Das wird ja z.Zeit auch im Forum hier und da betrieben, und ich habe es auch mal versucht. Dazu einige - zugegeben etwas längere - allgemeine Überlegungen (ursprünglich mehr zur eigenen "Erbauung" - ich drucke es mir auch selbst noch aus -; zugegebenerweise auch etwas "mit der heißen Nadel").
Allgemeiner Ansatz: Ein Objektiv 1 der Brennweite f1 direkt an der Kamera, vor diesem ein Objektiv 2 der Brennweite f2 in Retro-Stellung adaptiert; i. A. beide auf Unendlich fokussiert. (Bei "Mikro" i. A. mit f1 größer als f2)
Beispiel im Bild: Olympus E-420 mit altem Olympus-OM-Tele 5/200mm (angeschlossen mit zugehörigem OM-Adapter); davor in Retro-Stellung das OM 1,8/50mm (beide haben 49mm-Filtergewinde und lassen sich mittels eines zweiseitigen 49mm-Gewinderinges problemlos aneinander schrauben).
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures003/104723_48308734.jpg)
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures003/104723_34501055.jpg) links 5/200mm , rechts 1,8/50mm in Retro-Stellung
Die Anordnung entspricht einem Mikroskop mit Unendlich-Optik: Objektebene ist die vordere Brennebene (im oberen Bild unten) des in Retro-Stellung befindlichen Objektivs 2. Dieses wirkt also wie ein Unendlich-Objektiv als Lupe der Vergrößerung V = 250mm/f2 und bildet das Objekt nach Unendlich ab. Das hintere Objektiv 1 wirkt als Tubus-Linse und verlegt das Bild von Unendlich in seine hintere Brennebene und damit in die Bildebene der Kamera, wo sich auch der Sensor-Chip befindet. Beide Objektive werden damit in der für sie korrektionsmäßig günstigsten Konfiguration verwendet und sind chromatisch voll korrigiert, so dass hier auch keine CVD-Probleme auftreten.
Der Abbildungsmaßstab im Bild beträgt damit M = f1 / f2 ; im genannten Beispiel also 4 : 1 .
Zur praktischen Durchführung: Die genauere Scharfstellung des Bildes ließ sich sehr gut mittels des Fokussier-Ringes des Objektivs 1 (an der Kamera) tätigen.
Zur Verfügung standen hier zusätzlich die OM-Objektive 2,8/28mm und 2,8/100mm , so dass eine entsprechende Anzahl von festen Abbildungsmaßstäben im Mikro- und Makro-Bereich realisierbar war.
Bestimmend für das Auflösungsvermögen ist in erster Linie die Numerische Apertur NA des vorderen Objektivs 2. Man erhält sie aus seinem bekannten Öffnungsverhältnis bzw. dessen gebräuchlicherem Kehrwert, der Blendenzahl K - im obigen Beispiel K = 1,8 - nach der Beziehung NA = 1 / (2 K) (Ableitung weiter unten) - im obigen Beispiel also NA = 1 / (2 x 1,8) = 0,278 .
Die damit erreichbare Auflösungsgrenze d im Objekt berechnet sich - dieses als Selbstleuchter oder als mit Kondensor von 2/3 Objektiv-Apertur beleuchtet angenommen - etwa zu d = 0,6 x (lambda(v) / NA). Mit der Vakuum-Wellenlänge lambda(v) = 0,55 µm ergibt sich d = 0,33 µm/NA bzw. rund d = [1 / (3 NA)] µm .
Noch etwas zur Ermittlung von NA aus K : Das Öffnungsverhältnis eines Photo-Objektivs ist definiert als Verhältnis von Durchmesser D seiner wirksamen Aperturblende zu seiner Brennweite f . Üblicherweise wird aber sein Kehrwert, die Blendenzahl K, benutzt. Für diese gilt deshalb K = f / D . Bei Einhaltung der Abbe`schen Sinusbedingung ergibt sich (statt des Tangens) der Sinus des Aperturwinkels u ( u = halber Öffnungswinkel), also die Numerische Apertur NA , zu NA = sin u = (D/2) / f = 1 / (2 K) .
