Hallo,
ich werde ab jetzt immer einmal wieder Themen aus der mikroskopischen Gerätetechnik aufgreifen und etwas mehr oder weniger Sinnvolles dazu schreiben.
Einen Anfang möchte ich mit dem Begriff "Unendlich-Optik" machen und hoffe damit etwas zur Klärung dieser System-Architektur beizutragen.
Zunächst einmal soll eine einfache Sammellinse betrachtet werden.
Man sieht, dass bei der Sammellinse untereinander parallele Strahlen die Brennebene in einem gemeinsamen Punkt durchstoßen. Wenn die Strahlen zusätzlich zur optischen Achse (der gepunkteten Linie in der obigen Darstellung) parallel verlaufen gehen sie zudem durch den bildseitigen Brennpunkt F' der Linse. Je stärker die Strahlen gegen die optische Achse geneigt sind, desto weiter vom Brennpunkt F' entfernt passieren sie die Brennebene. Strahlengänge sind umkehrbar. Deshalb verlaufen alle von der Brennebene ausgehende Strahlen nach der Linse untereinander parallel.
Man kann nun zwei Sammellinsen so kombinieren, dass die von der objektseitigen Brennebene der Linse 1 kommenden Strahlen sich in der bildseitigen Brennebene der Linse 2 wieder schneiden.
Wichtig an der vorausgegangenen Darstellung ist, dass ein Objekt, das sich in der vorderen Brennebene der Linse 1 befindet in der bildseitigen Brennebene der Linse 2 abgebildet wird. Der Abbildungsmaßstab ergibt sich aus dem Verhältnis der Brennweiten f2/f1. Zwischen beiden Linsen verlaufen die zur Abbildung beitragenden Lichtstrahlen untereinander parallel. Dies bedeutet, dass durch die Linse 1 alleine vom Objekt O ein Bild erzeugt wird, das in der Bildweite "Unendlich" entsteht. Dies ist das Grundprinzip der "Unendlich-Optik". Die Linse 1 ist hierbei das Objektiv und die Linse 2 die sog. "Tubuslinse", die letztlich das reelle Zwischenbild in ihrer Brennebene erzeugt. Der Bereich zwischen Objektiv und Tubuslinse wird auch "Unendlich-Strahlenraum" bezeichnet.
Bei Carl Zeiss beträgt die Brennweite der Tubuslinse etwa 160mm. Wie groß muss nun die Brennweite des Objektivs sein, wenn im Zwischenbild ein Abbildungsmaßstab von 10:1 vorliegen soll? Der Abbildungsmaßstab ergibt sich ja aus f2/f1. Durch einfaches Umformen ergibt sich f1 (gesuchte Brennweite des Objektivs) für den vorliegenden Fall aus dem Quotienten 160mm/10 = 16mm.
Die nachfolgende Darstellung zeigt nun den Strahlengang im klassischen Endlich-System und einem Unendlich-System.
Welche Vorteile haben nun Unendlich-Systeme gegenüber Endlich-Mikroskopen?
(Übersehen Sie bei der folgenden Darstellung nicht den "weiter-Button" rechts)
Der erste Vorteil liegt somit darin, dass planparallele Bauelemente - z.B. die Filtersysteme in der Fluoreszenzmikroskopie, problemlos in den Strahlengang eingebracht werden können. Sie stören die Bildentstehung in keiner Weise!
Bei Endlich-Mikroskopen kann man diese Bauelemente nicht einfach in den Strahlengang einbringen ohne die Bildentstehung zu stören. Man muss für diese vielmehr einen speziellen Zwischentubus verwenden und sie dort zwischen einer Zerstreuungs- und einer Sammellinse einfügen. Dies ist letztlich ein in den Strahlengang des Endlich-Systems eingefügter Unendlich-Bereich - eine ziemlich aufwändige Angelegenheit, die das System weniger flexibel macht und in einem gewissen Umfang auch die Bildqualität mindert. Letztlich muss so etwas auch den Preis nach oben treiben.
Nachfolgende Darstellung:
Die Distanz zwischen Objektiv und Tubuslinse bei einem Mikroskop mit Unendlich-Optik ist in einem gewissen Bereich flexibel. Man kann also - wenn nötig - mitunter doch relativ leicht noch Bauelemente einfügen.
