Gradient bei Blitzeinrichtung / Strahlengang des Zeiss Jenaval

[Gerd Schmahl]

Hallo Peter,

und nutzen eine spezielle Narva-Leuchte auf einem sogenannten "Justiersockel" (wobei sich mir nicht erschlossen hat, wie der so heißt, denn das gibts keine Justagemöglichkeit).

Justiersockel gab es schon in den Vorgängermodellen. Das mein nichts weiter, als dass die Leuchtmittel richtig justiert sind, wenn sie richtig in den Sockel gesteckt sind. Sie sind vorjustiert.
LG Gerd

[Alfons Renz]

Lieber Peter,
Wahrscheinlich liege ich völlig daneben, aber solche breitseitigen Abschattungen können auch ihr Ursache in dem noch nicht völlig zurückgeklappten Umlenkspiegel einer digitalen Spielreflexkamera haben. Der Blitz ist dann schon erloschen bevor der Kamera-Sensor ganz offen ist.

=>  In diesem Fall (Fehler liegt in der Kamera) müsste die Abschattung an der Breitseite erhalten bleiben, wenn Du die Kamera um 90 Grad drehst.

=> Liegt es an der Lichtführung zwischen Blitz und Kamera (im Spiegelkasten, wie Du vermutest), dann müsste die Abschattung jetzt an der Schmalseite auftreten.

Alternativ könntest Du auch die Blitzleistung verringern, dadurch die Belichtungszeit verlängern und so dem Kamera-Spiegel die Zeit lassen, bis der Strahlengang ganz frei ist.

Viel Erfolg und vorweihnachtliche Grüße,

Alfons

[Apochromat]

Hallo,

gibt es aus einer Bedienungsanleitung o.ä. eine Zeichnung des optischen Beleuchtungsstrahlengangs für das Jenaval? Mich interessiert die Begründung des immer wieder zitierte Mythos der besonders guten Lichtausbeute.

Der Köhler-Strahlengang setzt prinzipbedingt relativ enge Grenzen für bauliche Möglichkeiten. Allerdings wird die Lichtquelle dabei tatsächlich ziemlich schlecht ausgenutzt, nur ein kleiner Prozentsatz des emittierten Lichts kommt am Objekt an. Da helfen dann schon Kleinigkeiten bei der Auslegung, um deutliche Ausbeutevorteile zu erreichen.

Hubert

Hallo Hubert,

der Beleuchtungspankrat gehörte nicht zur Standardausrüstung beim JENAVAL, sondern zum JENALUMAR (Auf- und Durchlichtfluoreszenz) und zum JENAPOL, wenn dieses Instrument für halbautomatische Messungen der Doppelbrechung (mit dem Messkompensatorsystem RETARMET 2) im monochromatischen Licht eingesetzt wurde. Der Beleuchtungspankrat sollte ja eigentlich als Lichtstromumformer eine sehr gute, konstante Lichtintensität gewährleisten. Das Leuchtmittel für den Durchlichtbetrieb war ebenfalls eine auf einem sehr großen Sockel vorzentrierte Halogenlampe 6V/ 25 W. Die Bildhelligheit mit der Halogenlampe 6V/ 25 W im Durchlicht würde ich aber im Vergleich zum JENAVAL ohne diesen Beleuchtungszoom eher als sehr mittelmäßig bezeichnen. Vielleicht war ja diese Beleuchtungszoom- Optik auf maximale Helligkeitsausbeute in der Durchlicht- Fluoreszenz optimiert. Die Gasentladungslampen haben ja eine andere Leuchtmittel-Geometrie als eine Halogenlampe.

LG

Michael

[Lupus]

Hallo,

nachdem mir Jürgen einige gescannte Seiten aus dem "Beyer-Riesenberg" zugeleitet hat, konnte ich die erwähnte dortige Beschreibung des (nur schematisch abgebildeten) JENAVAL-Beleuchtungsstrahlengangs nachlesen. Danach sei die Modifikation der Köhler-Beleuchtung eingeführt worden, um  - vereinfacht gesagt - ein größeres Bildfeld von 25 mm zu ermöglichen.

