Universaladapter für Optik-lose Kameraadaptation an ältere Zeiss Axioskope

[Stephan Hiller]

Die Ankopplung von digitalen Spiegelreflexkameras an Mikroskope war im Forum schon öfter Thema.
Ich möchte das Thema trotzdem nochmal aufgreifen und hier eine Selbstbaulösung für die älteren Axioskope (20 und 50 ) mit den binokularen Phototuben 45 29 10, 45 29 10 - 9901, 45 19 11 und 45 29 12 vorstellen. Angeregt durch den Zeiss  c-mount Adapter  45 29 95 für diese binokularen  Phototuben und den Vorteil das auskorrigierte Zwischenbild der unendlich Mikroskopoptik ohne Okular und ohne Kameraobjektiv direkt auf einen Kamerasensor zu übertragen, war mein Wunsch  so eine Adaptation auch für meine Canon EOS 700 D  mit APS-C Sensor zu bekommen (Canon EOS Serie mit EF Bajonett – 44 mm Auflagemaß, APS-C Sensorgröße 22,2 x 14,8 mm, 24,2 Mpixel).
Leider gibt es dafür keine Standardlösung mit käuflichen Teilen aber mit Hilfe eines 3-D Druckers lassen sich die entsprechenden Tuben / Adapter selbst erstellen.
Ich wollte eine Universallösung ähnlich der nachfolgend gezeigten Kombination mit dem original Zeiss 45 29 95 c-mount Adapter:

 
(Original Zeiss Trinostutzen mit c-mount Adapter 45 29 95 und Multiformt Kamera von Christian Linkenheld)

Folgende Kamera Adaptationen sollte der neue Universaladapter einfach und flexibel ermöglichen:

• Ankopplung von c-/cs- mount Industriekameras, wie sie z.B. von Christian Linkenheld mit seiner MikroLive Mikroskopie Software oder von vielen anderen Kameraherstellern angeboten werden.
• Ankopplung von Spiegel- und Spiegellosen Kameras mit APS-C Sensoren oder ähnlich großen Sensoren

Eigenschaften des Universaladapters:

• freie Drehbarkeit der angekoppelten Kameras
• stabile, möglichst präzise Einstellung der Parfokalität
• ,,Optik-lose" Ankopplung des Kamerasensors an die auskorrigierte Zwischenbildebene der unendlich Optik des Mikroskops
• Einfacher und schneller Wechsel von Kameras über Zeiss Ringschwalbe mit Klemmschraube

Für die Canon EOS Adaptation gab es vor fast 10 Jahren hier im Forum schon mal einen Vorschlag von Klaus Herrmann der einen von Georg Abele selbstgedrehten nur 0,3 mm auftragenden Adapter mit Zeiss Schwalbe auf Canon EF Kamerabajonett verwendete. Damit erreicht man am original Zeiss Axioplan 45 29 20 Trinotubus annähernd Parfokalität für das 44 mm Auflagemaß des Canon EF Bajonetts. Der Adapter wird in (diesem Beitrag) gezeigt. Georg Abele hat wohl nur einige wenige dieser Adapter gefertigt und die Herstellung schnell wieder eingestellt. Leider ermöglicht dieser Adapter keine exakte Einstellung der Parfokalität wie der oben gezeigte elegante und rel. aufwändig konstruierte Zeiss Adapter 45 29 95 für die c- mount Kameras. 

Die Zwischenbildebene liegt etwa 43 mm oberhalb der Zeiss Axioskop Phototuben 45 29 10, 45 29 10 - 9901, 45 19 11 und 45 29 12, so dass digitale Spiegelreflexkameras wie z.B. die Canon EOS Serie mit einem Auflagemaß von 44 mm gerade nicht mehr parfokal angebracht werden können. Eine Lösung wäre den Original Zeiss Phototubus mechanisch für einen geeigneten Adapter zu verkürzen, aber wer möchte das schon und hat dazu die geeigneten Mittel? 
Über einen 3-teiligen 3-D gedruckten Adapter der den Phototubus des Axioskop ersetzt lässt sich dieser Nachteil aber umgehen.

