lupe vor objektiv nutzen < Optik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:38 So 23.01.2011 | | Autor: | hil15 |
Hallo!
Folgende Situation: Ein CCD-Bildsensor ist mit einer Sammellinse 1 (fixe Brennweite F1) als Objektiv und fixen Abständen (Bildgröße b, Gegenstandsgröße g) nach der Linsengleichung (1/f=1/g+1/b) versehen, sodass ein Bild des Fußbodens scharf auf dem Sensor abgebildet wird.
Nun möchte ich den abgebildeten Bildausschnitt verkleinern (also kleineren Bildausschnitt auf den Sensor vergrößern). An g, b & F1 kann ich aus konstruktiven Gründen wenig ändern.
Ich möchte nun eine weitere Sammellinse (Brennweite F2) zwischen Boden und Linse 1 als Lupe benutzen.
Frage: Ich habe gelesen, dass ich die Lupe am besten im Abstand F2 vom Boden montiere. Worauf ist beim Abstand Lupe und Sammellinse 1 zu achten, sodass sich die Lupe nicht auf die Bildweite b der Ausgangsabbildung auswirkt und das Bild unscharf wird? Wie stelle ich es an, dass sich die Hinzunahme nicht auf die Brennweite des Objektives auswirkt und das Bild unscharf wird?
(Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.)
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:26 So 23.01.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
Um eine antwort zu geben, muss man etwas mehr über die Grössen wissen. Wenn dein Gegenstand nicht sehr viel weiter als b weg ist, also g>>b und damit [mm] f\approx=b [/mm] kannst du wenn du ne Lupe einsetzt sicher kein scharfes Bild mehr kriegen. Wenn du also b sicher nicht ändern kannst, geht das einfach nicht.
stellst du die lupe in F2 vom Boden aus, legst du sein virtuelles bild praktisch nach [mm] \infty, [/mm] kriegst also nur für b=f ein scharfes Bild. ist die entfernung kleiner als F2 vom Boden liegt das virtuelle bild noch immer weiter weg, als das urprüngliche g, also wieder ein unscharfes Bild. es ist nicht besser, als wenn du einfach näher an den Gegenstand rückst.
gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:11 So 23.01.2011 | | Autor: | hil15 |
hallo! vielen dank erstmal für die info!
- ab wann ist denn b<<g?
- ändert denn die hinzunahme der lupe gar nichts an der brennweite des objektives (+ lupe = linsensystem aus objektivlinse und lupenlinse)?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:25 So 23.01.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
doch genau die Lupe ändert die Brennweite. damit musst du g anders wählen als vorher.
legst du die Lupe direkt vor deine erste, dann hast du eine kleinere Brennweite, die formel dafür kennst du?, kannst jetzt also entsprechend näher an deine Oberfläche rangehen. Ich hatte in meinen Überlegungen g auch fest, aber das kannst du ja wohl ändern?
die Rechnungen werden komplizierter, wenn du die Lupe nicht direkt vor dein Objektiv stellst.
Warum kannst du nicht einfach experimentieren?
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:20 Mo 24.01.2011 | | Autor: | hil15 |
hallo, danke!
hmm, die bildweite ist konstruktiv fix (verklebt)! und wenn ich nun näher ran gehe um B/G zu vergrößeren, wird das bild schnell unscharf. was ist denn, wenn ich die lupe direkt in den fokus des objektives setzte? dann ändert sie die brennweite nicht, oder irre ich mich?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:56 Mo 24.01.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
Wenn du die Lupe in F1 stellst ändert sich die resultierende brennweite natürlich!
ich weiss, dass b=Bildweite fest ist. du legst die Lupe direkt vor dein normales objektiv, dann musst du näher an den boden gehen, um wieder ein scharfes Bild zu kriegen, kennst du denn b und f1? und f2?
gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:38 Di 25.01.2011 | | Autor: | hil15 |
hi!
f1 = 4,6mm
b = ca 6,5mm
problem: näher an den boden kann ich so nicht viel, da ich gewisses spiel von 15mm benötige (sensor inkl. optik soll unter einen roboter).
ich habe was von afokalen systemen gelesen.
also wenn ich ein vergrößertes virtueles bild erschaffe, so muss ich das abbildene objektiv (mit der neuen veränderten brennweite) auch auf die "lage" des virtuellen bildes einstellen? oder aber unendlich?
wenn ich mir die formel angucke (1/fges=1/f1+1/f2-d/f1*f2), fällt die lupenbrennweite mit d=f2 heraus?!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:15 Di 25.01.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
a) du kannst b nicht ändern
b) du kannst g jetzt 15.7mm höchstens um 10mm ändern
egal was du für ne Lupe nimmst, es beibt immer g/b=G/B d.h. auf diese Weise kannst du die Bildgröße nicht ändern.
