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Messung der Transparenz von Objektiven

RalphBecker

Themenersteller
Angeregt durch einen anderen Thread, in dem es um Transparenzen von Objektiven geht, habe ich mir überlegt, wie ich eine solche Messung ausführen würde. Dazu bräuchte ich einen Laserpointer, ein Fernglas, Zwischenringe und einen Empfänger.

Den Laserpointer je nach Modell in der Leistung reduzieren, z.B. Betrieb mit Unterspannung oder einen Filter.
Mit dem Pointer durch das Fernglas leuchten. Dadurch erfolgt eine Strahlaufweitung. Z.B. hat der Lichtstrahl dann einen Durchmesser von 10mm mit sehr geringer Divergenz.

Wenn der Lichstrahl ohne Objektiv auf den Sensor trifft, hat die beleuchtete Fläche den Durchmesser des Lichtstrahles. Wird das Objektiv vor die Kamera gesetzt, richtet sich der Lichtstrahldurchmesser nach der Fokussierung.
Nun fokussiert man so, dass der Lichtfleck mit Objektiv den gleichen Durchmesser hat wie ohne Objektiv (sollte bei einem Abbildungsmaßstab von 1:1 sein).
Hätte das Objektiv eine Transmission von 1, hätte der Lichtfleck mit und ohne Objektiv die gleiche Beleuchtungsstärke, weil der gesamte Lichtstrom in beiden fällen auf die gleiche Fläche verteilt wird.
Unterschiedliche Beleuchtungsstärken resultieren dann aus unterschiedlichen Transmissionen.

Da der Durchmesser des Lichtstrahles relativ gering ist, spielt Vignettierung kaum eine Rolle. Auch hat die eingestellte Blende keinen Einfluss, solange die EP größer ist als der Lichtstrahl.
Der Empfänger ist ein einfacher Verstärker mit Photodiode, welcher nicht einmal auf Beleuchtungsstärken abgeglichen sein muss. Der Laser wird über PWM angesteuert und seine Helligkeit so eingestellt, dass die Beleuchtungsstärken je nach Objektiv immer gleich sind. Aus den unterschiedlichen Frequenzen können dann die Transmissionen hergeleitet werden.

Gerne her mit Kritik und Anregungen.
 
Das ist richtig.
Da könnte man mit zusätzlichem Grün- und Blaulaser auf drei Bereiche erweitern. Preislich geht das. Für weißes Halogen- oder LED-Licht bräuchte man einen anderen Kollimator. Das könnte auch klappen. Wichtig ist meines Erachtens ein Lichtstrahl mit wenig Divergenz und nicht zu großem Durchmesser.
 
Mit einer unkalibrierten Fotodiode wird das schwer. Du müsstest ja das Verhältnis Belezchtungsstärke zu Spannungsverstärkung genau wissen um eine Aussage machen zu können.
Für den Zweck ist statt der Fotodiode ein "Power-Meter" (mir fällt der deutsche Name gerade nicht ein) besser geeignet, das die eingestrahlte Leistung fast unabhängug von Wellenlänge und Einfallswinkel anzeigt.
Abgesehen davon ist die Messung bei einer einzigen Wellenlänge nicht sonderlich aussagekräftig. Die Kurven der Antireflexschichten von Linsen sind durchaus mal recht wellig, und je nach dem ob du dann gerade eine Wellenlänge mit "Berg" oder "Tal" triffst bekommst du andere Ergebnisse. Also lieber weißes Licht verwenden.
PWM verwendet übrigens die gleiche Frequenz über das leistungsspektrum, da kannst du also nichts dran ablesen. Was sich ändert ist die Pulsweite.

Grüße
Florian
 
Was ist eigentlich der Hintergrund zu der Frage? Möchtest du tatsächlich etwas messen? Oder ist das ein Gedankenexperiment?

Übrigens hab ich Quatsch geschrieben, Spannungsverstärkung hast du mit einer einfachen Diode noch nicht, das wäre dann ne Schaltung mit Transistor, aber ich denke die Idee dahinter ist hoffentlich verständlich.
Dass so eine Diode auch stark Temperatur abhängig ist, weißt du? Der Wert wird sich also auch noch über die Messung verändern.

Grüße
Florian
 
...
PWM verwendet übrigens die gleiche Frequenz über das leistungsspektrum, da kannst du also nichts dran ablesen. Was sich ändert ist die Pulsweite.
...
Gemeint war sicher nicht die Frequenz.

