Introducción a las miras telescópicas - Parte 1

Como aficionado a la caza y al tiro, y por mi profesión, innumerables son las consultas sobre el tema que recibo de amigos y conocidos que comparten mi misma pasión. También, innumerables son los artículos que he leído sobre el tema en diferentes revistas del medio a lo largo de toda mi vida de cazador-tirador, e innumerables fueron las conversaciones escuchadas en los distintos polígonos sobre cual es el mejor visor y porque.

Nadie puede determinar con exactitud cual es el mejor visor o el optimo para todo tipo de uso.

La selección dependerá del uso específico que se le dará al instrumento. La calidad global de una mira telescópica está estrechamente ligada a la calidad óptica, acompañada esta con una excelente construcción mecánica (estativo).

Nos concentraremos en lo básico para cuando nos encontremos ante la elección de un visor. Tomemos como ejemplo una combinación tamaño de objetivo-aumento muy de moda por estos tiempos, 8X56, 8X se refiere a la cantidad de aumentos, 56 indica el diámetro de la lente objetivo del sistema (diámetro de pupila de entrada).

Cabe aclarar, además de lo dicho anteriormente, que se eligió la combinación mencionada (8X 56) dado que nuestro mayor problema es que nosotros siempre buscamos miras "bien luminosas" ya que la mayor dificultad se presenta en esos tiros donde las condiciones de luz son bastante pobres, y además, porque esta también da un F.C. (factor de crepúsculo) óptimo para la mayoría de los fabricantes, y que se calcula de la siguiente forma:

es decir:

Este factor de crepúsculo es el parámetro elegido por la mayoría de los fabricantes europeos para determinar el diseño del aparato óptico, cuanto mas próximo sea este valor a 21,0000 mejor performance tendrá el aparato diseñado en condiciones críticas de luminosidad. El porque de este numero requiere de explicaciones bastante técnicas y engorrosas.

Para que este F.C. no sea tan abstracto y teórico, podemos expresar lo mismo de una manera diferente y más comprensible para nosotros, sin entrar en tecnicismos que poco nos interesan. Podemos calcular la pupila de salida del visor, obteniendo un resultado diferente que está expresando aproximadamente lo mismo, de la siguiente manera:

es decir:

7 mm es aproximadamente la máxima dilatación pupilar en el ojo humano, una dilatación menor implica menor entrada de luz, ya que la pupila dilatará de acuerdo a la cantidad de luz que llega a ella, siendo esta la información que procesará nuestro cerebro, una dilatación un poco algo mayor a 7 mm. no es posible fisiológicamente. Entonces, ¿por que no elegir una relación aumento-objetivo cuyo resultado de mas que 7, de esta manera nos aseguraríamos mayor luminosidad?

Querido amigo, ud. No podrá poner en su bolsillo mas de lo que en el quepa, y esto no le asegura que adentro de el caiga lo mejor, seguramente algo se perderá. Por lo tanto démosle al ojo la información mas completa, precisa y de mejor calidad que podamos, nuestro organismo se encargará del resto.

Por lo que hemos de concluir que 7 será nuestro numero de la suerte, ya que podremos captar, enviar y procesar toda la información que por este diámetro pueda entrar.

El método "criollo" para medir y palpar esto que dimos a llamar pupila de salida del anteojo y que parece tan intangible es el siguiente: tome la mira y colóquela directamente bajo una luz potente, en forma vertical, es decir de manera que la lente objetivo este dirigida hacia nuestra fuente de luz, del otro lado, es decir del ocular, coloque una hoja de papel blanco, comience a alejar el ocular del papel hasta lograr ver sobre este, un círculo de luz perfectamente definido, sin bordes difusos, seguramente esto lo logrará al alejar la mira del papel entre unos 5 y 10 cm. logrado esto, tome una regla y mida el diámetro del circulo de luz formado en el papel. Acaba ud. de medir la pupila de salida de su mira.