Was du machen kannst - keine ahnung ob das geht:
erstelle mit der "Lupe" ein vergrößertes reelles Bild deines Objektes, und fotographier das.
Beispiel: du willst ein doppelt so grosses Bild
Lupe f2=10mm Objekt bei 1.5*f2=g1=15mm reelles Bild bei b1=30mm von Lupe, also 45mm vom Objekt dann ist dein Objektiv 15,7mm weiter weg, also in einem Abstand von insgesamt 60mm vom Objekt.
Mit anderen lupen f2 kannst du sicher die Rechnung.
Gruss leduart`
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:14 Di 25.01.2011 | | Autor: | hil15 |
vielen dank für die vielen infos!
das klingt interessant, allerdings habe ich auch beleuchtungsproblem, was einen weiteren abstand des ccds vom boden sicher nicht mitmacht. dazu eine etwas abweichende, aber auch wohl abschließende frage, da ich es mit dem derzeitigen vergrößerungsmaßstab nun doch hinbekommen habe, dass beim ccd was ankommt.
beleuchtungsproblem: der boden wird streifend beleuchtet ( schräg von der seite unter den punkt, auf den das objektiv schaut). je flacher ich die oberfläche anstrahle, desto kontrastreicher die poröse oberfläche (schattenbildung). doch je flacher die bestrahlung, desto weniger licht cheint der CCD zu bekommen.
wie habe ich mir das vorzustellen? in der linsengleichung geht es nur um strahlen, die parallel zur optischen achse einfallen. wenn ich mir das als welle vorstelle, nimmt dann die intensität zu den seiten ab? oder warum bekommen ich weniger "achsparallele strahlung", je flacher ich den boden anleuchte?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:30 Di 25.01.2011 | | Autor: | chrisno |
> wie habe ich mir das vorzustellen? in der linsengleichung
> geht es nur um strahlen, die parallel zur optischen achse
> einfallen.
Nein. Alle Strahlen, die von einem Punkt des Objekts ausgehen und auf die Linse treffen werden dann im Bildpunkt gebündelt.
> wenn ich mir das als welle vorstelle, nimmt dann
> die intensität zu den seiten ab? oder warum bekommen ich
> weniger "achsparallele strahlung", je flacher ich den boden
> anleuchte?
Du bekommst insgesamt weniger Strahlung, weil weniger auf die Fläche fällt, die Du ansiehst. Nimm Dir eine Taschenlampe und ein Blatt Papier. Leuchte von oben und schau Dir den Kreis an. Dann leuchte schräg von der Seite und sieh, dass die nun eiförmige Fläche viel größer ist. Also wird die gleiche Menge Licht auf eine größere Fläche verteilt. Da Du aber nur auf ein immer gleiches Teilstück siehst, kann von dem nun weniger Licht zu Deinem Auge kommen. Es erscheint also dunkler.
Mit einer Linse vor Deiner Lampe kannst Du vielleicht etwas machen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:22 Di 25.01.2011 | | Autor: | hil15 |
hallo!
vielen dank ersteinmal!
aber ein "strahl" parallel zur optischen achse wird doch anders gebrochen als ein strahl im wim winkel von zB 15°??"
das ist verständlich mit der eierform. aber wie könnte ich das zB. in einer abbildung zeigen??! ich sehe immer nur einfallswinkel = ausfallswinkel...
