Hallo
Ich habe wieder mal eine etwas ausgefallene Frage an euch.
Auflösungsmessungen bei zwei nahe verwandten Objektive, die einen unterschiedlichen freien Arbeitsabstand besitzen (6mm und 10.5mm), haben bei mir im Randbereich klar erkennbare Unterschiede in der Abbildungsleistung und Auflösung ergeben.
Es geht um:
NIKON M Plan 20/0.4 LWD, 210/0
NIKON M Plan 20/0.4 ELWD, 210/0
Ich nutze sie an einer DSLR Crop Faktor 1.5, Nikon D500, Chipdiagonale = 28.3mm.
Die Probleme im Randbereich werden bei Nutzung eines grossen Bildkreises natürlich besser sichtbar.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures009/224172_19699911.jpg)
Bildecke mit Nikon D500, NIKON M Plan 20/0.4 LWD, 210/0
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures009/224172_2389992.jpg)
Bildecke mit Nikon D500, NIKON M Plan 20/0.4 ELWD, 210/0
Die Apertur von 0.4 ist bei beiden Objektiven gleich gross, das ELWD mit höherem freien Arbeitsabstand (10.5mm), besitzt auch einen klar erkennbar grösseren Durchmesser bei der Frontlinse ca, 10mm, während das LWD mit 6mm freiem Arbeitsabstand einen Frontlinsendurchmesser von 6.5mm aufweist.
Die Apertur und somit die Auflösung, werden vom objektseitigen Öffnungswinkel bestimmt, dieser ist bei beiden Objektiven gleich, was sich auch in der Bildmitte durch gleich hohe Auflösung zeigt.
Dieser objektseitige Öffnungswinkel bezieht sich auf die Objektmitte. Betrachtet man den objektseitigen Öffnungswinkel am Rand des Objektes, dann ist er kleiner!
Somit auch die Auflösung? Ist der Unterschied der Winkel genug gross, dass man einen Unterschied in der Bildqualität oder beim Messen erkennt?
Natürlich sind im Randbereich auch andere Faktoren an einer Verschlechterung der Bildqualität beteiligt, die möchte ich hier aber unerwähnt lassen.
Jetzt kommt meine eigentliche Frage:
Je grösser der freie Arbeitsabstand ist, umso weniger sinkt der objektseitige Öffnungswinkel im Randbereich.
Wirkt sich das sichtbar oder messbar, auf die Bildqualität im Randbereich aus?
Hat ein Objektiv mit höherem freien Arbeitsabstand, bei gleicher Apertur, eine bessere Bildqualität im Randbereich?
Vielen Dank
Kurt
Hallo Kurt,
Aus meiner Sicht ganz eindeutig ja! Meine (vermutlich) "laienhafte" Erklärung:
Die relative Winkel-Änderung von Objekten im Mittelpunkt des betrachteten Objekt zu denen am Rand liegenden Objekten, die "noch" erfasst/abgebildet werden, wird mit zunehmendem, freien Arbeitsabstand geringer! Die Objekte werden vom Zentrum zum Rand hin "gleichartiger" abgebildet.
Gruß Carlos
Hallo Kurt,
es kann nicht am Arbeitsabstand liegen, aber natürlich können die Objektive konstruktiv oder fertigungstechnisch unterschiedliche Qualität haben. Hat das schlechtere eventuell doch eine signifikante Bildkrümmung (wenn man auf den Rand fokussiert)?
Bei dem krassen Unterschied kann eine hypothetische verringerte NA für den Randbereich nicht die Ursache sein.
Außerdem: Der Eintrittsdurchmesser der Frontlinse wird vom Lichtkegel der NA nie ganz ausgeleuchtet, der Randbereich steht immer für Lichtstrahlen aus dem Bildrandbereich zur Verfügung. Einfache Rechnung: Objektdurchmesser=28mm/20=1.4mm. NA 0.4 entspricht Halbkegelwinkel 23.6°, bei 6mm Arbeitsabstand also einem Durchmesser von 5.2mm auf der Linse. Die hat aber einen Durchmesser von 6.5mm. Der Frontlinsendurchmesser ersetzt nicht die Systemblende im Inneren, die den Strahlengang begrenzt.
Hubert
Hallo
Vorerst vielen Dank für die Antworten.
Ich habe vergessen zu erwähnen, dass die beiden Bilder Stacks sind, mit 7 Bilder innerhalb der Schärfentiefe (wie könnte es bei mir auch anders sein).
Den Frontlinsendurchmesser habe ich angegeben, da der Unterschied klar erkennbar gross ist und auch in der Weise darauf hin deutet, dass der Durchmesser der optisch wirksamen Blende unterschiedlich sein wird.
Kurt
Hallo Kurt,
ich denke eher dass die Objektive nicht für ein so grosses Bildfeld voll auskorrigiert sind. So sehe ich im ersten Bild hauptsächlich
einen grossen Farbfehler. Insbesondere bei Objektstellen im Randbereich fällt der Zentralstrahl nicht senkrecht durch die Linsenmitte sondern schräg unter einem Winkel, der bei dem Objektiv mit den kleineren Arbeitsabstand grösser ist.
Kannst du mal monochromatisch z.B. durch einen grünen Interferenzfilter monochromatisch beleuchten und schauen inwieweit sich dann durch den Wegfall des Farbfehlers beim ersten Bild die Auflösung verbessert ?
viele Grüsse
Wilfried
Hallo Kurt,
ZitatDen Frontlinsendurchmesser habe ich angegeben, da der Unterschied klar erkennbar gross ist und auch in der Weise darauf hin deutet, dass der Durchmesser der optisch wirksamen Blende unterschiedlich sein wird.
dass die optisch wirksame Blende unterschiedlich sein wird kann man so nicht sagen, die hängt von der inneren Konstruktion des Objektives ab - ihre Größe spielt aber auch keine Rolle. Sie ist aber immer so dass die angegebene NA durch sie bestimmt wird, und zwar für das ganze Bildfeld. Andernfalls würde auch die Bildhelligkeit am Rand abnehmen!
Am folgenden Bild erkennt man das Prinzip, es stellt den Strahlengang eines einfachen Achromaten 20:1 dar, mit planer Frontlinse wie es die meisten Objektive haben, aber mit geringem Arbeitsabstand. Das Objekt hat die gleichen 1.4 mm Durchmesser wie im Fall der Nikon-Objektive.
Rot ist der Strahlenverlauf für die Bildmitte, blau für den Randstrahl. Man erkennt dass beide Bündel keine wesentliche Neigung zur Frontfläche haben, der Randobjektpunkt also nicht benachteiligt ist. Bei großem Arbeitsabstand mit gleicher NA sieht es nicht anders aus, nur dass die Frontlinse größer ist. Man könnte sich die Frontlinse dieser Zeichnung gedanklich einfach dünner vorstellen indem man den rechten Bereich mit der Planfläche entfernt, dann hat man den größeren Arbeitsabstand mit der gleichen Geometrie des Strahlenverlaufes.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures009/224245_65122748.jpg)
Hubert
Hallo Hubert
Wusste ich es doch, nicht das mit dem Randbereich, sondern dass mir hier geholfen wird mit einer auch mir verständlichen Erklärung und sogar Skizze.
Vielen Dank an dich.
Ich schliesse daraus, dass es nun halt objektivbedingt ist, dass bei Nutzung eines etwas grösseren Bildkreises, das ELWD besser für mich geeignet ist.
Liebe Grüsse
Kurt