Leica HighLux HLS

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obafgkm

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Liebe Fernglas-Experten,

habe heute durch ein Leica 10x50 Ultravid BR geschaut und war begeistert. Der Verkäufer erzählte mir, dass das an der einzigartigen neuen Vergütung HighLux HLS der Ultravid Serie liegen würde. Da ich nicht so viel Erfahrung mit High-End Gläsern habe, würde mich interessieren ob jemand schon mal die Trinovid BN Serie mit der Ultravid BR Serie am Himmel verglichen hat und ob diese spezielle Vergütung auf den Prismen nur bei Leica gemacht wird oder bei anderen Herstellern (Swarovski, Zeiss´, Nikon) auch.
Gruß, obafgkm
 
HighLux HLS ist eine von Leica gewählt und nur von Leica benutzte Bezeichnung für eine neue, hocheffektive Mehrschichtvergütung, über deren Details sich Leica aus verständlichen Gründen völlig ausschweigt. Wahrscheinlich muß man die Bezeichnung als einen Oberbegriff für eine ganze Reihe von Vergütungen betrachten, denn zur Erzielung höchster Effektivität (d.h. geringsten Reflexionsgrades) muß die Zusammensetzung (d.h. die Wahl der als Dielektrika benutzten Materialien, bei denen es sich um verschiedene Metalloxide und -fluoride sowie evtl. auch deren Mischungen handelt) und der Aufbau der Schichten (d.h. die Abfolge und jeweilige Dicke der Schichten) erstens individuell auf die Brechzahl der jeweiligen Glassorte, zweitens eventuell auch noch auf andere Glaseigenschaften (z.B. sind bei manchen Gläseren Haftschichten zusätzlich erforderlich) und drittens mitunter auch auf die Krümmungsradien der Linsen abgestimmt werden (je nach Einfallswinkel kann eine etwas andere Schichtdicke nötig sein, und bei sehr stark gekrümmten Linsen muß mn von einem etwas größeren Mittelwert der Einfallswinkel ausgehen).

Die anderen namhaften Hersteller wie z.B. (in alphabetischer Reihenfolge und keineswegs vollzählig) Fuji, Nikon, Swarovski oder Zeiss haben ihrerseits „Rezepte” und Verfahren für Mehrschichtvergütungen und eigene Bezeichnungen, um sie ggf. in der Werbung benennen zu können, z.B. „EBC” (electronic beam coating, was nichts über die Materialien aussagt, sondern nur etwas über das Aufbringungsverfahren oder noch genauer: über das Erhitzungsverfahren, mit dem das jeweilige Dielektrikum verdampft wird), „Nikon's original multilayer coating” (ohne speziellen Namen), „Swarobright” oder kurz und bündig „T*”. Was ich oben für HighLux HLS gesagt hatte, gilt im Prinzip genauso für die hocheffektiven Mehrschichtvergütungen der anderen Top-Hersteller. Es muß sich also auch dort um vielfältige Materialien, Schichtfolgen und evtl. je nach Bedarf abgewandelte Schichtdicken handeln. Und wie die Bezeichnung „T*” von Zeiss zeigt, die ja schon seit Jahrzehnten in Gebrauch ist, obwohl natürlich immer wieder Verbesserungen vorgenommen wurden, verwenden die Hersteller nicht immer neue Namen, wenn eine neue Vergütung entwickelt wurde.

Das Vergüten ist ein hochkomplexer Prozeß, den man sich nicht so einfach wie das Aufbringen einer Lackierung auf ein Blech mit der Spritzpistole vorstellen darf. Abgesehen von den theoretisch zu bewältigenden Problemen (Auswahl und „Komposition” der Dielektrika, Berechnung der Schichtdicken) gibt es da auch eine ganze Reihe praktischer Schrierigkeiten. Denn alles spielt sich in einem Vakuum ab, in dem je nach Material evt. andere Druckverhältnisse, andere Temperaturen und andere Verdampfungsmethoden (z.B. Erhitzen durch Stromfluß, Erhitzen durch Laserstrahl, Erhitzen durch Elektronenstrhal) anzuwenden sind. Auch haftet nicht jedes Material gleich gut auf allen Gläsern und auf allen anderen Dielektrika, so daß man sich auch da was einfallen lassen muß.