Ein weiterer Vorteil der Unendlich-Optik muss noch besonders hervorgehoben werden. Bei einem Endlich-Mikroskop erzeugt das Objektiv ein Zwischenbild mit einem bestimmten Abbildungsfehler, der sog. chromatischen Vergrößerungsdifferenz. Dieser durch Farbsäume gekennzeichnete Abbildungsfehler wird dann erst durch die Okulare ausgeglichen bzw. kompensiert. Man nennt diese Okulare auch "Kompensationsokulare". Bei der Unendlich-Optik ist das durch Objektiv und Tubuslinse erzeugte Zwischenbild bei praktisch allen Geräten (Ausnahme:einige Geräte im Einsteiger-Sektor) frei von chromatischer Vergrößerungsdifferenz. Dies hat enorme Vorteile für alle modernen Dokumentationsverfahren, da man das Zwischenbild direkt und ohne weitere Korrektur beispielsweise auf einen entsprechend dimensionierten CCD-Chip fallen lassen kann.
Sind Unendlich-Mikroskope prinzipiell besser?
Unendlich-Mikroskope spielen ihre Vorteile besonders in den gehobenen Leistungsklassen aus. Sie sind viel flexibler anpassbar und wesentlich besser für die Adaption moderner Dokumentationssysteme geeignet. Im Einsteigersegment (einfache Hellfeld-, Dunkelfeld-, aber auch Phasenkontrastmikroskopie) kommen diese Vorteile nicht wirklich zur Geltung. Hier sind Endlich-Geräte zumindest vom Prinzip her genauso gut geeignet.
Christian Linkenheld
Hallo Herr Linkenheld,
danke für diese tollen Animationen. Jetzt verstehe auch ich es ;)
Ich hatte mich das schonmal gefragt...
Das war vor 1/2 Jahr, erst vor ein paar Wochen habe ich es dann ganz verstanden. Mit der Animation wäre es bestimmt schneller gegangen :)
Jetzt können auch die Anfänger das schnell verstehen!
Nur funktioniert bei vielen Animationen das interaktive Verschieben der Schieberchen nicht! Bei mir spult es sich automatisch in einer Endlosschleife ab.
Freundliche Grüße,
Nicolas
Hallo Nicolas,
das mit der Endlosschleife sollte eigentlich nicht sein. Was für eine Kombination Browser/Betriebssystem verwendest du?
viele Grüße
Christian
Hallo Herr Linkenheld,
ich verwende Windows XP mit Firefox 2.0.0.17.
Für mich hat es keinen Nachteil, aber wenn es vielleicht bei anderen auch so ist..?
Was ist es denn für eine Animation? Java oder ähnliches? Ehrlich gesagt, kenne ich mich damit gar nicht aus.
Hallo Bernhard,
Ja, mein Flash-Player ist veraltet. Da ich keinen eigenen PC mit Admin-Rechten habe >:(, hoffe ich also, dass mein Vater diesen bald runterlädt und installiert...
Es bleibt also, zu hoffen...
Freundliche Grüße,
Nicolas
Hallo Nico, Christian
ich hab die gleiche Konfiguration und bei mir funktioniert die Animation tadellos (ohne Endlosschleife).
Vielleicht ist Dein flashplayer veraltet?
Bernhard
Meine zwei Fragen:
1. Kann man an ein Nikon-Mikroskop mit Unendlich-Optik auch Objektive eines anderen Herstellers (von Unendlich-Optik) anschliessen? Hätte dies einen Sinn?
2. Welcher Hersteller liefert solche Objektive? Ich bräuchte noch ein 60er oder ein 100er. (Bei Nikon sind sie mir viel zu teuer).
Viele Grüsse
Franz
Hallo Franz,
beide Fragen kann man nur so beantworten: äußerst unwahrscheinlich! Ich weiß es jedenfalls nicht.
Herzliche Grüße
Detlef Kramer
Hallo Herr Linkenheld,
eine wirklich anschauliche Erklärung - absolut lehrbuchreif!
Eine Frage habe ich noch dazu:
Nach der Erklärung spielt der Kondensor bezüglich dem Unterschied Endlichoptik/Unendlichoptik keine Rolle. Er bildet ja lediglich die Lichtquelle in die Präparate-ebene ab. Ein Kondensor für Endlichoptik kann also prinzipiell für Unendlichoptik verwendet werden.
Ist dem so?
