Hallo

Für Mikroskope die mit endlich Objektive ausgerüstet sind bestehen bekannte Normen, anhand welcher ein endlich Objektiv optimal angepasst werden kann,
bei gleicher Norm können Bauteile von unterschiedlichen Herstellern kombiniert werden
.
Bei unendlich Mikroskopen bestehen keine Normen die von allen Mikroskop Hersteller eingehalten werden,
jeder Hersteller hat seine eigenen Dimensionen.
Bei Verwendung von Bauteilen unterschiedlicher Hersteller muss sichergestellt werden,
dass die Bauteile (z.B. Tubuslängen) aufeinander abgestimmt werden.

Zu berücksichtigen ist, dass sich z.B. bei Mitutoyo die empfohlenen Werte (z.B. Distanzen),
auf die Verwendung von 1/2" und 2/3" Bildsensoren bezieht.
Diese "kleinen" Sensoren erlauben eine hohe Tubuslänge zwischen Objektiv und Tubuslinse.
Dies ist der Bereich der von Mikroskopikern genutzt wird, um Filter, Strahlteiler und andere Bauteile in den Strahlengang anzubringen.
Für Mikroskopiker ist es dienlich, wenn dieser Bereich möglichst lang ist.
Um in den Genuss eines möglichst grossen Bildkreises zu kommen,
sollte die Distanz ebenfalls möglichst gross sein, es sollte keine Vignettierung auftreten.

In der hier besprochenen Anwendungsweise (Setup) kommt ein grösserer Bildsensor zur Anwendung
und es werden keine Filter oder Strahlteiler im Strahlengang montiert,
die Werte der Hersteller müssen deshalb neu und passend berechnet werden,
so dass keine Vignettierung auftritt und der Bildkreis von unendlich Objektiv und Tubuslinse optimal genutzt wird
und ebenfalls der Bildsensor der Kamera mit einem qualitativ guten Bildkreis, auch in den Bildecken belichtet werden kann.
Die Tubuslänge zwischen Objektiv und Tubuslinse muss somit nicht möglichst lang sein
und die Grösse des viel grösseren Bildsensors muss berücksichtigt werden.

Maximale und anzustrebende Länge des Tubus zwischen Objektiv und Tubuslinse:
Als Beispiel verwende ich das Objektiv MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200
Es besitzt eine Brennweite von 20mm.
Zur Anwendung kommt eine Vollformat Kamera (Nikon D810) mit einer Bildsensorgrösse von 36mm x 24mm, Diagonale = 43.3mm.

Zuerst muss der Durchmesser der Austrittspupille des Objektivs berechnet werden:
Der Durchmesser der Austrittspupille rechnet sich:
2 x Brennweite x NA
2 x 20mm x 0.28 = 11.2mm

Der Durchmesser der Eintrittspupille der hier im Beispiel verwendeten Tubuslinse (Nikon ITL200) beträgt etwa 27mm.

Die maximale Länge des Tubus zwischen Objektiv und Tubuslinse, rechnet sich:
((Durchmesser der Eintrittspupille der Tubuslinse - Durchmesser der Austrittspupille des Objektiv) x Brennweite der Tubuslinse) / Diagonale des Bildsensors.
((27mm - 11.2mm) x 200mm) / 43.3 = 73mm.
Die Distanz zwischen Objektivanschluss und Tubuslinse sollte 73mm betragen.

Da ein unendlich Objektiv zur Anwendung kommt, mit annähernd parallelem Strahlengang bei der Ausgangspupille,
muss die Tubuslinse auf unendlich fokussiert sein.
Da Tubuslinsen keine Telekonstruktion sind, besitzen sie eine Distanz zwischen Linsen Hauptebene bis zum Brennpunkt,
die der Brennweite entspricht, in unserem Falle 200mm.
Die Distanz von Tubuslinse bis Bildsensorebene sollte somit etwa 200mm betragen.
Diese Distanz kann angepasst werden, so dass im hier erwähnten Falle
mit dem MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 auf der Sensorbreite von 36mm eine objektseitige Breite von 3.6mm abgebildet wird.
Dazu benötigt es eine Distanz von Tubuslinse bis Bildsensorebene von 170mm.