Man findet hierzu so gut wie keine Angaben in der Literatur (z.B. in Physik- oder speziell in Optik-Fachbüchern), da jeder Hersteller seine Geheimnisse für sich behält und oft sogar auf Patentierung verzichtet, weil dies eine Offenlegung zur Folge hätte, auf die sich eine Teilmenge der 1,2 Milliarden Chinesen (und auch ein paar andere) sofort begierig stürzen würden, um im Schutz nicht vorhandenen Patent- und Urheberrechts alles schnellstens abzukupfern (im real existierenden Kommunismus gilt, daß alles dem Volk gehört – außer den Villen, Autos und anderem Vermögen der Parteibonzen).

Für den Anwender ist es letztlich egal, ob die Vergütung HighLuxe HLS oder Swarobright oder sonstwie heißt und ob da z.B. Hafniumdioxid, Zirkoniumdioxid oder Lanthanfluorid drin ist. Wichtig ist das Ergebnis, und das kann man mein Durchschauen sehen und prüfen: gute Bildhelligkeit, möglichst geringe Streulichtempfindlichkeit, hoher Bildkontrast, möglichst geringe Reflexe.

In meinem Fernglasbuch werden die „Geheimnisse der Top-Hersteller” zwar auch nicht drin stehen, aber dort gehe ich auch auf das Thema Vergütung ausführlich ein und bringe noch weitere interessante Informationen und vor allem auch Erklärungen, die ich aus verständlichen Gründen nicht alle schon jetzt und hier ausplaudern möchte.

Walter E. Schön
 
Hallo Herr Schön,

vielen Dank für Ihre ausführliche Antwort. So ganz verstanden habe ich Ihre Ausführungen aber nicht. Wenn ich die Informationen im Leica-Prospekt richtig verstanden habe, handelt es sich bei dem HighLux-System um eine zusätzliche Vergütung auf den Prismen kombiniert mit Maßnahmen zur Reduzierung des Streulichts. Die Leica HDC Vergütung wird auf den Linsen aufgebracht und der Phasenkorrekturbelag P40 auf den Dachkantprismen. Man kann das offensichtlich nicht so unmittelbar mit den Vergütungsverfahren anderer Hersteller wie T* oder Swarobright vergleichen. Übrigens auf Ihr Buch bin sich schon gespannt. Werden Sie auch auf bildstabilisierte Ferngläser eingehen?
herzliche Grüße
obafgkm
 
Wirrwarr der Bezeichnungen

Ja, da haben Sie mich mit der Aussage „Der Verkäufer erzählte mir, dass das an der einzigartigen neuen Vergütung HighLux HLS der Ultravid Serie liegen würde” auf die falsche Fährte gesetzt, so daß ich prompt auch von der Vergütung HighLux HLS schrieb. Ich meinte natürlich schon die spezielle neue Vergütung von Leica, die bei den Duovid- und Ultravid-Ferngläsern in Verbindung mit einer ebenfalls neuen dielektrischen Verspiegelung einer Fläche des Dachkantprismas benutzt wird, um die Transmission dieser Ferngläser gegenüber denen der (bereits sehr guten) Trinovids noch etwas zu steigern. Aber Leica nennt die Vergütung HDC und nicht HighLux HSL, sondern versteht unter dem „System” HLS die weiteren transmissionssteigernden und streulichtvermindernden Maßnahmen, die zusätzlich zur aufwendigen Mehrschichtvergütung HDC vorgenommen wurden. Was ich oben zur Leica-Vergütung schrieb, gilt also für HDC und nicht für HLS.