Die unteren beiden Teile dieses Adapters sind über ein Gewinde der Steigung 2 mm miteinander verschraubt. Über dieses  Gewinde kann die Höhe des Adapters geändert werden und so die Parfokalität stabil und sehr präzise eingestellt werden. Diese beiden Teile entsprechen bis auf die Gesamthöhe geometrisch dem originalen Phototubus und werden wie dieser mit drei M3 Schrauben auf dem Trinokularkorpus der älteren Axioskope festgeschraubt.



Der 3. Teil besteht aus unterschiedlichen Kamera Übergangsadaptern die mit einer Zeiss Schwalbe auf dem unteren Teil fixiert werden:

Entweder für c- oder cs-mount Kameras, oder für Kameras mit APS-C oder Micro Four Thirds 4/3'' Sensoren.
 
Der Übergang auf das c-mount Kamera-Gewinde erfolgt mit Hilfe eines Übergangsadapters mit c-mount Außengewinde:
 

Übergangsadapter und kompletter Stutzen mit c-mount Kamera

Der Übergang auf das Kamerabajonett von Kameras mit APS-C oder Micro Four Thirds 4/3'' Sensoren erfolgt über einen käuflichen Retroadapter für das jeweilige Kamerabajonett mit 52 mm Filtergewinde. Das 52 mm Filtergewinde des Retroadapterrings wird in einen 3-D gedruckten  Übergangsadapter mit Zeiss Schwalbe eingeschraubt und stellt so eine stabile (über die Zeiss Schwalbe weiterhin ausrichtbare/drehbare) Verbindung zur Kamera her:



Retro Objektivadapter sind für sehr viele  Kamerabajonette für rel. geringes Geld (< 10 €) zu haben. Durch unterschiedliche Höhen des Übergangsadapters ist eine Anpassung an nahezu jedes Kamera Modell mit APS-C oder Micro Four Thirds 4/3'' Sensoren möglich. Das jeweilige Auflagemaß der Kamera (bei Canon 44 mm  für das EF Bajonett oder 20 mm für das RF Bajonett der spiegellosen APS-C Modelle z.B. der Canon EOS R7) bestimmt dabei die Höhe das Adapters wie nachfolgend gezeigt:



Hier noch der c-mount und APS-C Anschluss mit der Canon EOS D700  im Vergleich:




Welche Anteile des Sehfelds eines 10x Okulars mit SFZ 25 werden bei diesen Adaptationen übertragen?

Da ich nicht in Besitz beliebig vieler Kameras bin kann ich hier nur Angaben für die c-mount  Adaptation mit einer 1'' Kamera (MikroLive Multiformat; 20Mpix; 5472x3648; 13,1 x 8,8 mm; Sensordiagonale ~ 15,8 mm) von Christian Linkenheld und meiner Canon EOS 700D mit APS-C Sensor (24 Mpix; 6000x4000; 22,2 x 14,8 mm; Sensordiagonale ~ 26,7 mm) machen.

Hier die übertragenen Bildfelder für die oben gezeigte c-mount Adaptation in Abhängigkeit von Okularen mit unterschiedlicher Sehfeldzahl:



Das übertragene Bildfeld könnte etwas größer sein, wofür allerdings rel. teure Adapter mit Optik erforderlich sind. 36% des Sehfelds eines Okulars mit SFZ 20 sind aber gar nicht so schlecht.

Der APS-C Sensor der EOS 700D mit seinen 24 MPixeln und einer Sensordiagonale von ~ 26,7 mm erfasst 65% des Sehfeldes eines 10x/25 Okulars:
 


Das ist außergewöhnlich viel und wird dadurch erreicht, dass die Ecken noch Bildinformation erfassen die leicht außerhalb des Okularsehfelds liegen. Man muss daher die Leuchtfeldblende etwas größer als das Sehfeld des Okulars aufziehen, um keine Vignettierung zu erhalten. Die beiden nachfolgenden Bilder zeigen die Aufnahme eines Objektmikrometers mit einem 10x Objektiv, wobei im ersten Bild die Leuchtfeldblende auf den Rand des Sehfelds zentriert war und im zweiten Bild etwas weiter aufgezogen wurde, um den Sensor voll auszuleuchten. Das dritte Bild zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des rechten Bildrands vom zweiten Bild. Es sind keinerlei Farbsäume oder Unschärfe zu erkennen (chromatisch korrigiertes Zwischenbild der unendlich Optik des Axioskop). Objektiv war ein Plan Neofluar 10x/0,3.