Die obere Grafik stammt in von mir überarbeiteter Form aus diesem Buchkapitel. Ich habe rechts darunter mit den gleichen grafischen Elementen zum Vergleich eine normale Köhlerbeleuchtung dargestellt. Vertikale orange Balken sind die Lichtquelle links oder dessen Abbildungen durch Kollektor oder die Linse L2 (in Aperturblende 3). Grüne Balken sind die Leuchtflächen innerhalb der Leuchtfeldblende 2 (sowie zusätzlich links oben am Kollektor) sowie deren Bilder durch den Kondensor in der Objektebene 4. Die orangen Linsen bilden also die Lichtquellen oder ihre Bilder ab, die grünen Linsen die Leuchtflächen.

Bei der JENAVAL-Beleuchtung wurde somit vor die normale Köhlerbeleuchtung nochmals die gleiche Kombination mit 2 Linsen gesetzt um ein weiteres Leuchtflächen- und Lichtquellenbild hinzu zu fügen. Zusätzlich wurden zwei Mattscheiben M1 und M2 vor die Linse L1 gesetzt, das Ganze stellt die in einem Beitrag schon erwähnte austauschbare Zwischenoptik HLW dar (siehe 2. Bild). Ich habe das Foto von Kurt zur Verdeutlichung der äußeren Komponenten Lichtquelle(1)-Kollektor-Mattscheibe(M1) in die Grafik montiert. Blaue Linien stellen die mattierten Flächen dar, nach Beschreibung ist M1 eine stark streuende Mattscheibe zur Aufweitung des Lichtbündels (durch die gelben divergierenden Strahlen angedeutet), M2 nur schwach streuend insbesondere um die Struktur von M1 im weiteren Abbildungsvorgang zu unterdrücken.





Bekanntlich ist eine Köhlerbeleuchtung nicht so ideal wie immer vereinfacht gesagt wird, das Problem der einfachen "kritischen" Beleuchtung mit je nach Lichtquelle inhomogener Objektausleuchtung wird nur auf eine entsprechend inhomogene Ausleuchtung der Aperturblende verschoben (was nicht so auffällt). Daher ist in der Regel immer ein Diffusor zwischen Lichtquelle und Leuchtfeldblende angeordnet, der ist schematisch auch in der unteren Grafik der Köhler-Beleuchtung als blaue Linie an der Kollektorlinse angedeutet. Z.B. bei Zeiss Standard Leuchteinheiten ist meist die letzte Linse vor dem Umlenkspiegel im Stativfuß mattiert. Insofern kann ich keinen grundsätzlichen Unterschied zum optischen Beleuchtungsstrahlengang des JENAVAL erkennen.

Das einzige was ich bezüglich der guten Lichtausbeute als Grund für wahrscheinlich halte ist, dass die "Dosierung" der zerstreuenden Wirkung etwas präziser gelungen ist, wodurch weniger Licht ungenutzt außerhalb der Aperturblende verloren geht. Der Sinn des komplexeren Aufbaus des JENAVAL-Strahlengangs erschließt sich mir ansonsten nicht so recht, denn auch das Argument damit ein größeres Bildfeld ausleuchten zu können lässt sich problemlos auch mit der ebenfalls abgebildeten normalen Köhler-Beleuchtung erzielen. Begrenzend ist da eigentlich immer der Kondensor, der nicht jede gewünschte Leuchtfeldgröße in der Objektebene abbilden kann, nicht ein vorgeschalteter Beleuchtungsstrahlengang.

Einen möglichst geringen Lichtverlust durch die notwendige Zerstreuung mittels Mattscheibe erzielt man sowohl durch die richtige Mattscheibenart als auch die genaue Dosierung der Zerstreuungswirkung. Eine geschliffene Mattscheibe hat hier nur mäßige Qualität, insbesondere die Rückreflexion zur Lichtquelle ist durch die statisch angeordneten Streuzentren relativ hoch, und der Streukegel in Form einer Gaußverteilung breit. Daher hat man damals geätzte Gläser verwendet, dadurch entstehen vergleichbar mit winzigen konkaven Linsen Mulden mit sehr ähnlichen Krümmungsradien was eine relativ definierte Strahlaufweitung mit geringer Rückstreuung ermöglicht. Heute kann man stattdessen auch feine Linsenraster oder holographische optische Elemente verwenden. Die folgende Abbildung stammt aus einem Artikel "Zur Oberfläche und Verwendung von Mattscheiben" von Gerhard Göke im "Mikrokosmos".