vielen dank für weitere infos.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 01:04 Mi 26.01.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
jetzt läuft was bei dir ganz falsch. Mit einfallswinkel = ausfallswinkel hat eine linse nichts zu tun. alle Strahlen die von einem Gegenstandspunkt auf die Linse fallen, werden so gebrochen, dass sie sich in einem Punkt in der Bildweite treffen. sonst gäbe es keine Bilder,
Wenn dein zu untersuchender Boden sehr rau ist, reglektiert er das einfallende licht in alle Richtungen, also auch in richtung der linse. Je schräger das licht einfällt um so grösser ist die von der lichtquelle beleuchtete Fläche, umso weniger licht bekommt eine einzeln kleine Stelle ab.nur wenn dein boden ein spiegel wäre gilt einfallswinkel= ausfallswinkel, dann käme bei schräger Beleuchtung nichts mehr in deine linse, wenn er etwa speigelt, wird die Reflexion nicht in alle Richtungen gehen, und die Beleuchtung der linse ist noch schlechter. Warum kannst du das untersuchte kleine stück nicht besonders stark beleuchten?
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 10:00 Mi 26.01.2011 | | Autor: | hil15 |
aha. also wenn ich mir die lichtstrahlung unter konstanten winkel überlege, dann bekommt der ccd (höhe über boden auch mal unverändert) umso mehr licht, je rauher die relevante bodenfläche. je glatter, desto weniger licht fällt auf die linsen. wie könnte ich das bildlich darstellen?
ändere ich nur den winkel, dann bekommt der ccd umso weniger licht, je größer die beleuchtete fläche um die relevante fläche herum ist (intensität der beleuchtung der relativen fläche nimmt ab).
ist das so korrekt?
mir sind folgende probleme aufgefallen:
- je flacher die bestrahlung, desto besser (wegen schattenbildung kontrasterhöhung der oberfläche)
- je flacher allerdings, desto weniger intensiv die ausleuchtung der relevanten fläche.
- ändere ich darauf den zoom der led-taschenlampe und erhöhe damit wieder die intensität der relevanten fläche, stoße ich auch an grenzen:
entweder leuchte ich dadurch die schatten doller aus (kann unter unverändertem winkel eigentlich nicht sein, oder?) oder das ganze hat mit dem blloming effekt zu tun. dh ein pixel der ccd kann nur limitiert photonen aufnehmen, sonst gibt sie überschüssige an das nachbarpixel ab.
durch trial and error funktioniert es jetzt, ich möchte nur gerne zeigen und veranschaulichen, was die idallösung ist.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 10:45 Do 27.01.2011 | | Autor: | chrisno |
> aha. also wenn ich mir die lichtstrahlung unter konstanten
> winkel überlege, dann bekommt der ccd (höhe über boden
> auch mal unverändert) umso mehr licht, je rauher die
> relevante bodenfläche. je glatter, desto weniger licht
> fällt auf die linsen. wie könnte ich das bildlich
> darstellen?
Das stimmt so im Groben. Such mal nach Abbbildungen zum Thema diffuse Streuung und Refelxionsgesetz. Fang mal an bei "Leifi".
> ändere ich nur den winkel, dann bekommt der ccd umso
> weniger licht, je größer die beleuchtete fläche um die
> relevante fläche herum ist (intensität der beleuchtung
> der relativen fläche nimmt ab).
> ist das so korrekt?
In Deiner Situation ja. Das kannst Du ja auch so vorführen.
> mir sind folgende probleme aufgefallen:
> - je flacher die bestrahlung, desto besser (wegen
> schattenbildung kontrasterhöhung der oberfläche)
ja
> - je flacher allerdings, desto weniger intensiv die
> ausleuchtung der relevanten fläche.
ja
> - ändere ich darauf den zoom der led-taschenlampe und
> erhöhe damit wieder die intensität der relevanten
> fläche, stoße ich auch an grenzen:
> entweder leuchte ich dadurch die schatten doller aus (kann
> unter unverändertem winkel eigentlich nicht sein, oder?)
der wird zwar auch heller, aber das Verhälnis der Helligkeiten sollte gelich bleiben
> oder das ganze hat mit dem blloming effekt zu tun. dh ein
> pixel der ccd kann nur limitiert photonen aufnehmen, sonst
> gibt sie überschüssige an das nachbarpixel ab.
Das kann gut sein. Wenn Du Dir die Bilde auf Pixelniveau ansiehst, solltest Du das erkennen können. Bei zu wenig Licht siehst Du das Rauschen. Wenn Du mehr Licht hast, dann solltest Du im Vergleich sehen, wie die besonders hellen Punkte die Nachbarpixel überstrahlen.
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