Zusammenfassend weist der hier vorgestellte Universaladapter folgende Eigenschaften auf:

• Einfach über 3 Schrauben zu montieren
• Stabile Befestigung bei kurzer Bauhöhe
• Optik-loser Abgriff des vollständig auskorrigierten Zwischenbildes der unendlich Optik des Axioskop
• Drehbarkeit der Kamera
• Einfacher und schneller Tausch von Kamerasystemen mittels Zeiss Klemmschwalbe
• Präzise und stabile Einstellung der Parfokalität
• Hohe Flexibiität bei der Ankopplung von Kameras mit APS-C oder Micro Four Thirds 4/3'' Sensoren mit unterschiedlichen Kamerabajonetten und Auflagemaßen.
• C-Mount Kamera kompatibel
• Extrem große Erfassung des Okularsehfelds (bei APS-C Sensoren 65 % eines Okulars mit 25er Sehfeld) und damit eine ideale Kombination für diesen häufig vorkommenden Sensortyp

Nachteil des Universaladapters:

• Er wurde speziell für die 3 oben genannten binokularen Phototuben des Axioskop 20/50 konstruiert.
• Für Kameras mit Vollformat Sensor (36 mm x 24 mm) wird ein zusätzliches Linsenelement (Tele Konverter 1,5x) benötigt (siehe nachfolgendes Bild).

Hier noch 3 Beispielbilder von Douglasienholz in Quer- und Tangentialschnitt mit einem Plan Neofluar 5x, 10x und 20x Objektiv aufgenommen mit der Canon EOS 700D und dem oben gezeigten Universaladapter:







Für Interessenten plane ich den Universaladapter in Kürze in der Biete Sektion einzustellen.

Stephan Hiller

[Nochnmikroskop]

Hallo Stephan,

danke für Deine "Erfindung". Eine universelle Adaption hätte schon was, ich wäre erst einmal interessiert. Deine 3D Drucke sind ja auch sehr stabil und bei den Wanddicken auch für schwere Kameras ausreichend.

Frage dazu: es gibt im Handel diese T2/M42 Kameraadapter, welche also direkt auf M42 x 0,75, oder auf M42 x 1,0 zur Kamerabody-Anbindung funktionieren und überall erhältlich sind. Dieses sind m.M.n. etwas stabiler, als die Retroadapter und können leicht mit Tubus auch ohne Mikroskop benutzt werden.
Könntest Du derartiges ggf. auch alternativ anbieten? Ich frage nicht ganz ohne Hintergedanken, da ich für alle meine Kameras (Pentax K, EOS, RP, M4/3) so einen Atapter bereits besitze.

LG Frank

[Stephan Hiller]

Hallo Frank,

T2 Adapter sind nicht stabiler als die Retro Adapter. Die Retro Adapter haben ein Außengewinde die T2 Adapter üblicherweise ein Innengewinde. Beide sind dafür vorgesehen Objektive an Kamerbajonetten zu befestigen. Wie ich schon geschrieben habe gibt es Retro Adapter mit 52 mm Filtergewinde nahezu für jedes Kamerabajonett und ich kann gegenüber T2 Adapteren bei den üblichen Versandhändlern keinen signifikanten Preisunterschied feststellen.
Gewinde im CAD zu modellieren ist rel. einfach, sie in 3-D zu drucken dann eine andere Sache. Das bedarf oft einiger Versuche bis sie mit einem Gegengewinde gut zusammenpassen und ich bräuchte dann auf jeden Fall dein Gegengewinde wenn ich meinen Anschlussadapter von Retro auf T2 umstelle. 
Prinzipiell möglich sollte das sein.

Grüße

Stephan

[Nochnmikroskop]

Hallo Stephan,

danke für Deine Antwort.

Ich schaue mir einmal meinen Retroadapter für EOS an, der sollte noch irgendwo im Keller liegen. Aber den habe ich tatsächlich als dünnwandig und etwas flatterhaft in Erinnerung.

Es eilt ja nicht, ich sehe mir dann auch Dein Angebot an, wenn Du es online stellst. 

LG aus Minden
Frank