Wenn es um die Frage der effizienten Ausnutzung der Lichtquelle geht ist m.E. die Abstimmung des Beleuchtungsstrahlengangs mit dem möglichen Kondensor-Abbildungsmaßstab ein wichtigeres Kriterium. Zur Demonstration wie schlecht eigentlich die Ausnutzung des abgestrahlten Lichts einer Glühbirne ist habe ich hier den Beleuchtungsstrahlengang eines Leitz Orthoplan modifiziert dargestellt.

Rote Linien markieren den typischen Strahlenverlauf für ein Objektiv mit hoher NA und hoher Vergrößerung (bei entsprechend eingestellter kleinerer Leuchtfeldblende aber geöffneter Aperturblende), grüne Linien entsprechend für ein Objektiv mit geringer NA und geringer Vergrößerung. Die Verhältnisse sind schematisch, bezüglich der Blendenöffnungen nicht exakt maßstäblich.

Was man deutlich sieht ist dass bei dem "roten" Objektiv zwar die Größe der Leuchtfläche (Glühwendel der Lampe) voll ausgenutzt wird, aber nicht der voll mögliche Abstrahlwinkel. Beim "grünen" Objektiv ist es umgekehrt. Ein früher oft zusätzlich installierte rückwärtiger Spiegel um die Lichtausnutzung zu erhöhen oder eine einseitig abstrahlende LED ändert daran nichts. Hier machen kleine Optimierungen viel aus, man muss bedenken dass der Strahlenverlauf dreidimensional erfolgt, also ein nur halb genutzter Abstrahlwinkel oder eine halbe Glühwendel geht quadratisch in die Intensität ein - d.h. es wird statt 100% nur 25% genutzt.



Das Grundproblem ist der starre Abbildungsmaßstab des Kondensors, daher muss der Beleuchtungsstrahlengang als Kompromiss für zahlreiche Objektive ausgelegt sein. Ich kann mir da signifikante konstruktive Unterschiede zwischen den Herstellern vorstellen.

Hubert

[M59]

Hallo Hubert,

(wie immer von Dir) eine sehr interessante Erklärung des Strahlengangs. Du schreibst dass,

'....man damals geätzte Gläser verwendet, dadurch entstehen vergleichbar mit winzigen konkaven Linsen Mulden mit sehr ähnlichen Krümmungsradien was eine relativ definierte Strahlaufweitung mit geringer Rückstreuung ermöglicht. '

Das Bild aus dem Mikrokosmos sehe ich als ein Feld unterschiedlich großer konvexer 'Linsen' auf der geätzten Scheibe. Ist es richtig,  dass  zur 'Aufweitung' der Lichtstrahl auf die erste  Scheibe mit konvexen Linsen fällt und zur Fokussierung dann die 2te Scheibe auf der konkaven Seite der 'Linsen' passiert?
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Randbemerkung: Ich besaß mal ein älteres '-val' mit 20w Narvaleuchte. Dort gab es tatsächlich einen Justiersockel für die Halogenlampe, an dem sich deren Neigung verstellen liess.

Grüße,

Michael/M59

[Lupus]

Hallo Michael,

das ist bei solchen Reliefbildern leicht das Problem dass man konkave Strukturen als konvex sehen kann und umgekehrt. Es handelt sich um Mulden die durch die Ätzung entstehen, also konkave Linsen. Wobei es im Prinzip egal ist ob die "Linsen" konvex oder konkav sind, das Ergebnis ist immer eine Ablenkung eines auftreffenden Lichtstrahls um einen bestimmten Winkelbereich.

