telezentrische Abbildung

[Werner]

Beim Fernglas/Fernrohr ist die Eintrittspupille die Fassung der Objektivlinse.
Telezentrische Objektive sind aber was ganz anderes, die Eintrittspupille ist im UNENDLICHEN. Die haben KEINE Zentralperspektive, die bilden ein Objekt im berechneten Bereich immer gleich groß ab.
Bei den Herstellern sind Erläuterungen und Beispiele angegeben, muß man halt suchen.

Gruß - Werner

[Lupus]

Hallo conso,

Du machst es wie immer sehr kompliziert, dabei ist es ganz einfach wenn man die vielen unnötigen Begriffe weglässt.
Telezentrisch bedeutet, (z.B. objektseitig) dass die zentrale Achse jedes von einem Objektpunkt ausgehenden Lichtbündels parallel zur optischen Achse verläuft. Die Aufnahme erfolgt also als Parallelperspektive. Erreicht wird das ganz einfach dadurch, dass (in objektseitigen Fall) die Systemblende in der hinteren Brennebene liegt. Das kann man mit einer einfachen Sammellinse genauso machen wie mit einem komplex aufgebautem Mikroskopobjektiv. Das Problem ist nur, dass die Blendenposition eine wichtige Funktion bei der Korrektur von Bildfehlern hat. Wenn man die in die hintere Brennebene verschiebt erreicht man zwar eine theoretisch ideale telezentrische Abbildung, erhöht aber die Bildfehler z.T. extrem. Ein telezentrisches Objektiv muss also speziell für den Zweck konstruiert sein.

Mit der Schärfentiefe hat das wenig zu tun, die ist durch den Öffnungswinkel des Strahlenbündels begrenzt, unabhängig ob es sich um ein telezentrisches oder normales Objektiv handelt. Nur durch die Parallelprojektion können gewisse Vorteile bei der Schärfentiefe auftreten im Vergleich zur Zentralprojektion und damit schrägem Strahlenbündel normaler Objektive.

Wo die Brennebenen von Mikroskopobjektiven etwa liegen sollte doch klar sein, die verschieben sich nicht durch umfokussieren. Die vordere Brennebene liegt entsprechend der Abbildungsgleichung 1/f=1/g+1/b zumindest bei höher vergrößernden Objektiven ganz nahe hinter der Objektebene. Das hat aber mit Telezentrie nichts zu tun. Und die hintere Brennebene liegt im hinteren Bereich des Objektives, bei manchen Konstruktionen schwer zugänglich im Inneren. Aber wenn dort die Systemblende liegt dann ist das Mikroskopobjektiv natürlich telezentrisch. Nur: bei den hohen NA vieler Mikroskopobjektive gehen die Vorteile der Telezentrie großteils verloren.

Hubert

[reblaus]

Hallo Hubert -

Endlich habe selbst ich das begriffen -

vielen Dank für Deine didaktisch hervorragende Erläuterung!

Viele Grüße

Rolf

[Stuessi]

Hallo,

eine gut funktionierende Kombination von 2 Objektiven für telezentrische Abbildung habe ich gefunden:
an der Kamera ein 135/2,8 in umgekehrter Montierung, auf Objektseite ein Vergrößerungsobjektiv Componon-S 80mm/4. ABM = 1,7:1

Wenn alle Blenden geöffnet sind, entsteht das 1. Bild.
Schließe ich nur die Blende am Componon, dann nimmt die Schärfentiefe zu.
Schließe ich nur die Blende im Fokus beider Objektive (zwischen den beiden roten Klebestreifen), entsteht das telezentrische Bild.

Viele Grüße,
Rolf

[Lupus]

Hallo Rolf,

das ist ein schöne und anschauliche Demonstration. Es ist immer schwer zu glauben, was allein durch Blenden veränderbar ist.

Hubert

[konsonant]

Hallo,
erstmal danke für die Lehren.
Stimmt !, keine Größenstaffelung und zulaufende Linien wie bei Fluchtpunktperspektive bei telezentrischer Abbildung, eine Kugel (< Linsendurchmesser) ist in der Unendlichkeit genauso groß wie nahe dran. Die Markierungen auf einem schräg nach hinten laufenden Maßstab werden nach hinten enger.

Von der Theorie kenne ich erstmal nur die Mikrofibel Kapitel 2.5.3 .  "die Strahlenbegrenzung" .