(Anmerkung zur Sinusbedingung: Hierbei ist bei der strahlenoptischen Bildkonstruktion die vordere, dem Objekt zugewandte Haupt"ebene" des Objektivs 2 nicht als Ebene, sondern als Kugelfläche mit dem Radius f 2 anzusetzen. Analoges gilt für das Objektiv 1 in umgekehrter Richtung.)
Weitere Frage: Wie groß muss der Abbildungsmaßstab M in der Bildebene mindestens sein, um das Auflösungsvermögen des Objektivs voll auszuschöpfen ( quasi "förderliche Vergrößerung")? Dazu noch eine etwas "lockere" Abschätzung (ohne Berücksichtigung von Bayer-Maske u. A.).
Die Bilder (bzw. deren Maxima) zweier gerade noch aufgelöster leuchtender Objekt-"Punkte" - sie haben in der Objektebene den Abstand d - müssen dazu in der Bildebene so weit auseinander liegen, dass zwischen den beiden Pixeln des Chips, auf die ihre beiden Bilder (Maxima) fallen, noch mindestens ein weiterer Pixel liegt und das Intensitäts-Minimum zwischen ihnen "wahrnimmt". Sei A der Abstand zwischen den Mitten zweier direkt benachbarter Pixel, müssen die beiden Bildmaxima um mindestens 2 A auseinander liegen. Für den dazu notwendigen "Mindest-Abbildungsmaßstab" Mmin muss deshalb gelten:
d x Mmin = 2 A und damit Mmin = 2 A / d ; für d (s. oben) eingesetzt: Mmin = (6 A / µm) x NA
(Anmerkung: (A / µm) kann man auch lesen als "A gemessen in µm)
A erhält man aus der von den bekannten Chip-Seiten a und b aufgespannten Fläche a x b und der Pixelzahl Z des Chips zu A = [(a x b) / Z]^0,5 (^0,5 = Quadratwurzel aus...) und damit: Mmin = 6 NA [a/µm x b/µm) / Z]^0,5
(Da d und A in µm angegeben waren, sind auch die Chip-Abmessungen a und b in µm einzusetzen.)
Im obigen Beispiel: a = 17.3 mm = 17,3 x 103 µm , b = 13,3 mm = 13,3 x 103 µm , Z = 10 x 106 (10 "Mega-Pixel"). Daraus ergibt sich hier mit (s. oben) NA = 0,278 (die Zehnerpotenzen kürzen sich raus):
Mmin = 6 x [(17,3 x 13,3) / 10]^0,5 = 6 x 0,278 x 23,0^0,5 = 6 x 0,278 x 4,78 = 7,97 : also Mmin = 8 : 1 .
Zum Schluss noch eine Zusammenstellung der NA-Werte, Auflösungsgrenzen d sowie der "Mindest-Abbildungsverhältnisse Mmin für die üblichen blendenzahlen K von Photo-Objektiven (in Unendlich-Stellung) bie dem hier gewählten Beispiel mit den Chip-Daten a = 17,3 mm , b = 13,3 mm , Z = 10 x 106 :
K : 1 1,4 1,8 2 2,8 4 5,6 11
NA: 0,500 0.357 0,278 0,250 0,179 0,125 0,089 0.045
d/µm : 0,67 0,93 1,20 1,33 1,86 2,67 3,74 7,41
Mmin : 14,3 10,2 8,0 7,2 5,1 3,6 2,6 1,3
(Man hätte hier natürlich durchaus etwas runden können....)
Letzte Frage: Wer will das alles lesen? Muß ja auch Keiner.
aber:
"Wer Vieles bringt, wird (vielleicht) Manchem etwas bringen" ... (sagte schon Johann Wolfgang)
Fehler-Hinweise und Kritik werden gern entgegengenommen!