Viele Grüße
Frank Schwarzkopf
Hallo Herr Schwarzkopf,
dem ist so, alles, was unterhalb des Objektivs stattfindet hat mit der Frage Endlich/Unendlich nichts zu tun.
Herzliche Grüße
Detlef Kramer
Hallo Herr Linkenheld,
zweckmäßig wäre gewesen, noch beiläufig zu erwähnen, daß sogenannte Unendlich-Objektive auch als ganz normale Endlich-Objektive ohne Tubuslinse genutzt werden können. Allerdings mit Verlusten an Bildqualität, weil dann von der vorgesehenen Objektweite abgewichen werden muß.
Gruß - E. Nowack
Hallo Herr Nowack,
Zitatzweckmäßig wäre gewesen, noch beiläufig zu erwähnen, daß sogenannte Unendlich-Objektive auch als ganz normale Endlich-Objektive ohne Tubuslinse genutzt werden können. Allerdings mit Verlusten an Bildqualität
ich bin mir nicht sicher, ob ich das richtig verstanden habe. Aber ich habe für Klaus Yde einen Test gemacht, weil er mit dem Gedanken gespielt hat ein Planneofluar 2,5 x unendlich von CZ, das hier gerade mit 6 anderen Planneos angeboten wird, an einem CZ-Standard (endlich) einzusetzen.
Ich hab das bei mir mal kurz probiert: da sieht man überhaupt nichts - man ahnt höchstens einen Schatten!
Hallo Herr Herrmann,
das wundert mich. Ich habe wochenlang mit einem ´Unendlich`-Objektiv ohne Tubuslinse gearbeitet. Das sowas geht, ist an für sich logisch. Denn wenn man das Objekt, welches bei `Unendlich´- Objektiven in der dingseitigen Brennebene steht, weiter wegrückt, verlassen die Strahlen das Objektiv nicht mehr parallel, sondern konvergent und vereinigen sich zum reellen Bild wie beim ´Unendlich´-Objektiv. Umgekehrt müßte ein ´Endlich´-Objektiv mit Tubuslinse analog umgekehrt funktionieren, wenn das Objekt in die Brennebene gestellt wird. So stelle ich mir das jedenfalls vor.
Gruß - E. Nowack
Hallo Herr Herrmann,
ich nochmal. Habe eben ´Endlich´-Optik (100er) + Tubuslinse probiert: Geht genauso. Merke keinen gravierenden Qualitätsunterschied. Allerdings ist mein Mikro total verstaubt, weil Dauerbaustelle.
Gruß - E. Nowack
Hallo Herr Nowack,
dann machen Sie diesen Versuch mal mit einem <10x Objektiv (unendlich) an einem Stativ für 160 mm.
Das sollte eigentlich zu ähnlichen Ergebnissen führen wie bei meinem Versuch.
Hallo Herr Herrmann,
geht nicht! Mein schwächstes ´Unendlich´ ist 20x. Außerdem kommuniziere ich gerade mit Rotwein. :)
Gruß - Eckhard
Hallo!
Ich habe mal Auflicht-Unendlichobjektive (Leitz-Metallux, ca. 50 Jahre alt) an einem normalen Durchlichtobjektiv ausprobiert (170 mm TL). Man sieht zumindest ein einigermaßen scharfes Bild, welches qualitativ allerdings schlechter ist, wie mit einfachsten Durchlichtobjetiven. Die Parfokalität geht völlig verloren. Zwischen dem 10x und 20x musste um mehrere Millimeter nachfokussiert werden.
Gruß Stephan
Nein, natürlich nicht, denn das ∞ - Objektiv benötigt zwingend die Tubuslinse zur Korrektur von Farbfehlern und um überhaupt rin gutes reelles Bild erzeugen zu können.
D.K.
@Christian Linkenheld:
danke für den thread!
Zitat von: Detlef Kramer in Dezember 02, 2010, 11:42:53 VORMITTAGdenn das ∞ - Objektiv benötigt zwingend die Tubuslinse zur Korrektur von Farbfehlern
hat das nen tieferen sinn das man die farbfehler nicht von anfang an auskorrigiert?
des hat en afachen Sinn: is billicher!
Zitat von: Detlef Kramer in Dezember 02, 2010, 22:11:34 NACHMITTAGS
des hat en afachen Sinn: is billicher!
ich hätt da einfach nur bedenken sich hinterher schererein einzufangen, nur weils am anfang der bequemere weg war
oder is es bei der optikentwicklung schon egal ob man auf null-fehler oder einen-bestimmten-fehler hinbaut?