Die Vergütung wird übrigens nicht nur auf den an Luft grenzenden Linsenflächen, sondern auch auf der Eintritts- und der Austrittsfläche des Umkehrprismensystems benutzt, denn auch dort würden ohne Vergütung die Reflexionsverluste jeweils ca. 4,5% betragen, und es würde dann nicht nur das Bild ein wenig dunkler, sondern das unerwünschte reflektierte Licht könnte (nach einer oder mehrfacher weiterer Reflexion an Linsen und Fassungsteilen) doch wieder in Strahlengang gelangen und als Streulicht den Kontrast mindern. Also auch Prismen werden vergütet.

Beim Schmidt-Pechan-Dachkantprisma, wie es bei den Trinovids, Ultravids und Duovids verwendet wird (und auch bei den meisten Dachkantferngläsern anderer Hersteller) muß eine Fläche - übrigens nicht die Dachflächen - verspiegelt werden, weil dort die Einfallswinkel zu klein für Totalreflexion sind. Das Licht würde dort also gebrochen das Prisma verlassen, statt gespiegelt zu werden und seinen Weg innerhalb des Prismas fortzusetzen. Die meisten Hersteller benutzen zu dieser Verspiegelung Aluminium. Einige wenige, z.B. Nikon und Fuji, bei ihren Top-Dachkantmodellen aber Silber, das um einige Prozent besser reflektiert und übers sichtbare Spektrum hinweg im Mittel auf einen Reflexionsgrad von ca. 98% kommt. Noch mehr ist nur noch mit dielektrischer Verspiegelung möglich. Das ist eine Vielfachbeschichtung von abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden dünnen Schichten aus bestimmten Metalloxiden oder -fluoriden, die ähnlich wie bei der Mehrschichtvergütung in hoher Präzision und in beinahe unvorstellbar geringer (gleichmäßigen!) Dicke im Vakuum aufgedampft werden. Der Aufdampfprozeß entspricht genau dem, wie er zum Vergüten benutzt wird, nur daß andere Materialien in anderer Folge und Schichtdicke und zumeist in noch erheblich größerer Zahl benutzt werden (Leica gibt 42 Schichten an). Die anderen Brechungsindizes, Reihenfolgen und Schichtdicken erzeugen statt der beim Vergüten nötigen „konstruktiven Interferenz” (= Addition bei der Überlagerung der Wellen, also mehr Licht durch die Grenzfläche) eine „destruktive Interferenz” (= gegenseitige Auslöschung der Wellen, also weniger bis kein Licht durch die Grenzflächen, sondern fast alles wird reflektiert). Leica gibt an, damit einen Reflexionsgrad von über 99,5% zu erreichen, womit der Unterschied zur Totalreflexion (100%) so gut wie keine praktisch relevante Rolle mehr spielt.

Der Phasenkorrekturbelag ist etwas ganz anderes und NICHT so etwas wie eine spezielle Vergütung der Prismen. Er wird auf den Dachflächen aufgebracht, die beiden exakt im 90°-Winkel gegeneinander geneigten Flächen beiderseits der Dachkante, von der die Dachkantprismen(ferngläser) den Namen haben. An diesen Flächen tritt auch ohne Phasenbelag Totalreflexion ein. Es ist also keine Verspiegelung nötig. An diesen Flächen tritt (wegen der Totalreflexion) auch kein Licht aus dem Prisma aus. Es ist somit dort auch keine Vergütung nötig. Aber das Problem ist, daß dort eine sog. Pupillenteilung auftritt: Etwa eine Hälfte des Strahlenbündelquerschnitts, die einen Bildpunkt nahe der längs der opt. Achse auf die Bildebene projizierten Dachkante erzeugt, wird erst an der linken Dachfläche und anschließend an der rechten reflektiert, die andere Hälfte des Querschnitts umgekehrt erst an der rechten und dann an der linken. Danach kommen beide Querschnittshälften wieder zusammen und sollten einander perfekt überlagern, wenn der Dachflächenwinkel von 90° exakt genug, also in der Größenordnung von Winkelsekunden (!) hergestellt war. Aber weil bei der Totalreflexion eine Teilpolarisation stattfindet, die bei beiden Querschnittshälften verschieden ist, kommt es nun nach der Überlagerung zu störenden Interferenzeffekten, welche die Punktförmigkeit der Punktbildes verschlechtert. Der (meines Wissens bei Zeiss erfundene) Phasenbelag hat deshalb die Aufgabe, die Polarisationseffekte bei der Totalreflexion so zu verändern, daß die anschließende Bildverschlechterung nach der Überlagerung nicht mehr auftritt. Da sich die Hersteller über weitere Einzelheiten zum Phasenbelag ausschweigen, düften wohl bei den verschiedenen Herstellern durchaus qualitative Unterschiede bestehen, was ich aber nicht beweisen kann.