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Nachtrag: Bei dem OM-Tele 200 mm hatte ich mich verschrieben: 5 / 200 mm anstelle 2,8 / 200 mm. habe ich korrigiert.
Lieber Herr Husemann,
ein sehr schöner Beitrag ! Ich habe auch den ganzen Artikel gelesen ;)
Eine kleine Anmerkung. Um auch den ungünstigsten Fall der Auflösung in der Diagonalen einzubeziehen, rechne ich immer noch den Faktor 1,4 dazu. Das hier gezeigte Beispiel kommt von meiner monochromen DMK72 Kamera mit Pixel von 2,2µm.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures003/104725_5257123.jpg)
Wie Sie auch schreiben sind die Rechnungen ohne Berücksichtigung der Bayermaske.
Haben Sie Versuche unternommen, ob diese oder ähnlich zusammengesetzte Optik einem einfachen System gegenüber Vorteile bringt? Theoretisch ja, aber wir fotografieren doch praktisch. Ich befürchte, dass die hohe Anfangsöffnung der meisten Objektive nicht genutzt werden kann. Aber hier hilft nur der Versuch an einem planen Testobjekt.
Mich schrecken die vielen Linsengruppen einer Tandemoptik immer ein wenig ab.
Ein schönes Wochenende und Grüße
Peter Höbel
Liebe Umkehroptikfans
Meine zwei ersten Investitionen in Richtung Makrofotografie waren ein Umkehrring und eine Nahlinse, beide haben mehr Vergrößerung gebracht, aber die Qualität war alles andere als akzeptabel. In Richtung Bildmitte noch am besten, in Richtung Rand ...
Ich habe damals relativ schnell bessere Ergebnisse erzielt, die Lupenfotoobjektive von Canon und ein Balgengerät waren die dahinter stehenden Investitionen ...
In dieser Zeit war von einem Sensor noch keine Rede, der Kodakchrome 25 war damals das eingesetzte Material ...
Was mich also interessieren würde ist, wie sieht es mit der erzielbaren Qualität der von Herrn Husemann wirklich spitze beschriebenen Kombination aus. Gibt es dazu auch Testfotos. Die Frage die mir durch den Kopf geht ist wo trifft die Qualität die Theorie - ist keine sarkastische Frage, das würde mich wirklich interessieren ...
Danke auf jeden Fall meinen beiden Vorautoren für die Beiträge, in der Praxis hat sich bei mir ein Qualitätsfaktor von 2 als ideal erwiesen, bei sehr großen Vergrößerungen gehe ich auf bis zu 1,6 herunter (größer als ein Meter Seitenlänge). Hier spreche ich natürlich von digitalen Daten ...
Schönen Abend & liebe Grüße
Gerhard
Liebe interessierte Diskutanten,
Sie haben natürlich recht mit Ihren Hinweisen und Einwänden. Herr Höbel: Mit der Einbeziehung der Diagonalen bei der Auflösungsgrenze haben Sie natürlich recht und ich habe es einfach vergessen; ich sehe es aber sowieso immer etwas gelassen, weil auch in den klassischen Ansätzen für d ja immer idealisierende Voraussetzungen stecken. Die Linsen einer Tandem-Optik haben Sie im "normalen" Unendlich-Mikroskop - zumindest bis zu einem gewissen Grade - aber auch.
Praktisch habe ich mich mit meiner "Maschine" noch nicht so ausführlich getummelt; ich muß mir erst auch noch geeignete Testobjekte "ausdenken" und beschaffen. Vielleicht wird´s ja noch. Aber es ist doch mal ganz lustig, sich erst einmal ein paar theoretische Gedanken zu machen und darüber zu diskutieren. Ein Anreiz dazu lag auch darin, dass im Mikrofoto-Forum z.T. so etwas ja praktisch gemacht wird.
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Zitat von: hinrich husemann in September 28, 2012, 16:54:09 NACHMITTAGS
...mittels eines zweiseitigen 49mm-Gewinderinges problemlos aneinander schrauben).
