Linsengericht (Optikfrage)

[shaun]

Moin,
kennt sich einer von euch gut mit Optik aus? Ich muss auf kleinem Raum eine 4-fache Vergrößerug realisieren - ein 2mm großes Bild soll auf einen 8mm breiten Sensor abgebildet werden. Verzerrungen sind nebensächlich. Mit einer kleinen Linse/Optik von einem Videokameramodul were ich natürlich nichts, das ist für die Gegenrichtung gedacht, einen ganzen Raum auf einen 2x2mm CMOS-Chip abbilden.
Ein USB-Mikroskop schlachten wollte ich dafür jetzt auch nicht...
Der optische Weg sollte nicht immens lang sein, ich habe wie gesagt nicht so viel Platz.

[nippelchen]

Moin,
kennt sich einer von euch gut mit Optik aus? Ich muss auf kleinem Raum eine 4-fache Vergrößerug realisieren - ein 2mm großes Bild soll auf einen 8mm breiten Sensor abgebildet werden. Verzerrungen sind nebensächlich. Mit einer kleinen Linse/Optik von einem Videokameramodul were ich natürlich nichts, das ist für die Gegenrichtung gedacht, einen ganzen Raum auf einen 2x2mm CMOS-Chip abbilden.
Ein USB-Mikroskop schlachten wollte ich dafür jetzt auch nicht...
Der optische Weg sollte nicht immens lang sein, ich habe wie gesagt nicht so viel Platz.

Das erste Schlagwort, das mir dazu einfällt, ist ne Fresnellinse.

[Bastelbruder]

Einfach die Linse umdrehen (wegen Verzerrungen / Kisseneffekt) und nahe am Objekt plazieren. Soweit funktioniert die geometrische Optik noch wie in der Theorie, denn jede Linsenoptik hat zwei Brennpunkte. Ich hab so zeitweise eine Billigstwebcam schon als Mikroskop mißbraucht. Ein Hauptproblem ist die Mechanik, das zweite: Streulicht, da werden die Bilder "matschig".

[uli12us]

Du brauchst so ganz grob den 4 fachen Abstand der Brennweite vom Optikbrennpunkt zum Sensor. Wobei der Objektabstand bei ca dem 1,25 fachen der Brennweite liegt.
Wie gesagt das bezieht sich auf den Brennpunkt der bei einer Standardlinse irgendwo im Inneren liegt. Dabei hast du aber nen gewaltigen Lichtverlust von wenigstens 4 Blenden. Und die Scharfeinstellung muss so passieren, dass du zuerst die Linse im passenden Abstand zum Sensor plazierst und mit dieser gesamten Konstruktion durch veränderung des Anstands scharfstellst. Falls du das auf herkömmliche Weise probierst, kanns passieren, dass du niemals ein scharfes Bild erzielst.

Das ganze jetzt aus dem Kopf, ich kann da mit den Abständen und Blende leicht danebenliegen.
Falls das wichtig ist, kann ich meine Unterlagen mal nach den genauen Formel durchschauen.

[xoexlepox]

Einfach die Linse umdrehen...

Ähh, wenn ich die Gundlagen der Optik richtig verstanden habe, funktioniert das "Umdrehen" nur bei Objektiven mit mehreren Linsen. Die bisher "geernteten" Linsen von primitiven USB-Cams scheinen mir einzelne Linsen zu sein. Oder bestehen die tatsächlich aus mehreren Schichten von verschiedenen Brechungsindizes?

[uli12us]

Ich weiss es nicht wirklich, aber ich vermute, dass in jeder noch so simplen Kamera zumindest ein Zweilinser enthalten ist. Wenn noch ein optisches Zoom enthalten ist geht unter 5 Linsen ohnehin gar nichts. In dem Fall kann man sich das Umdrehen aber trotzdem sparen, weil da die Qualität nicht verbessert werden kann. Ich würde da eher schauen, dass ich entweder ein Vergrösserungsobjektiv oder einen Mikroskopeinsatz auftreiben könnte. Die sind auf den Nahbereich ausgelegt.

[Bastelbruder]

Das Umdrehen funktioniert schon bei doppelt konvexen Linsen, deren Unsymmetrie auf den ersten Blick noch garnicht erkennbar ist. Selbst so ein allerbilligst-Objektiv muß in der Beziehung korrekt bemessen sein, weil sonst zwar in der Mitte das Bild scharf wird, zum Rand (des Sensors) aber die Linien auseinander laufen. Das läßt sich mit billigen Kleinlupen "Flaschenböden" ausprobieren, wenn man falschrum durchsieht wird es "schwindelig".

Hintergrund: Der "Brennpunkt" muß zumindest auf der kurzen Seite auf eine Ebene projiziert werden und nicht in eine Kugelkalotte.

[Blechei]

Moin
habe jetzt nicht alles gelesen, aber ich würde mal bei Astromedia nachsehen, da gibts für dünnes auch einzelne Linsen.
Oder das Okular von einem Billigmikroskop ausprobieren.

[Desinfector]

bei solch kleinen Abmessungen des Bildes könnte es in Richtung Kollimatorlinse gehen.
sprich die Linse aus DVD- oder CD-Playern.
nur wie lang ist die nötige/verfügbare Strecke?

[shaun]

Danke fürs Mitdenken, ich teste am Wochenende mal etwas rum. Linsen aus Kameras, Mikroskop-Okulare usw. habe ich schon eingesammelt

[Celaus]

Wieviele mm Platz hast Du ?
Eins ist klar: Gegenstandsweite (g) zu Abbildungsweite (b) verhalten sich auch wie 1 zu 4.
Je nach gewünschter Bildhelligkeitsausbeute und Bild oder Gegenstandsgröße nimmst Du ,um nicht zu "achsenferne" Strahlengänge zu erzielen eine große oder nicht zu kleine Linse. Bei dem größten Objekt handelt es sich um die Abbildungsgröße von 8 mm, also nimmt man eine Linse von etwa 10 mm Durchmesser. Dann wähle ich eine Bildweite 4g = 1/b = 16 mm.
Die Formel für konvexe Linsen ist doch 1/f = 1/g + 1/b , aber b =4g , somit ist der Gesamtabstand
1g + 4g = 5g , desweiteren wird bei 1/f = 1/g + 1/4g die Größe von f = 4g/5 . Also braucht man eine Linse von etwa 3,2 mm Brennweite und 10 mm Durchmesser . Das erzielt man lässig durch mehrere Linsen größerer Brennweite hintereinander. Durch viele Linsen erzielt man außerdem eine nicht zu verbogene Katakaustik, also verbesserte Randschärfe, obwohl diese nicht so wichtig sei.
ffupx , Celaus

[shaun]

Klingt soweit gut. Im Moment habe ich das "Objektiv" vom Evalboard des Zeilensensors (f=7,9mm) umgedreht, damit klappt das schon ganz gut.

[Celaus]

Aahh super, dann haben wir eine Gegenstandsweite von 5f/4 = 5x7,9/4 = 9,875 (mm) und eine Bildweite von 4g = 4x9,875 = 39,5 (mm) . Das "Projektionsobjektiv" kannst Du dann ja so drehen , daß die Katakaustik günstig ist. Aber bedenke , wenn Du Gegenstandsweite und Bildweite verwechselst hast Du statt Vergrößerung eine Verkleinerung; das sollte nur ein Witz sein.
Alles Gute, einen hohen Wirkungsgrad und überhaupt und so.
Celaus