Objektiv (Optik)

Mehrere Objektivlinsen auf einem Mikroskop.
Objektivlinsen von Ferngläser

Im Optische Ingenieurwesen, das Zielsetzung ist das optische Element, das Licht aus dem beobachteten Objekt sammelt und Fokus das Lichtstrahlen zu produzieren a Echtes Bild. Ziele können einzeln sein Linse oder Spiegel, oder Kombinationen mehrerer optischer Elemente. Sie werden in verwendet Mikroskope, Fernglas, Teleskope, Kameras, Folienprojektoren, CD-Spieler und viele andere optische Instrumente. Ziele werden auch genannt Objektlinsen, Objektbrille, oder objektive Brille.

Mikroskopziele

Zwei Leica Öleintauchen Mikroskop -Objektivlinsen; Links 100 ×, rechts 40 ×.

Die objektive Linse von a Mikroskop ist der am Boden in der Nähe der Probe. Im einfachsten ist es ein sehr hoher Leistungsvermögen Lupe, mit sehr kurz Brennweite. Dies wird sehr nahe an das untersuchte Exemplar gebracht, so dass das Licht des Exemplars im Mikroskoprohr in den Fokus kommt. Das Ziel selbst ist normalerweise ein Zylinder, der eine oder mehrere Linsen enthält, die normalerweise aus Glas bestehen. Seine Funktion besteht darin, Licht aus der Probe zu sammeln.

Vergrößerung

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Mikroskopzielen ist ihre Vergrößerung. Die Vergrößerung reicht typischerweise zwischen 4 × bis 100 ×. Es wird mit der Vergrößerung der kombiniert Okular die Gesamtvergrößerung des Mikroskops zu bestimmen; Ein 4 × -Ziel mit einem 10 -fach -Okular erzeugt ein Bild, das 40 -mal so groß ist wie das Objekt.

Ein typisches Mikroskop hat drei oder vier Objektivlinsen mit unterschiedlichen Vergrößerungen, die in ein kreisförmiges "Noses" gedreht werden können, das gedreht werden kann, um die erforderliche Linse auszuwählen. Diese Objektive sind oft farblich codiert, um sie einfacher zu verwenden. Die am wenigsten mächtige Linse heißt das Scanning -Objektivobjektivund ist typischerweise ein 4 -fach -Ziel. Das zweite Objektiv wird als das bezeichnet Kleine objektive Objektiv und ist typischerweise ein 10 -facher Objektiv. Das mächtigste Objektiv der drei wird als die bezeichnet Große objektive Linse und ist normalerweise 40–100 ×.

Numerische Blende

Numerische Blende Bei Mikroskoplinsen liegt typischerweise zwischen 0,10 und 1,25, was den Brennweiten von etwa 40 mm bis 2 mm entspricht.

Mechanische Rohrlänge

Historisch gesehen waren Mikroskope nahezu universell mit einer endlichen mechanischen Rohrlänge ausgestattet. Dies ist die Entfernung, in der das Licht vom Objektiv zum Okular im Mikroskop gereist war. Das Royal Microscopical Society Standard beträgt 160 Millimeter, während Leitz oft gebrauchte 170 Milliliter. 180 Millimeter -Rohrlängenziele sind ebenfalls ziemlich häufig. Die Verwendung eines Objektiv- und Mikroskops, das für verschiedene Rohrlängen ausgelegt war sphärische Aberration.

Anstelle von endlichen Rohrlängen sind moderne Mikroskope häufig so ausgelegt, dass sie stattdessen eine Infinity -Korrektur verwenden, eine Technik in Mikroskopie wobei das Licht aus der objektiven Linse kommt fokussiert bei Unendlichkeit.[1] Dies ist auf das Ziel mit dem bezeichnet Unendlichkeitssymbol (∞).

Abdeckdicke

Insbesondere in biologischen Anwendungen werden normalerweise Proben unter einem Glas beobachtet Deckschlupf, was Verzerrungen zum Bild einführt. Ziele, die mit solchen Abdeckschulen verwendet werden sollen, korrigieren diese Verzerrungen und haben normalerweise die Dicke des Deckungsschlupfes, die mit geschriebenen Seite des Ziels geschrieben sind (typischerweise 0,17 mm).

Im Gegensatz dazu sind sogenannte "metallurgische" Ziele für reflektiertes Licht ausgelegt und verwenden keine Glasabdeckungsrutschen.

Die Unterscheidung zwischen Zielen für die Verwendung mit oder ohne Abdeckungsleitungen ist für die hohen numerischen Apertur (hohe Vergrößerung) Objektiven wichtig, macht jedoch nur wenig Unterschied für die Ziele niedriger Vergrößerung.