Ist es richtig,  dass  zur 'Aufweitung' der Lichtstrahl auf die erste  Scheibe mit konvexen Linsen fällt und zur Fokussierung dann die 2te Scheibe auf der konkaven Seite der 'Linsen' passiert?

nein, ein Lichtstrahl wird primär an der ersten Fläche der ersten Scheibe durch die konkaven Linsen abgelenkt. Die zweite Mattscheibe ist nach Beschreibung schwach und hat nur eine untergeordnete Wirkung auf den gesamten Ablenkwinkel. Sie soll u.a. das relativ grobe "Linsenraster" selbst verwischen damit es in der folgenden Abbildung der Leuchtfläche durch die Linse L1 und des Kondensors in die Objektebene (speziell bei größerer Tiefenschärfe eines abgeblendeten Kondensors) nicht sichtbar wird.

Hubert

[Jürgen Boschert]

Hallo zusammen,

angeregt durch diesen Faden, habe ich einmal bei den mir zur Verfügung stehenden Beleuchtungseinrichtungen von Zeiss/West nachgeschaut, welche Mattscheiben so verbaut wurden. Das Ergebnis habe ich im Technik-Unterforum als PDF eingestellt. Überraschend war für mich übrigens Huberts (Lupus) Feststellung, dass es sich bei den vermeintlich konvexen Mikrolinsen der geätzten Scheiben tatsächlich um Konkavitäten handelt; mit dem Feintrieb konnte ich das bei meinen "Untersuchungen" aber einwandfrei nachvollziehen!

https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=52971.0

Anregungen, Fragen und Kritik: Gerne doch!

[M59]

Hallo Hubert,

besten Dank für die Erläuterung, in der Tat sind konkave 'Täler' die beim Ätzen entstehen erwartbar. Es ergibt sich wie ich einer höher aufgelösten Aufnahme entnommen habe eine komplexere Oberfläche. Ich schreib noch einmal etwas in Jürgens Thread.

Mit der 3D Wahrnehmung hast Du absolut recht. Ich habe dann Gökes Bild nochmal um 180 Grad gedreht angesehen, das hilft mir manchmal, aber auch damit kann ich die konkaven Formen die sicherlich abgebildet sind nicht wahrnehmen.

Grüße,

Michael/M59

[Peter V.]

Hallo,

da die Frage nach der pankratischen Beleuchtungsoptik aufkam: Ich habe noch ein altes Jenalumar als Ersatzteilspender in der "Schrott"-Ecke, das allerdings schon viele Jahre ohne die seitliche Abdeckung dort steht, weshalb es auch innen völlig verstaubt ist.

Anbei Bilder des Aufbaus und eon Kurzvideo, das das Verfahren der Linsen beim Drehen des Verstellknopfes zeigt. Das Luchtmittel befindet sich ganz oben.

https://youtube.com/shorts/jNc_gRbxILg?feature=share

Herzliche Grüße
Peter

PS: Was das ursprüngliche Thema betrifft: Ich bin weiterhin auf der Suche nach der Ursache, die Blitzeinrichtung ist inzwischen auch zur Überprüfung im Mikroblitz-Kompetenzzentrum in Hagen.

@ Alfons: Auf Deine Anregung hin habe ich auch überprüft, ob es am Verschluß liegen könnte; das konnte ich aber durch Drehung der Kamera ausschließen.

[Peter V.]

Hallo,

während die Blitzeinrichtung noch in Hagen zur Neujustage weilt, halbe ich einmal ein paar Testbilder ohne Blitz"kasten" gemacht.

Die Anleitung des Jenaval gibt für Objektive kleiner 12.5 x vor, dass der Übersichtskondensor genutzt werden soll.

https://www.zeiss.com/content/dam/rms/countries/united-states/downloads/end-of-service/upright/upright-jenaval.pdf/_jcr_content/renditions/original./upright-jenaval.pdf

Ich habe Tests mit dem 12.5x und 25 x Objektiv mit dem 0.9er Kondensor durchgeführt.
Leuchtfeld- und Apeturblende wurden zentriert und sind maximal geöffnet.

Bild 1: Beleuchtung mit der originalen Narva Halogen-Justiersockellampe mit dem 12.5x Objetiv

Bild 2: Beleuchtung mit einem LED-Einsatz, wobei die LED ziemlich genau dort positioniert wurde, wo sich auch die Wendel der Halogenlampe befindet, 12.5 x Objektiv

Bild 3: wie 2, jedoch mit dem 25 x Objektiv

Bild 4: Blitz-Frontscheibe dort positioniert, wo sich die Wendel des originalen Narva-Leuchtmittels befindet.