Sería de suponer que buscando una relación cuyo resultado sea 7, estaríamos ante la presencia de la mira correcta, sin embargo existe una sutil diferencia. Elijamos otra relación objetivo- aumento, que, al realizar la división nos de 7, por ejemplo en las miras comerciales las más difundidas son las 6X 42:

analicemos ahora su valor de crepúsculo:

Evidentemente estamos bastante lejos de F.C.= 21,1660; ¿como es posible esto? Bien, analicémoslo de este modo:

Ud. se halla dentro de su habitación completamente a oscuras, levanta la persiana hasta la mitad para que entre luz, y puede ver perfectamente y moverse dentro de la habitación.

Ahora necesita buscar algo que se le ha caído debajo de la cama, a pesar de que la luz era suficiente en los espacios normales, debajo de la cama no logra ver con suficiente claridad (condición de luz pobre), necesita entonces levantar aún más la persiana para permitir mayor entrada de luz, y así poder ver lo que está buscando. Sin embargo ud. No realizó todo esto con la misma dilatación en sus pupilas todo el tiempo desde que permitió que entrara luz por primera vez al subir la persiana. La pupila (mejor dicho el iris) es un "diafragma automático" que se abre y se cierra de acuerdo a la cantidad de luz que recibe, de acuerdo a un complicado proceso fisiológico que no viene al caso explicar aquí. Entonces nuestra pupila ha dilatado a su diámetro máximo orgánicamente posible para poder dejar entrar toda la información posible (léase luz), pero, ¿y la calidad de esa información?. Lógicamente si envés de una persiana común ud. tendría una de galpón industrial, la cantidad y la calidad de luz que entraría seria mayor, por ende, la calidad de imagen que ud. Percibiría seria perfecta.

Esta burda comparación, bien vale como ejemplo, para poder explicar el porque de un objetivo de 56 mm. de diámetro como pupila de entrada en una mira telescópica, para momentos claves y muy puntuales, (por ej. Atardecer o de noche) sería la solución cuasi perfecta., siempre y cuando aparte de objetivo de 56 mm. Par inversor, lente de campo, objetivo del ocular, lente del ojo del ocular, y mecánica, sean de buena calidad y funcionen correctamente.

Sin embargo, a la hora de decidir la compra de un visor, salvo que sea de buena calidad, y marca reconocida, se debe tener mucho cuidado, al aplicar estos conceptos, ya que, en la práctica, esto significa que un instrumento de puntería con buenas lentes y poco aumento, combinado con un diámetro pequeño de objetivo, puede ser más efectivo que otro con grandes lentes y mayor aumento pero de peor calidad.

De hecho, dichos aparatos poseen lentes de tan mala calidad, que interiormente necesitan ser diafragmados a diámetros entre 3 y 5 mm. para poder eliminar los rayos paraxiales, que perjudican la imagen final, sumando a esto las aberraciones esféricas y cromáticas correspondientes, ya que poseen lentes esféricas y no asféricas (lentes corregidas en sus curvaturas) necesarias para tales tamaños de objetivos, de hecho, hace ya mucho tiempo mi amigo Carlitos Zeiss, se dio cuenta de esto, e intento corregirlo, y como podrán apreciar uds. con bastante éxito.

Aún en el caso de que dos visores con el mismo diámetro de lentes dejaran pasar la misma cantidad de luz, no asegura que la misma cantidad y calidad de luz llegue al ojo. Esto depende pura y exclusivamente de la calidad óptica de las lentes y de sus tratamientos.

Bien conocido por los tiradores y cazadores es el dicho que dice "Lo que va arriba tiene que ser mas caro que lo que va abajo" esta es, digamos, que una introducción general, en la que se habla palabras mas, palabras menos, de lo que aproximadamente siempre se ha leído respecto al tema. Pero bien necesaria es esta introducción para dar lugar a una nota mucho mas profunda, y técnica.

Las miras telescópicas

El anteojo, visor o telescopio, constituye una parte tan esencial en la mayor parte de los ins-trumentos topográficos, geodésicos, astronómicos y de puntería, en nuestro caso, destinados a la observación ocular, que merece un lugar de preferencia en la descripción de los mismos.