Hallo,
das Problem bei Unendlich-Optik: Die Objektive haben sehr herstellerspezifisch Restfehler (chromatische, Bildfeldwölbung, etc.) die dann durch eine ebenso spezifische Tubuslinse korrigiert werden. Mir ist kein Unendlichsystem bekannt, bei dem dies nicht so ist, bzw. bei dem die Objektive (nahezu) vollständig auskorrigiert sind.
Nikon hatte in seiner Endlich-Serie die CF-Reihe, Objektive mit vollständig auskorrigiertem Zwischenbild. Man findet sie immer wieder einmal in der Bucht.
Beste Grüße !
JB
Hallo Herr Borchert,
wenn Sie sich die Tubuslinsen einmal anschauen, egal von welchem Hersteller, dann sind die recht einfach ausgeführt, da sollte man nicht zuviel Korrekturmöglichkeiten erwarten, also anders ausgedrückt, die modernen Objektive sind weitgehend auskorrigiert.
Werner Jülich
Nur mal was mehr prinzipiell-historisches: Das "Unendlich-Mikroskop" arbeitet nach dem Prinzip der "Fernrohr-Lupe". Das Objektiv des Mikroskops arbeitet quasi als Lupe (darum wird seine Vergrößerung auch immer mit dem Zeichen X (mal) angegeben, z.B. 10X, bei Endlich-Objektiven heißt es ja korrekt "Abbildungsmaßstab", z.B. 10 : 1). Das Objekt liegt in deren unterer Brennebene, das von ihr entworfene Bild im Unendlichen. Die Tubuslinse bildet zusammen mit dem Okular ein (astronomisches) Fernrohr. Sie versetzt das Bild vom Unendlichen in ihre hintere Brennebene, wo es durch das Okular betrachtet wird. Wo man korrigiert und wie die Gesamtvergrößerung realisiert wird (Brennweiten der einzelnen Komponenten usw.) ist sehr flexibel und wird von den einzelnen Firmen sicher "individuell" vorgenommen. Ein Vorteil liegt, wie schon von Herrn Linkenheld erwähnt, darin, daß die Strahlenbündel zwischen Objektiv (Lupe) und Tubuslinse (Fernrohrobjektiv) in sich jeweils parallel sind.
Diese Aufteilung des Objektivs in Lupe und Tubuslinse als Fernrohr-Objektiv hat "auf dem Papier" auch schon Abbe vorgenommen. Mich wundert es schon immer, warum man es erst so spät realisiert hat.
Kleine Anmerkung: In den Siebzigern gab es zu den kleinen "zusammenfaltbaren" 8 X 20 binokularen Taschen-Ferngläsern ein kleines Stativ mit umlenkenden und strahlenteilenden Prismensystemen und einer vorgesetzten Lupe als Objektiv, mit denen man aus Beiden sehr einfach ein binokulares Mikroskop geringer Vergrößerung (25x oder so) zusammensetzen konnte.
Späte Mikrogrüsse
H. Husemann
Nur noch weil es schon so spät (oder besser früh) war noch eine kleine Ergänzung: Die Zwischen-Tuben des ZEISS-Standard-Systems - z.B. das Optovar - "erzeugten" ja praktisch ein Unendlich-System. Die untere Linse, ein Negativ-System, verlegte das vom Endlich-Objektiv 10 mm unter dem oberen Ende des Tubus entworfene Bild nach Unendlich; machte also aus dem Endlich-Objektiv quasi ein Unendlich-Objektiv, also die "Lupe". Die obere Linse, ein Positiv-System, legte das Bild wieder aus unendlich an seine übliche Stelle in der Brennebene des Okulars zurück, hatte also die Funktion der Tubuslinse - "Fernrohr-Objektiv". Zwischen beiden war Parallelbündel-Strahlengang; günstig zum störungsfreien Eingreifen - z.B. mit Polfiltern - in den Strahlengang.
Wieder etwas morgendliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Die Tubuslinse können Sie bei Leica bestellen oder aus einem aktuellen Binotubus ausbauen.
Im Gegensatz zu oft geäusserten Vermutungen ist der Arbeitsabstand dabei nicht völlig egal, aber für Ihre Versuche auch nicht kritisch.