Guten Abend an Herrn Husemann und an die Anderen.
Danke, ich finde das auch interessant zu lesen, und auch ich habe beim Lesen nicht alle Rechnungen mitgemacht...
Sind besagte doppelseitige Gewinderinge übliche Adapter, die man leicht erhält (in den jeweils üblichen Größen) oder eine Eigenanfertigung?
Was die praktische Frage betrifft: Haben Sie trotz des gezeigten und fotografierten Aufbaus noch keine Testfotos (als Beispiele) gemacht, die Sie uns vielleicht zeigen könnten?
Viele Grüße
Sebastian
Hallo
Die Bilder sind wie gewohnt gestackt.
An der Kamera (Nikon D7000) 50mm Balgen, das AF MIKRO NIKKOR 105mm, 1:2.8D, darauf in retro das alte NIKKOR 24mm 1:2.8.
Abbildungsmassstab 7:1, Stack aus 134 Bilder.
Der Kontrast der Kombination ist etwas hart und die Auflösung ist geringer wie bei einem Luminar 25.
Für jemand, der kein Lupenobjektiv besitzt eine akzeptable Leistung dieser Kombination.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures007/104746_65429669.jpg)
Zum Vergleich zeige ich noch ein Bild mit dem ZEISS Luminar 25mm.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures003/104746_23134022.jpg)
Gut Licht
Kurt
hallo und guten Abend
Zitat:
Sind besagte doppelseitige Gewinderinge übliche Adapter, die man leicht erhält (in den jeweils üblichen Größen) oder eine Eigenanfertigung?
Sebastian
Diese Ringe sind als Makro Kupplingsringe Retro in vielen Varianten erhältlich
zb http://www.ebay.de/itm/190619175359?ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1438.l2649
Lg
Wolfgang
ZitatBeide Objektive werden damit in der für sie korrektionsmäßig günstigsten Konfiguration verwendet und sind chromatisch voll korrigiert, so dass hier auch keine CVD-Probleme auftreten.
Guten Morgen Herr Husemann,
gilt diese Aussage speziell für Olympusobjektive oder allgemein für die CVD-Korrektion von Linsen?
Gruß - E. Nowack
Hallo Herr Nowack,
die üblichen Foto-Objektive aller Firmen sind - da sie an sich ja einzeln benutzt werden - normalerweise im jeweiligen Qualitätsrahmen chromatisch voll korrigiert. Ich sehe keinen Grund, warum sie nicht - wie hier beschrieben - ohne CVD-Probleme auch beliebig kombiniert werden können.
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Hallo Herr Wirz,
zunächst mal: Wirklich schöne Bilder! Aber: Zum Testen und Vergleichen der Objektiv-Kombinationen würde ich eher nicht gestackte Bilder bevorzugen. Beim Stacken werden doch vielleicht Schwächen der einzelnen Kombinationen zu stark kompensiert. Ich will mich demnächst mal bemühen.
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Hallo Herr Husemann
Super, ich bin schon auf Ihr Testergebnis gespannt. Ich teile zwar Ihre Vermutung das der Stack das Ergebnis verschleiert, bin aber dankbar für den Vergleich von Kurt ==> er bestätigt meine Erfahrungen (wobe das von Kurt verwendete Objektiv um Klassen besser ist wie die damals von mir verwendeten), ich bin natürlich auch primär am Endergebnis interessiert - da gehört bei mir der gesamte digitale Workflow mit zum bildbeinflussenden Prozess. Am Ende zählt das Ergebnis das an der Wand hängt oder in einem Buch/einer Zeitschrift gedruckt ist und kaum das Einzelbild. In den wenigsten Fällen werden ja Einzelbilder als Ergebnis präsentiert, in diesem Bereich sehe ich so gut wie nur Stacks oder PANOStacks ...
Liebe Grüße
Gerhard
Hallo Herr Husemann, ich nochmal.