Nota Histórica

La cuestión: ¿Quién fue el inventor del anteojo? ha sido muy discutida y no será probablemente nunca completamente aclarada. Lo único que se sabe con certeza es que, según documentos de fecha 2 de octubre 1608 hallados en Holanda, se deliberaba allí en aquel entonces sobre el otorgamiento de una patente relativa a la construcción de un anteojo, solicitada por Juan Lipperhey, óptico de Middelburg (Holanda), y que tal solicitud fue denegada a causa de ser ya conocido entonces el invento.

En el mes de julio de 1609, el astrónomo Galileo Galilei , según su propia declaración, supo del invento del anteojo y se puso a construir uno independientemente. Con fecha 21 de agosto de 1609 lo presentó en la torre de la catedral de San Marco de Venecia. Era un anteojo de 2,4 metros de largo, con un objetivo de 42 mm de diámetro y un aumento de 9. Tiene Galilei el mérito de haber puesto por vez primera y con todo éxito el anteojo al servicio de las investigaciones del cielo: Descubrió los 4 satélites más grandes de Júpiter, el anillo de Saturno, las manchas del Sol, etc.

Es debido a estos hechos que el primer anteojo inventado lleva el doble nombre de anteojo holandés o anteojo de Galilei. Consiste este anteojo en una combinación de dos lentes, una lente convergente que es el objetivo, y una lente divergente que es el ocular.

En el año 1611 el astrónomo Kepler indico en su famosa obra DIOPTRICA las características y la disposición de las lentes constitutivas de otro tipo de anteojo, llamado anteojo astronómico o anteojo de Kepler. Tal anteojo está constituido por un objetivo igual al del anteojo holandés y un ocular que es una lente convergente. En el año 1615 fue construido por primera vez este segundo tipo de anteojo. Es entonces el ocular la parte óptica en que difieren los dos tipos de anteojos.

Introducción

Volveré a repetir dos párrafos que ya nombrara en la primera parte de este informe:

• 1- Nadie puede determinar con exactitud cual es el mejor visor o el optimo para todo tipo de uso.
• 2- La selección dependerá del uso específico que se le dará al instrumento. La calidad total de una mira telescópica está estrechamente ligada a la calidad de su óptica, acompañada esta con una excelente construcción mecánica.

Ópticamente, son innumerables la cantidad de análisis que pueden hacerse, desde la elección del tipo de cristal, el método de tallado, los métodos de corrección de aberraciones, etc, etc, etc., si bien los cálculos de todos estos ítem son complicadísimos, y no le interesan al cazador o al tirador, trataremos de explicarlo lo mas sencillo posible, ya que, innumerables son los artículos que se han escrito sobre el tema, y nunca nadie los ha tratado, (por lo menos con seriedad).

Sucede amigo, que en óptica como en derecho, no da lo mismo poner el adjetivo antes que el sustantivo, y copiar una nota tratando de cambiar las palabras, para que no parezca la misma, o incluir o excluir una coma o un punto, cambia radicalmente el concepto, es mas, se pueden estar diciendo cosas que no son verdad. También sucede que si uno utiliza catálogos de fabricantes para extraer una nota, todas las miras son las mejores del mundo, pues, ¿qué puede decir un fabricante del producto que comercializa?

No pretende esta nota recomendarle al lector tal o cual mira, tampoco pretende ser una lección de óptica instrumental, pero si pretende ponerlo en conocimiento de las características técnicas, del funcionamiento y cualidades de todos los componentes que la integran, para que llegado el caso de adquirir una, sepa el lector como evaluarla, y entonces no pagar valores altos por algo que realmente no lo vale, y si pagarlo por algo que vale la pena (en este caso, y después de leer la nota se dará cuenta que algo bueno a la larga resulta baratísimo) será esta entonces, una nota meramente técnica, tratando de hacerla lo mas comprensible posible.