In der Bildmitte beträgt die Auflösung 950LP/mm
In den Ecken (an Vollformat) beträgt die Auflösung 710LP/mm.
Die Auflösung sinkt somit in den Ecken auf 75%, was ein guter Wert ist und bei Bildern nur minim sichtbar ist. (80% sehe ich als optimal)
In den Ecken ist die allgemeine Abbildungsleistung sehr gut, mit kaum erkennbaren Farbrändern durch chromatische Aberration (CA).


Es wird auch empfohlen, die Tubuslinse (Nikon ITL200) umgekehrt zu verwenden.
Die Austrittspupille mit etwa 25mm wird dadurch zur Eintrittspupille.
Es rechnet sich deshalb:
((Durchmesser der Eintrittspupille der Tubuslinse - Durchmesser der Austrittspupille des Objektiv) x Brennweite der Tubuslinse) / Diagonale des Bildsensors.
((25mm - 11.2mm) x 200mm) / 43.3 = 64mm.
Die Distanz zwischen Objektivanschluss und Tubuslinse sollte somit 64mm betragen (9mm weniger, wie bei empfohlener Montage der Tubuslinse).
Um einen Abbildungsmassstab von 10:1 zu erreichen, benötigt es zwischen Tubuslinse und dem Bildsensor eine Distanz von etwa 230mm.

In der Bildmitte beträgt die Auflösung ebenfalls 950LP/mm.
In den Ecken (an Vollformat) beträgt die Auflösung 780LP/mm.
Die Auflösung sinkt somit in den Ecken auf 82%, was ein sehr guter Wert ist und bei Bildern nicht als störend empfunden wird!
In den Ecken ist die allgemeine Abbildungsleistung sehr gut, mit kaum erkennbaren Farbrändern durch chromatische Aberration (CA).

Die umgekehrte Montage der Tubuslinse ist somit klar erkennbar vor zu ziehen.

Das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 eignet sich somit vorzüglich für die Anwendung an einer Vollformat Kamera.

Da es für Vollformat Kameras im Bereich 8:1 und 9:1 an guten Objektiven eher mangelt,
habe ich das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 mit umgekehrt montierter Tubuslinse (Nikon ITL200) bei 8:1 ausgemessen.

In der Bildmitte beträgt die Auflösung bei 8:1, 750LP/mm, dies ist ein sehr guter Wert.
In den Ecken (an Vollformat) beträgt die Auflösung 480LP/mm.
Die Auflösung sinkt somit in den Ecken auf 64%, was kein guter Wert ist und bei Bildern als störend erkannt wird!

Bei Objekten, deren interessante Bereiche, nicht bis in die Bildecken gehen (z.B. runder Fliegenkopf von vorne)
kann das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 auch bei 8:1 an Vollformat eingesetzt werden.
(An einer Kamera mit Crop Faktor 2 ist das Objektiv auch bei 8:1 geeignet).
Für meinen Anspruch an Bildqualität in den Ecken bei Vollformat, ist bei 9:1 die Abbildungsleistung nur noch knapp akzeptabel.

Um zu wissen, in wie weit sich die Auflösung bei höherem Abbildungsmassstab erhöht, wurde die Tubuslänge zwischen Tubuslinse und Bildsensor erhöht.
Während sich die objektseitige Breite stark verringert, steigert sich die Auflösung nur gering.
Beträgt die objektseitige Bildbreite bei 10:1, 3.6mm mit einer Auflösung von 950LP/mm so sinkt bei z.B. 15:1,
die objektseitige Breite auf 2.4mm (Reduktion um 33%), während sich sie Auflösung nur auf 1000LP/mm,
also um magere und kaum sichtbare 5% steigert.
Eine Steigerung der Auflösung durch Verlängerung der Tubuslänge ist somit sinnlos.

Es zeigt sich klar erkennbar, dass das Objektiv MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 an einer Vollformatkamera nur erfolgreich und sinnvoll,
bei seiner Nennvergrösserung (10:1) eingesetzt werden kann.