Für ´endliche´ Mikroskopobjektive ist Tubuslänge (Bildweite) ein Kriterium für Bildqualität, u.a. für die Korrektion der chromatischen Aberration. Vermutlich ist auch bei Fotoobjektiven die chromatische Korrektion nur in einer Bildebene optimal. Wenn ich Ihre Bemerkung zum chromatischen Fehler des Doppelobjektivs richtig interpretiere, ist diese Ebene die Brennebene der Objektive. Interpretiere ich Ihre Ausführungen falsch?
Gruß - Eckhard F.H. Nowack
Liebe Makrofreunde,
ein kleiner Versuch mit einem "einfach System", Rodenstock Apo Rodagon 50/2,8 in Retrostellung bei einer Vergrößerung von 6,9x zeigt folgendes Ergebnis. Objektiv auf Blende 4 abgeblendet. Kamera Canon EOS 450D über einige Zwischenringe adaptiert.
Also Testvorlage eine kleine versilberte Glasplatte mit vielen extrem feinen Fehlstellen im Durchlicht. Dabei fanden sich immer wieder benachbarte, leuchtende Pünktchen welche gut als Strahler genutzt wurden.
Die Canon hat einen Chip mit Pixelgröße 5,2 x 5,2 µm. An mehreren Stellen konnten deutlich Abstände der Pünkchen von 3 bis 4 Pixel = 15,6 - 20,8 µm erkannt werden. Rechnet man zurück auf die Objektebene, so kommen 2,2 - 3,0 µm heraus.
Falls richtig gerechnet hat das Objektiv bei Blende 4 eine NA von ca. 0,12. Nach der üblichen Formel für 550nm Wellenlänge gerechnet kommt eine Auflösung von 2,7 µm heraus. Damit stimmt die Theorie mit der Praxis überein.
D.h. Auch mit einem einfachen System, dargestellt durch ein geeignetes Objektiv, läßt sich die volle Auflösung erreichen.
Nach Daten von Rodenstock ist das Objektiv für Maßstäbe von 2x - 15x und mit 1 - 2 Blenden unter der Anfangsblende ideal geeignet. Ob ein System aus 2 Fotoobjektiven diesem Test standhält ?
Gruß
Peter
Sehr geehrter Herr Husemann,
zu Herrn Höbels Frage möchte ich beinahe jawohl sagen. Beinahe deswegen, weil ich das demnächst mit dem passenden Target erst messen will. Indizien dafür sind aber vorhanden. Mit meinen Fotos kann ich es leider als "NEX-5 -nicht N-geschädigter" kaum zeigen, da immer und überall eine Art Restunschärfe durch Verschlussvibration vorhanden ist. Das mit den von Herrn Höbel beiläufig zur Verfügung gestellten kleinen Löchern zu beweisen, ist mir zu umständlich.
Ich denke mal ganz nüchtern, daß Fotoobjektive mit ihren großen Durchmessern in ihrer Herstellung und Berechnung einfacher beherscht werden und es keinen Grund gibt damit eine Verschlechterung herbeizuführen. Wenn man da noch auf bewährte Teile zurückgreift (berühmt, berüchtigte Objektive ) sollte der Nachweis leicht zu führen sein. Ich weiß ich lehne mich jetzt etwas weit aus dem Fenster; aber ich bin diesbezüglich sehr zuversichtlich und würde mich da über ihre theoretischen Einlassungen freuen. Wenn diese Tandemtechnik schwache Objektive aufwertet, warum nicht auch gute ?
Einen schönen Abend allerseits
Lothar Gutjahr
Mit besten Grüßen
Zitat von: knipser009 in September 29, 2012, 03:28:12 VORMITTAG
Diese Ringe sind als Makro Kupplingsringe Retro in vielen Varianten erhältlich
Lieber Wolfgang, Danke für Info + Link!
VG
Sebastian
Ich möchte mich auch herzlich bedanken
Hans-Jürgen