Después de algunas definiciones, estaremos explicando, como se supone que se debe construir una mira telescópica, cuales son las elecciones de materiales, cálculos, correcciones, etc, que el fabricante debe tener en cuenta para su diseño e industrialización. De hecho, hay algunas miras telescópicas que funcionan exactamente como uno quiere, pero para lograr esto, debe correr mucha agua bajo el puente.

El Sistema óptico perfecto

Se llaman sistemas ópticos perfectos aquellos que reproducen cada punto del objeto con un punto de la imagen y conservan la escala prefijada de imagen.

En realidad, incluso si no se tiene en cuenta el fenómeno de difracción, por regla general, no se puede considerar que los sistemas ópticos reales, al formar una imagen de tamaño finito, aseguran que ésta sea totalmente nítida y que corresponda completamente al objeto.

Al crear un sistema óptico próximo a uno perfecto, o mejor dicho, con desviaciones respecto al perfecto que se toleran, se cumple una etapa trabajosa de cálculos para efectuar el reglaje (corrección) del sistema.

Para la corrección se emplea un sistema óptico cuyas dimensiones exteriores, así como las distancias focales de sus componentes, las distancias entre ellos y los diámetros útiles pueden ser determinados de acuerdo con los conceptos que se refieren a la zona paraxial (del griego para: al lado, axial: perteneciente al eje).

Aplicando estos conceptos a la zona de haces anchos de rayos, obtendremos un sistema óptico que satisface los requisitos que se presentan a un sistema óptico perfecto.

Para que tal sistema óptico convierta el haz homocéntrico del espacio objeto en un haz homocéntrico de rayos del espacio imagen, es menester cumplir las siguientes condiciones:

• 1. A cada punto del espacio objeto deberá corresponder un punto del espacio imagen.
• 2. A cada recta del espacio objeto debe corresponder una recta del espacio imagen.
• 3. A cada punto de una recta del espacio objeto debe corresponder un punto perteneciente a la correspondiente recta del espacio imagen.

Tales puntos, rectas y rayos que se hallan en diferentes espacios y corresponden unos a otros se dice que son conjugados.

La etapa inicial del cálculo óptico, cuyo fin es la obtención de un sistema óptico perfecto que asegure la formación requerida de los haces de rayos, se llama cálculo de dimensiones exteriores.

¿Por qué es tan cara una buena mira telescópica?

La respuesta a esta pregunta la encontrará ud. mismo al finalizar de leer la nota, porque en ella encontrará las verdades, mitos y falacias del saber popular sobre el tema.

Conceptos Iniciales

En cuanto a los cristales.

Una mira telescópica, esta constituida "básicamente" por 5 lentes. El objetivo, el par inversor (2) y una lupa compuesta u ocular (2). Básicamente esta entre comillas porque 5 es el mínimo de lentes que un anteojo de este tipo necesita para funcionar (digamos que es la cantidad de lentes que tiene una mira de malísima calidad) hasta un máximo de 11 lentes (por supuesto nos referimos a un aparato de calidad).

Aun hablando de una mira telescópica constituida por 10 u 11 lentes estas se comportan como si fueran 5, para el funcionamiento del telescopio o anteojo de puntería como tal. ¿Cómo se entiende esto?. Bien, sucede que esas 5 lentes básicas, tienen adosadas o pegadas otro numero de lentes igual, las cuales se utilizan para corregir ciertos errores o aberraciones como veremos a lo largo del articulo, pero cada par de lentes adosadas o pegadas se comporta como si fuera una sola, (para lo que se refiere a la refracción de los rayos) esto es conocido en óptica como doblete.

Cada una de estas lentes están realizadas en diferentes clases de vidrios, los cuales de acuerdo a su composición tienen diferentes nombres o denominaciones, por lo general alfanuméricas, pero que en líneas generales, a su vez, se dividen en dos grandes grupos cuyas denominaciones son CROWN Y FLINT (silicatos de sodio, potasio o calcio, oxido de plomo etc.).