Meine Schlußfolgerung: Die auf allen Bilder erkennbare Vignettierung in den Ecken laste ich der Fotoadaption an. (EOS RP via Fotoadapter von BW-Optik)

Bild 1 scheint (Narva Halogen) scheint mir einigermaßen homogen ausgleuchetet. Bild 2 (LED) ist beim 12.5x Objektiv deutlich schlechter in der Homogenität, beim 25x Objektiv (Bild 3) fällt sie nicht mehr sonderlich ins Gewicht.

Der Blitz, der sich nun bei Bild 4 ohne Strahlenteiler und Umlenkung direkt an der Position befindet, an der zuvor das Halogenleuchtmittel angebracht war, erzeugt meines Erachtens auch eine ordentliche Ausleuchtung; auf jeden Fall ohne den deutlichen horizontalen Gradienten, der Anlass dieses Threads ist.

(Gibt es eigentich ein Programm bzw. eine Funktionalität eines Programms, mit dem ich die "Helligkeitsverteilung" nicht des ganzen Bildes, sondern in einer bestimmten "Höhe" des Bildes über die Breite darstellen kann? Die horizontale Seite des Bilder quasi die x-Achse ist (ich hoffe, mich halbwegs verständlich ausgedrückt zu haben). Eine solche Darstellung könnte Inhomogenitäten bzw. Grdaienten besser und objektiver demonstrieren, denn mir fällt immer wieder auf, dass diese an verschiedenen Montioren sehr unterschiedlich ausgeprägt erscheinen.

Herzliche Grüße
Peter









Herzliche Grüße
Peter

[Lupus]

Hallo Peter,

die Blitzausleuchtung ist symmetrischer als die anderen.



Man kann einen beliebigen Schnitt durch das Bild legen und die Intensitätsverteilung anzeigen (hast Du auch, ToupView). Ich finde die Tontrennung zur Beurteilung besser.



Hubert

[Lupus]

Hallo Peter,

ist das Bild vom 12.5x und 25x nicht identisch? Da dürfte etwas vertauscht worden sein.
Es wäre auch sinnvoll die Aperturblende an das Objektiv anzupassen, da es mit einem unabgeblendeten 0.9er Kondensor und dem Bildfeld eines 12.5x Objektivs eventuell Probleme mit der Ausleuchtung geben kann.

Hubert

[Peter V.]

Hallo Hubert,

Du hast recht! Da ist mir etwas durcheinandergeraten. Peinlich....  Das Bild 12.5 x LED stimmt nicht - ich habe es jetzt durch das richtige Bild ersetzt. Man sieht, dass die LED das 12.5er Objektiv mit dem 0.9er Kondensor nicht richtig ausleuchtet, im Gegensatz zum originalen Leuchtmittel.
Ich werde morgen nochmal Testaufnahmen mit Abblendung durchführen.

Hezrliche Grüße und Danke für den Hinweis auf das falsche Bild
Peter

[junio]

Hallo Hubert,
wie kommen im Beitrag 40 die Bilder mit den eindrucksvollen Zonierungen zustande? Es ist hoffentlich nicht zu kompliziert.
Beste Grüße von Jürgen

[Lupus]

Hallo Jürgen,

dazu gibt es in einigen Bildbearbeitungsprogrammen die Funktion "Tontrennung", meist auch als "Posterisieren" bezeichnet. Die 256 Helligkeitsstufen jedes Farbkanals werden je Pixel in einer geringeren Bandbreite wiedergegeben. Für Analysezwecke ist vorher eine SW-Umwandlung sinnvoll weil man ja kein Pop Art Poster erzeugen möchte.

In dem Beispiel wurde die max. Zonenzahl auf 15 eingestellt, also 256/15=17 Helligkeitsstufen des Originalbildes sind je zu einer gemeinsamen "Intensitätszone" zusammengefasst.



Wenn man die Funktion nicht hat kann man es Zonenweise simulieren indem man den Kontrastregler auf Maximum stellt und dann mit dem Helligkeitsregler die gewünschten Zonen einstellt.



Hubert