An einer Crop Kamera zeigt das Objektiv ebenfalls seine gute Leistung, in den Bildecken ist sie entsprechend höher,
jedoch ist der abgebildete Objektausschnitt um den Crop Faktor kleiner,
also bei Crop Faktor 1.5 und 1.6 etwa 1/3 kleiner und bei Crop Faktor 2 nur halb so gross.
Oder umgekehrt betrachtet:
Würde man mit einer Crop Faktor 1.5 oder 1.6 Kamera den gleichen Bildausschnitt fotografieren (natürlich mit einem anderen guten Objektiv),
dann wäre die Auflösung des Objektes etwa bei 650LP/mm und mit einer Crop Faktor 2 Kamera nur bei 500LP/mm.

Bilder bei 10:1 an Vollformat, werden demnächst folgen.

Kurt

Hallo Sebastian

Das jetzige Setup mit der Nikon ITL 200, ergibt im Randbereich mit dem MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200
eine noch akzeptable Abbildungsleistung (82% Auflösung) an einer Vollformat Kamera.
An Vollformat bei 10:1 wird in der Bildmitte eine Auflösung des Objektes von etwa 950LP/mm erreicht, die objektseitige Breite des Ausschnittes beträgt 3.6mm.

Wird der Abbildungsmassstab an einer Vollformat Kamera verringert, sinkt die Auflösung in der Bildmitte
und die Auflösungsreduktion zum Randbereich nimmt zu, da der qualitativ gute Bildkreis kleiner wird.
Wird der Abbildungsmassstab erhöht, reduziert sich die Grösse der objektseitigen Ausschnittes,
ohne dass die Auflösung entsprechend ansteigt, lediglich um etwa nicht sichtbare 5%.
Am Vollformat kann mit guter Abbildungsleistung der Abbildungsmassstab von 10:1 bis 10.5:1 geändert werden, also unwesentlich!

Verwendet man das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 an einer Crop Kamera, kann man entsprechend dem Crop Faktor,
die Vergrösserung reduzieren, dabei reduziert sich in der Bildmitte die Auflösung um den Cropfaktor.
Der Durchmesser des qualitativ gute Bildkreis reduziert sich ebenfalls um den Cropfaktor und die Auflösung in den Ecken sinkt wie am Vollformat auf 82%.
Dies kann bei einer Kamera mit Crop Faktor 1.5 und 1.6, mit einer Zwischenlinse, die eine Brennweite von ca. 150mm besitzt erreicht werden.
Der Abbildungsmassstab beträgt dann etwa 6.5:1.
Abgebildet wird eine objektseitige Breite von etwa 3.7mm.
Das Objekt wird in der Bildmitte mit etwa 650LP/mm aufgelöst.
Wird die Brennweite der Tubuslinse erhöht, erhöht sich der Abbildungsmassstab, aber die Auflösung lediglich um maximal 5%.
Am Crop Format Faktor 1.5 besteht somit die Möglichkeit mit guter Abbildungsleistung einen Abbildungsmassstab von 6.5:1 bis 10.5:1 zu verwenden.
Bei 6.5:1 sinkt in den Ecken die Auflösung auf 82%.
Verwendet man an Stelle des MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 bei 6.5:1 ein Rodagon 50mm,
erreicht man in der Bildmitte eine Auflösung die um 18% geringer ist, jedoch sinkt sie zum Randbereich nicht messbar ab!

Den gleichen Effekt hat man an einer Kamera mit Crop Faktor 2 und einer Tubuslinse mit ca. 100mm Brennweite.
Der Abbildungsmassstab beträgt dann etwa 5:1.
Abgebildet wird eine objektseitige Breite von etwa 3.46mm.
Das Objekt wird in der Bildmitte mit etwa 500LP/mm aufgelöst, auch hier sinkt im Randbereich die Auflösung auf 82%.
Verwendet man an Stelle des MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 bei 6.5:1 ein Rodagon 50mm,
erreicht man in der Bildmitte eine Auflösung die um 10% geringer ist, jedoch sinkt sie zum Randbereich nicht messbar ab!

