów do 2,5 centymetra lub więcej. Odstęp źrenicy może być szczególnie ważny dla osób noszących okulary. Oko osoby noszącej okulary znajduje się zazwyczaj dalej od muszli ocznej, co wymaga dłuższego odciążenia oka, aby uniknąć winietowania, a w skrajnych przypadkach, aby zachować całe pole widzenia. Lornetki z krótkim odstępem źrenicy mogą być również trudne w użyciu w przypadkach, gdy trudno jest je stabilnie utrzymać.
Odległość ogniskowaniaEdit
Odległość ogniskowania to najbliższy punkt, na który lornetka może ustawić ostrość. Odległość ta wynosi od ok. 0,5 m do 30 m, w zależności od konstrukcji lornetki. Jeśli odległość ogniskowania jest mała w stosunku do powiększenia, lornetka może być używana również do oglądania szczegółów niewidocznych gołym okiem.
OkularyEdit
Okulary lornetkowe składają się zwykle z trzech lub więcej elementów obiektywu w dwóch lub więcej grupach. Soczewka znajdująca się najdalej od oka widza nazywana jest soczewką polową, a ta znajdująca się najbliżej oka – soczewką oczną. Najbardziej rozpowszechnioną konfiguracją jest ta wynaleziona w 1849 roku przez Carla Kellnera. W tym układzie soczewka oczna jest plano-wklęsła/podwójnie wypukła achromatyczna podwójna (płaska część tej pierwszej zwrócona jest w stronę oka), a soczewka polowa jest podwójnie wypukła pojedyncza. Odwrócony okular Kellnera został opracowany w 1975 roku i w nim soczewka polowa jest podwójnie wklęsła/podwójnie wypukła achromatyczna podwójna, a soczewka oczna jest podwójnie wypukła pojedyncza. Odwrócony Kellner zapewnia o 50% większy odstęp od oka i działa lepiej przy małych współczynnikach ogniskowych, jak również ma nieco szersze pole.
Lornetki szerokopolowe zazwyczaj wykorzystują jakiś rodzaj konfiguracji Erfle, opatentowany w 1921 roku. Mają one pięć lub sześć elementów w trzech grupach. Grupy mogą być dwiema achromatycznymi dubletami z podwójnym wypukłym singletem pomiędzy nimi lub mogą być wszystkie achromatycznymi dubletami. Przy dużych mocach okulary te nie sprawdzają się tak dobrze jak okulary Kellnera, ponieważ cierpią na astygmatyzm i duszki. Mają one jednak duże soczewki oczne, doskonały odstęp źrenicy i są wygodne w użyciu przy niższych mocach.