Werner Jülich
Hallo,
Zwischenfrage zu unendlichobjektiven: Bedeutet das S auf einem NIKON - Objektiv unendlich ? Und was heisst beim 100,er HI ? (Wasser-Imersion)?
LG Lothar
Zitat von: Werner Jülich in November 24, 2011, 22:11:18 NACHMITTAGS
Hallo Herr Borchert,
wenn Sie sich die Tubuslinsen einmal anschauen, egal von welchem Hersteller, dann sind die recht einfach ausgeführt, da sollte man nicht zuviel Korrekturmöglichkeiten erwarten, also anders ausgedrückt, die modernen Objektive sind weitgehend auskorrigiert.
Werner Jülich
Hallo Herr Jülich,
das würde ja bedeuten, dass man bei Unendlich Systemen die Objektive von verschiedenen Herstellern verwenden könnte.
Dem ist aber bei weitem nicht so. Ich hatte vor einer Woche ein 63er Zeiss Wasserimmersionsobjektiv an einem
Olympus CX 50 getestet. Das Ergebnis war ein furchtbar unplanes Bild mit extremer CVD.
viele Grüsse
Wilfried
Hallo Wilfried48,
ich hatte mich nicht sorgfältig genug ausgedrückt. Besser hätte es heissen sollen, die modernen Unendlichsysteme sind objektivseitig besser auskorrigiert als die Endlichsysteme. Natürlich hat eine unterschiedliche Auslegung der Tubuslinsen auch den gewollten? Effekt der Markenbindung, wer einmal die Tubuslinsen der vier Großen gegeneinander testet, kann bestätigen, dass dieser Effekt unterschiedlich stark ist.
Werner Jülich
Hallo Herr Gutjahr,
das HI beim 100 er bedeutet "homogene Immersion" , d.h. mit Öl (nicht Wasser), aber ohne Deckglas (obwohl es wahrscheinlich mit Deckglas auch noch geht).
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Vielen Dank Herr Husemann,
das hilft schon mal weiter. Bei der Inventur meiner Objektive fand ich überdies einige, besonders 10 bis 25 x fach, also im unteren Vergrößerungsbereich wo keine weiteren Angaben drauf sind. Kann man die als unendlich betrachten ? Zum Beispiel haben die ersten drei bis 20 x fach am Revolver meines Metalloplan keine Angabe und 40 und 100 fach sind mit unendlich gekennzeichnet.
Vielen Dank für eine weitere Aussage und einen schönen Sonntag !
Lothar Gutjahr
Hallo Herr Gutjahr,
ein Unendlich-Objektiv stellt ja im Prinzip eine Lupe dar. Konventionell sollte seine Aufschrift deshalb mit dem Zeichen X ("mal") versehen sein für seine "Vergrößerung"; z.B. 100 X /1,25. Ob das immer alle Hersteller machen, weiss ich nicht. I.A. steht dann ja unten noch die kleine liegende 8 für "unendlich" drauf.
Endlich-Objektive haben konventionell keine Vergrößerung, sondern einen "Abbildungs-Maßstab" (der gilt so nur für die vorgesehene Tubuslänge); streng genommen sollte der als Verhältnis, z.B als 100 : 1 ( : "zu") aufgeführt werden. Ist zumindest früher, als Unendlich noch nicht "in" war, seltener gemacht worden. Meist hat man nur 100 / 1,25 Öl geschrieben, dazu aber noch die relevante mechan. Tubuslänge, z.B. 160 (mm).
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann
Danke Herr Husemann,
das deckt sich allmählich mit meinen Vorstellungen und es bleibt mir wohl nichts anderes übrig, als für jeden Tubus, der nicht Standard ist eine kleine Tabelle zu machen, die aufzeigt, was aus meinem Sammelsurium damit verwendbar ist. Ja die Dinge, die nicht unbedingt passen und nicht wichtig sind im Zubehörschränkchen ganz hinten verschwinden zu lassen oder noch besser, sie den Gebraucht-Markt "zurückzugeben".
<<< Idee>>> konsequenterweise auch mal den Zustand der Tubuslinsen prüfen um diese vom "Weichzeichner" per Putzlappen wieder ihrer ursprünglichen Aufgabe zuzuführen, grins.<<<
Lieben Gruß
Lothar Gutjahr