Objektivdesign

Grundlegende Glaslinsen führen in der Regel zu signifikanten und inakzeptablen chromatische Abweichung. Daher haben die meisten Ziele eine Art Korrektur, damit sich mehrere Farben am selben Punkt konzentrieren können. Die einfachste Korrektur ist eine Achromatische Linse, was eine Kombination von verwendet Kronenglas und Flintglas zwei Farben in den Fokus zu bringen. Achromatische Ziele sind ein typisches Standarddesign.

Zusätzlich zu Oxidbrillen, Fluoritlinsen werden häufig in Spezialanwendungen verwendet. Diese Fluorit- oder halb-apochromatischen Ziele handeln mit Farbe besser als achromatische Ziele. Umration noch weiter zu reduzieren, komplexere Designs wie Apochromat und Superachromat Ziele werden ebenfalls verwendet.

Alle diese Arten von Zielen zeigen einige sphärische Aberration. Während die Bildmitte im Fokus steht, sind die Kanten leicht verschwommen. Wenn diese Aberration korrigiert wird, wird das Ziel als "Plan" -Ziel und verfügt über ein flaches Bild über das Sichtfeld.

Arbeitsentfernung

Das Arbeitsentfernung (Manchmal abgekürzt WD) ist der Abstand zwischen der Probe und dem Ziel. Mit zunehmender Vergrößerung schrumpft die Arbeitsabstände im Allgemeinen. Wenn Platz benötigt wird, können spezielle, lange Arbeitsstreckenziele verwendet werden.

Eintauchlinsen

Einige Mikroskope verwenden eine Ölmesser oder Wasser immersion Linse, die eine Vergrößerung von mehr als 100 haben kann, und eine numerische Apertur größer als 1. Diese Ziele sind speziell für die Verwendung mit der Verwendung mit Brechungsindex Matching Oil oder Wasser, das die Lücke zwischen dem vorderen Element und dem Objekt füllen muss. Diese Objektive geben bei hoher Vergrößerung eine größere Auflösung. Numerische Öffnungen von bis zu 1,6 können mit Öleintauchen erreicht werden.[2]

Montagefäden

Das traditionelle Schraubengewinde Wird verwendet, um das Ziel an das Mikroskop anzubringen, wurde durch das standardisiert Royal Microscopical Society 1858.[3] Es basierte auf dem British Standard Whitworthmit einem Durchmesser von 0,8 Zoll und 36 Fäden pro Zoll. Dieser "RMS -Thread" oder "Gesellschaftsthread" wird bis heute gemeinsam verwendet. Alternativ verwenden einige objektive Hersteller Designs basierend auf ISO -Metrikschraubengewinde wie zum Beispiel M26 × 0,75 und M25 × 0,75.

Fotografie und Bildgebung

Kamera fotografisches Ziel, Brennweite 50 mm, Öffnung 1: 1.4

Kameraobjektive (Normalerweise als "fotografische Ziele" anstelle einfach "Ziele" bezeichnet.[4]) müssen eine große Brennebene abdecken und bestehen aus einer Reihe von optischen Linsenelementen, um sie zu korrigieren optische Aberrationen. Bildprojektoren (wie Video-, Film- und Diasprojektoren) Verwenden Sie objektive Objektive, die einfach die Funktion eines Kameraobjektivs umkehren, wobei Objektive so ausgelegt sind, dass sie eine große Bildebene abdecken und in einiger Entfernung auf eine andere Oberfläche projizieren.[5]

Teleskope

Der segmentierte hexagonale objektive Spiegel der Keck 2 Teleskop

In einem Teleskop ist das Ziel das Objektiv am vorderen Ende von a Teleskop brechen (wie zum Beispiel Fernglas oder Teleskope) oder die bildbildende Primärspiegel von a nachdenken oder Catadioptric Telescope. Die lichtsammelnde Kraft eines Teleskops und Winkelauflösung sind beide in direktem Zusammenhang mit dem Durchmesser (oder "Blende") seiner objektiven Linse oder des Spiegels. Je größer das Ziel ist, desto heller erscheint die Objekte und desto mehr Details können es lösen.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Rost, Fred; Oldfield, Ron (2000). Fotografie mit einem Mikroskop. Cambridge University Press. p. 83. ISBN 9780521770965.
  2. ^ Kenneth, Frühling; Keller, H. Ernst; Davidson, Michael W. "Mikroskopziele". Olympus -Mikroskopie -Ressourcenzentrum. Abgerufen 29 Oktober 2008.
  3. ^ "Objektive Schraubengewinde". Zeitschrift der Royal Microskopy Society: 230. 1915. Abgerufen 2021-12-01.
  4. ^ Stroebel, Leslie; Zakia, Richard D. (1993). Die fokale Enzyklopädie der Fotografie. p.515.
  5. ^ Keller, Max (1999). Weiss, Johannes (Hrsg.). Licht fantastisch: Die Kunst und das Design der Bühnenbeleuchtung. Prestel. p. 71. ISBN 9783791321622.