Am Crop Format Faktor 2, besteht somit die Möglichkeit mit guter Abbildungsleistung einen Abbildungsmassstab von 5:1 bis 10.5:1 zu verwenden.

Je kleiner das Sensorformat ist, umso flexibler der Abbildungsmassstab.

Betrachtet man die objektseitige Auflösung bei etwa gleicher objektseitiger Breite um die 3.6mm:

Vollformat, objektseitige Breite 3.6mm, das Objekt wird mit 950LP/mm aufgelöst.
Kamera mit Crop Faktor 1.5, objektseitige Breite 3.7mm, das Objekt wird mit 650LP/mm aufgelöst
Kamera mit Crop Faktor 2, objektseitige Breite 3.46mm das Objekt wird mit 500LP/mm aufgelöst.

An Vollformat kann das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 nicht so flexibel im Abbildungsmassstab eingesetzt werden,
jedoch ist bei gleichem objektseitigen Bildausschnitt (um 3.6mm), die Auflösung um einiges und gut sichtbar höher.

Betreffend meinen Äusserungen zur Veränderung des Abbildungsmassstabes durch eine Tubuslinse mit abweichender Brennweite von 200mm,
sind dies nur theoretische Überlegungen und Werte, sie müssten in der Praxis bestätigt werden.
Das Problem in der Praxis ist, dass ich für dieses Setup und Messungen,
keine gute Tubuslinse mit 150mm und 100mm kenne, die im Randbereich genügend gut abbildet


Hallo Ekki
Wie oben erwähnt, verwende ich aus Gründen einer höheren Auflösung, vorzugsweise das Vollformat.
Voraussetzung ist, dass das Objektiv einen entsprechend genug grossen Bildkreis besitzt.
Bis jetzt hatte ich die endlich und unendlich Mikroskop Objektive nicht an Vollformat verwendet,
da sie bei Messungen in der Abbildungsleistung in den Ecken extrem schlecht waren.

Zum Vergleich, habe ich nun einige Vergleiche an Vollformat Nikon D810 angestellt,
ALSO ALLE FOLGENDEN BILDER AN VOLLFORMAT NIKON D810.
In der Bildmitte unterscheidet sich die Abbildungsleistung nicht erheblich.
Hier Ausschnitte, linke obere Ecke.

1. NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17
Dieses endlich Objektiv mit einer hohen Apertur, verwendete ich bis jetzt an einer Kamera mit Crop Faktor 1.5 (Nikon D500)
und war sehr zufrieden.
In den Ecken am Crop Format Faktor 1.5 beträgt die Auflösung in den Ecken noch über 90%.
Seine Abbildungsleistung ist besser, wie die des endlich Nikon M Plan 10/0.25,
das am Crop Format Faktor 1.5 in den Ecken nur noch 55% der Auflösung erreicht.
(Die Nikon endlich M Plan Objektive verwende ich erst ab 20:1, dies jedoch nicht mehr lange).
Folgendes Bild, NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17 an Vollformat (D810), also so wie ich es nicht verwendete!


2. Nikon CF Plan 10X/0.3 ∞/0 BD DIC mit Tubuslinse Nikon ITL200


3. MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 mit Tubuslinse, CANON Macro LENS FD 200mm 1:4.
Von meinen Foto-Teleobjektiven brachte diese Canon Linse als Zwischenlinse für unendlich Objektive, bis jetzt die beste Leistung.
Verwendet wurde ebenfalls die Nikon D500 Crop Faktor 1.5 Kamera.
Hier nun zum Vergleich an Vollformat.


4. MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200 mit Tubuslinse Nikon ITL200


Ich vermute, dass man auch klar erkennt, was die passende Tubuslinse, richtig angepasst, bewirken kann.

Was mir bis vor kurzem nicht klar war ist,
dass die Mitutoyo Objektive einen sehr grossen, qualitativ guten Bildkreis besitzen,
der ihre Anwendung an Vollformat ermöglicht.

Das MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200, ist das erste Mikroskop Objektiv (das ich besitze),
das ich als DSLR oder DSLM taugliche FOTO OBJEKTIV erachte.

Kurt