Leica definiert das HLS als ein System, das sowohl streulichtmindernde mechanische Maßnahmen (also interne Blenden an optimalem Ort und optimaler Größe, Verwendung hochabsorbierender Schwärzung auf Tubusinnenflächen und anderen den Strahlengang kontaktierenden Teilen) als auch die hocheffektive dielektrische Verspiegelung der nicht totalreflektierenden Prismenfläche umfaßt.

Nun haben Sie im ersten Beitrag aber noch eine Frage gestellt, nämlich: „... würde mich interessieren ob jemand schon mal die Trinovid BN Serie mit der Ultravid BR Serie am Himmel verglichen hat".

Dazu auch noch eine kurze Stellungnahme. In der optischen Konstruktion unterscheiden sich die großen Ultravids (also ab 32 mm Öffnungsdurchmesser) in keiner Weise von den entsprechenden Trinovids, wenn man vom Ultravid 10x42 absieht, das als einziges ein neu gerechnetes Okular mit vergrößertem AP-Längsabstand erhalten hat. Man kann also davon ausgehen, daß die Schärfe der Ultravids sich von der der Trinovids so gut wie nicht unterscheidet. Es kann lediglich mit einer minimal (mit dem Auge eigentlich nicht mehr feststellbaren) größeren Helligkeit und mit einem (in kritischen Fällen durchaus wahrnehmbaren) höheren Kontrast und geringerer Streulicht- und Reflexanfälligkeit der Ultravids gerechnet werden. Das würde z.B. die Mondbeobachtung verbessern, wo die Überfülle an Licht oft Geisterbilder erzeugt und den Kontrast feiner Details verschlechtert. Wem die Ultravids zu teuer sind, hat aber in den Trinovids eine ansonsten optisch so gut wie ebenbürtige Alternative, die doch um einiges erschwinglicher ist.

Walter E. Schön
 
Konstruktive und destruktive Interferenz

Leider muß ich an meinem letzten Beitrag noch eine kleine Anmerkung ergänzen, da ich leider wegen Ablaufs der Bearbeitungsfrist keine Änderung mehr am Text vornehmen kann.

Ich sprach für „konstruktiver” und „destruktiver” Interferenz und hatte dabei die transmittierenden Strahlen (welche durch die Grenzschicht zwischen Luft und Glas oder umgekehrt hindurchgehen) vor Augen. Es ist jedoch üblich und bei der Betrachtung der Interferenzvorgänge auch sinnvoller, die reflektierten Strahlen zu betrachten, und dann ist es genau umgekehrt: Bei einer Vergütungsschicht muß für die an den Grenzschichten REFLEKTIERTEN Strahlen eine „destruktive” Interferenz erzielt werden, um die Reflexion zu dämpfen oder im Idealfall zu löschen. Bei einer dielektrischen Spiegelschicht muß für die an den Grenzschichten REFLEKTIERTEN Strahlen eine „konstruktive” Interferenz erzielt werden, um einen möglichst hohen Reflexionsgrad zu erzielen.

Ich hoffe, damit nicht zusätzliche Verwirrung zu schaffen.

Walter E. Schön
 
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