Estas designaciones de vidrios ópticos provienen del modo primitivo de fabricarlos, el crown, palabra inglesa que significa corona, se obtuvo por soplado en forma de platos, el flint, fue fabricado a base de pedernal, cuando aun no se conocía una forma de sílice mas pura, Flint es también una palabra inglesa (pariente del alemán flinte, fusil) que significa piedra de chispas. El nombre común para el crown sería vidrio, y para el flint, cristal.

En cuanto a las monturas

Como los instrumentos ópticos (siempre hablaremos de calidad) "de campaña" se calculan aproximadamente para un intervalo de temperaturas de –55ºC a +55ºC y los coeficientes de dilatación lineal de los materiales de las monturas se distinguen considerablemente de los del vidrio, (el del duraluminio es 23 x 10-6, el del latón es 18 x 10-6, y el del acero es 11 x 10-6), en muchos casos surge el peligro de que las monturas aprieten las piezas ópticas con temperaturas bajas, y se produzca la creación de grandes holguras con temperaturas altas, lo cual es terrible para una mira que contiene dentro de ella un gas (nitrógeno) que evita el empañamiento en condiciones de temperaturas bajas, además de no permitir el ingreso de humedad al sistema. Por lo tanto ya desde el arranque, existe una diferencia entre los materiales que se eligen para la fabricación del estativo o cuerpo de la mira.

Un fabricante de miras de calidad, tiene que calcular como primera medida la dilatación y la contracción de los materiales que utilizará para fabricar el cuerpo de su mira en consecuencia del tipo de cristal que utilizará para fabricar sus lentes, en el rango de temperaturas mencionado.

Paso de la Luz (radiación) a través de los medios ópticos

Perdidas de luz por reflexión

Se llama reflexión de la luz (flujo radiante) al fenómeno que con¬siste en que la luz incidente sobre la superficie que separa dos medios ópticos de diferentes índices de refracción, (que es digamos a "grosso modo" la capacidad que tiene el cristal para desviar un rayo de luz en mayor o menor medida según sea su densidad) parcial o totalmente retorna al medio de donde incide. La cantidad de luz reflejada depende de la calidad de la superficie que separa los medios, de los ángulos de incidencia de los rayos luminosos sobre la superficie de separación y de los índices de refracción de los medios.

Si una superficie cuyo radio de curvatura, al pasar a lo largo de ésta a distancias iguales a la longitud de la onda luminosa, experimenta variaciones comparables con la longitud de dicha onda, tal superficie se dice que es rugosa. Las superficies rugosas obtenidas, por ejemplo, por rectificación, intensifican la difusión de la luz, lo que se llama reflexión difusa. Tales superficies por lo tanto no pueden darnos una imagen nítida, entonces no nos sirven para nuestra mira. La reflexión de la luz por un medio ópticamente menos denso, con el retorno total al medio de donde incide, se denomina reflexión interna total.

La parte del flujo radiante (luz) que se dispersa por el limite de refracción o reflexión se define por el coeficiente de reflexión. Se llama coeficiente de reflexión la relación del flujo radiante, reflejado por el cuerpo dado, al flujo radiante incidente en este cuerpo. El coeficiente de reflexión para dos medios ópticos con superficies pulimentadas adyacentes, se determina por la conocida fórmula de Fresnel.

Si dos piezas ópticas van pegadas con bálsamo de Canadá (n= 1,52) lo que con frecuencia se utiliza en objetivos, para lograr un doblete acromático, como dijimos al principio, o se unen por contacto óptico, las perdidas de luz por reflexión en el lugar de la unión disminuyen bruscamente, el bálsamo ha sido suplantado por otros elementos (por ej. Loctite uv) ya que cumple la misma función y da un resultado mas duradero a través del tiempo. Las perdidas de luz por reflexión en superficies pegadas o que hacen contacto, deben tenerse muy en cuenta si la diferencia de los índices de refracción entre los vidrios supera los 0.2. Todos hemos tenido algún visor que al mirar a través de él, era como mirar a través de una radiografía, he aquí una de las causas.