Bei der Telezentrie geht es also um die Blende, je nach Position wird sie anders genannt Luke, Pupille, Feldblende, Aperturblende. Für die Telezentrie soll die Eintrittspupille im Unendlichen liegen, darum sollte die Aperturblende in der hinteren Brennebene (F1) sitzen, dann kann sie ins unendliche projiziert die Eintrittspupille darstellen. Nun ist aber bei einem auf unendlich fokussiertem Objektiv die hintere Brennebene das Bild bzw Zwischenbild : Fernglas und Landschaftsphoto, die Blende ist hier die Okularfeldblende und Sensorrand. (Es sei denn Fotoobjketive seien telezentrisch konstruiert). Bei der Telezentrie ist also eine Blende in der hinteren Brennebene, die Optik ist aber nicht auf unendlich fokussiert (obwohl man das auch könnte (Fernglas)).

Das Mikroskopobjektiv hat wie die telezentrischen Objektive eine Blende in der hinteren Brennebene (Phasenblendenort), also objektseitige Telezentrie. Diese Blende ist zugleich auch die numerische Apertur bestimmende Blende, eine Aperturblende. Die Apertur eines Objektives wird zwar zuerst von der möglichen Frontlinsenöffnung (Luke) danach aber von der hinteren Brennebenenblende im Akzeptanzwinkel begrenzt.

Meine Frage nun also : kann auch eine in das Zwischenbild verlegte Blende (Feldblende) als eine in den Objektraum projizierte Eintrittspupille verstanden werden und somit die Hauptstrahlen (Telezentriebedingung) achsenparalllel einrichten ?

Resümierend wegen der Messchiebermessung : es ist nicht jede Mikroskopoptik annähernd telezentrisch oder gar telezentrisch konstruiert.

Bastelspass : wie kriege ich Telezentrie (größere Tiefenschärfe) bei einer Mikroskopoptik hin ? Hinten an die Brennebene noch eine Zwischenblende daran eine Fotooptik in retro in Brennweitenstellung (unendlich) anbringen ? Oder hinter ein Hochaperturiges ein Niedrigaperturiges in retro ? Weil das Mikroskopobjektiv aber an das normale 160mm Zwischenbild korrigiert ist, wird das sicher kein besseres Bild, aber erspart vielleicht das Stacking.

gruß conso

(etwas abseits dazu, die Frage nach der ersten Brennebene erklärend)
Bei der originalen Köhlerbeleuchtung wäre ja eigentlich vorgesehen das Objekt selbst in einer Glaskugel sitzen zu haben. Mikrofofibel  Kapitel 2.5.5.1 . Angepasst müßte ich also den Fokuspunkt meiner Mikroskopoptik in die Oberfläche der Frontlinse bringen (ebenso wie die hintere Brennebene im Objektiv liegen kann). Dann wäre der Durchmesser der Frontlinse natürlich nicht aperturbestimmend sondern der Akzeptanzwinkel der ersten brechenden Grenzfläche in Objektiv. Wie ich von hier weiterdenke ....... hmm

[Lupus]

Die Apertur eines Objektives wird zwar zuerst von der möglichen Frontlinsenöffnung (Luke) danach aber von der hinteren Brennebenenblende im Akzeptanzwinkel begrenzt.

Nein, es gibt in jedem guten optischen System nur eine Systemblende, die dann sowohl den Bündelquerschnitt als auch den Öffnungswinkel begrenzt. Bei einer möglichen durchmesserbegrenzenden Überschneidung zweier Blenden erfolgt eine Abschattung des Bildfeldes zum Rand hin.

kann auch eine in das Zwischenbild verlegte Blende (Feldblende) als eine in den Objektraum projizierte Eintrittspupille verstanden werden und somit die Hauptstrahlen (Telezentriebedingung) achsenparalllel einrichten ?

Es gibt nur die eine bereits beschriebene Position, nicht mehrere.

Resümierend wegen der Messchiebermessung : es ist nicht jede Mikroskopoptik annähernd telezentrisch oder gar telezentrisch konstruiert.

Resümierend deine Schlussfolgerung: Lies die Texte nochmal. Die "Messung" erfolgte mit normalen Fotoobjektiven, und die sind in der Regel wegen der kurzen Bauweise nie telezentrisch.

wie kriege ich Telezentrie (größere Tiefenschärfe) bei einer Mikroskopoptik hin ?

Tiefenschärfe hat (fast) nichts mit Telezentrie zu tun, es geht um die bessere Perspektive, das wurde bereits erwähnt. Für größere Tiefenschärfe ist die Lösung ein Mikroskopobjektiv mit geringerer NA.

Hubert

[konsonant]

Hallo
Was sind das für Blenden in der Nähe des RMS-Gewindes ?
(Auch wenn es Blödsinn ist, weil man genauso gut die Aperturblende des Kondensors bemühen kann.) Wenn ich in die bildseitige Brennebene eine kleinere Aperturblende (Dunkelfeld-Anpassung oder gar eine Phasenblende) einbauen möchte, wo genau liegt diese normalerweise ?

ich habe meine Achromaten mal näher angeguckt und die meisten Objektive (3,5cm Baulänge) haben eine Blende in der Nähe des RMS-Gewindes. Ist das die hintere Brennebene ? Das Mikroskopobjektiv ist ja auf die Abbildung in 160mm konzipiert, das bedeutet doch die vordere Brennebene (ca Arbeitsabstand) ist nicht in der gleichen Entfernung wie die hintere Brennebene (Aperturblendebebene des Objektives). Die "Back Focal Plane" ist laut https://en.wikipedia.org/wiki/Cardinal_point_(optics) etwas weiter weg. Wegen meinem 1,6x Binotubus unklarer Strahlengangslänge (24cm?) und der nicht genau lokalisierbarern Linsenmitte ist die Berechnung über Brennweite, vorderem Fokuspunkt, Arbeitsabstand, der anderen Vergrößerung(x1,6) und Zwischenbildgröße/Sehfeldzahl und meiner Unfähigkeit ziemlich fehlerbehaftet.

Bezüglich der Telezentrie habe ich auch ein paar Fotoobjektive (50mm+85mm) zusammengesteckt (welch ein Geraffel), die kleinere Zwischenblende hat natürlich die Schärfentiefe erhöht, aber es war nun nicht wirklich besser als ein normales Objektiv einfach abzublenden. ich habe auch zwei Mikroskopobjektive schraubseitig aneinandergehalten (20x+4x) aber ohne wirklich kleinere Zwischenblende war das natürlich auch Murks.

ich bräuchte also eine kleinere Blende im Back Focal Point zum experimentieren.
gruß conso

[Werner]

Bei einem Linsensystem ist die mechanische Mitte bedeutungslos für die Abbildung. Was zählt, sind die beiden Hauptebenen mit unbekanntem Abstand und unbekannter Lage. Sie hängen nur vom Systemaufbau ab, bei einem Teleobjektiv liegen z.B. beide weit vor der Vorderlinse. Von den Hauptebenen aus wird aber die Brennweite bemessen. Weil die Lage des Brennpunktes demzufolge auch unbekannt ist, hat es keinen Sinn, irgendwo eine Blende einfügen zu wollen.

Gruß - Werner

[Lupus]

Hallo conso,

mein Tipp: Beschäftige Dich erst einmal mit den einfachsten Grundlagen der Optik. Die Brennebenenlage lässt sich einfach mit einer im Vergleich zur Brennweite entfernteren kleinen Lichtquelle (Spotlampe etwa ab 1-2 m Entfernung bei Mikroskopobjektiven) auf die das Mikroskopobjektiv mit der Frontlinsen- oder Gewindeseite gerichtet wird, und einer Mattscheibe (Transparentpapier) zum Auffangen des Lichtquellenbildes feststellen. Die bildseitige Brennebene wird bei gering vergrößernden Objektiven meist tiefer im Inneren liegen, man muss das Papierstückchen also an einer schmalen Halterung (Drahtstück o.ä.) befestigen. Bei manchen wird man nicht rankommen weil sie hinter der rückseitigen Linse liegen kann.

Hubert

[konsonant]

Also da sag ich erstmal Danke für die Mühen mir zu antworten, dann schau ich mal. gruß conso

[PiusX]

Lieber Lupus,

in einer Deiner Mitteilungen in diesem Thread schreibst Du:

Für geringere Tiefenschärfe ist die Lösung ein Mikroskopobjektiv mit geringerer NA.

Versuchst Du an dieser Stelle irgendetwas in Zusammenhang mit der telezentrischen Abbildung mitzuteilen, oder hast Du Dich hier schlicht vertan? Ich dachte die Schärfentiefe ist umso größer, je kleiner die NA ist, oder nicht?


Netten Gruß

PiusX

[Lupus]

Hallo PiusX,

das ist natürlich eine fälschliche Vertauschung des Begriffes gering mit groß. Es freut mich dass jemand mitdenkt. 

Hubert

[Eckhard F. H.]

...das ist natürlich eine fälschliche Vertauschung des Begriffes gering mit groß.

Hallo Hubert,
´Fälschliche Vertauschung´ ist auch nicht richtig. Gewiß weiß man, was gemeint ist.    Aber was verbirgt sich hinter der Abkürzung NA? Unser Forum lebt nicht von Abkürzungen, man sollte deshalb mit Sekunden nicht geizen und Begriffe ausschreiben.
Gruß - EFH

[Lupus]

Hallo Eckhard,

nach meinem Verständnis kann man etwas bewusst vertauschen oder eben aus Unachtsamkeit. Aber darüber musst Du mit einem Semantiker streiten.
Nachdem ich fast immer unterwegs auf dem Smartphone tippe verwende ich gelegentlich bekannte Abkürzungen, und in einem Mikroskopieforum könnte die Abkürzung für numerische Apertur halbwegs bekannt sein.

Hubert