Die Pulsweitenmodulation aka PWM moduliert das Verhältnis der Ein- zu Auszeiten des Rechtecksignals. Der normierte Werte des Signals bewegt sich somit in der Spanne 0 bis 1.0, berechnet aus Einzeit / (Einzeit + Auszeit) einer Schwingung. Die Frequenz ist relativ egal solange die Flankensteilheit des Rechtecksignal steil genug ist und die Integrationszeit der Messzelle genügend Schwingungen umfasst.
 
Hast du schon mal mit einem Laser durch (mit Wasser befüllte) Glaskörper geleuchtet? Ich hab da noch nie eine Strahlaufweitung beobachtet. Der Laser bleibt punktförmig.
Ich habe für mich daraus geschlossen, dass der Durchmesser, den wir beobachten, nur ein Streueffekt auf der Projektionsfläche ist.
 
Ein (kollimierter) Laserstrahl unterliegt genauso den Gesetzen der abbildenden Optik wie alle anderen "Formen" von Lichtstrahlen. Er lässt sich aufweiten, (de-) fokussieren brechen, was man auch möchte.

Grüße
Florian
 
Mit einer unkalibrierten Fotodiode wird das schwer. Du müsstest ja das Verhältnis Belezchtungsstärke zu Spannungsverstärkung genau wissen um eine Aussage machen zu können.
Für eine Absolutmessung stimmt das sicherlich. Die Transmission ist aber ein Verhältnis und die Messung ohne Objektiv ist praktisch die Kalibrierung. Die Empfindlichkeit des Empfängers ist mir unbekannt. Das ist aber egal wenn ich über die Pulsweitenmodulation des Lasers die Helligkeiten angleiche.

Die Kurven der Antireflexschichten von Linsen sind durchaus mal recht wellig, und je nach dem ob du dann gerade eine Wellenlänge mit "Berg" oder "Tal" triffst bekommst du andere Ergebnisse.

Jede Antireflexschicht ist für eine bestimmte Wellenlänge ausgelegt und hat die Dicke Lamda/4. Wenn sie "wellig" wäre, wäre sie kaputt. Aber du hast recht, weißes Licht wäre besser.

Was ist eigentlich der Hintergrund zu der Frage? Möchtest du tatsächlich etwas messen? Oder ist das ein Gedankenexperiment?
Ich habe mich gefragt, wie so ein Aufbau prinzipiell erst einmal ausschauen müsste. Also erst einmal ein Gedankenexperiment. Vielleicht baue ich das auch mal auf, mal sehen. Kaufen bräuchte ich mir erst einmal nichts dafür.:)
 
Multilayer-Coatings gibt es spätestens seit den 70ern. Kein aktuelles Objektiv verwendet AR-Beschichtungen aus einer einzelnen Lamda/4 Schicht.
Und die Kennlinie einer Fotidiode oder eines Fototransistors ist alles andere als linear, die musst du kalibrieren, selbst wenn du nur vergleichende Messungen machst.

Grüße
Florian
 
Kein aktuelles Objektiv verwendet AR-Beschichtungen aus einer einzelnen Lamda/4 Schicht.
Stimmt, da habe ich mich missverständlich ausgedrückt. Ich meinte jede einzelne Schicht einer Multicoating-Vergütung.

Und die Kennlinie einer Fotidiode oder eines Fototransistors ist alles andere als linear, die musst du kalibrieren, selbst wenn du nur vergleichende Messungen machst.
Photodioden im Sperrbetrieb weisen schon eine sehr hohe Liniarität auf. Wenn die Beleuchtungsstärke auf der Diode mit und ohne Objektiv gleich ist (dadurch dass die Helligkeit des Lasers angepasst wird) ist jede Kennlinie egal.
Für den Verstärker und die Diode kann ich übrigens ein defektes Densitometer ausgeschlachten :)
 
Multilayercoatings bestehen nicht aus einzelnen Lambda/4 Schichten. Oft sind es zwei Materialien, die sich abwechseln.
Die Schichtdicke variiert völlig, je nach gewünschter Antireflexwirkung und Brechungsindex und Abbezahl der Glassorte der Linse.
Raus kommt dann keine glatte Kurve, sondern eine mehr oder weniger wellige Linie mit mehreren Höhen und Tiefen.

Klingt ja als ob du doch was planst zu bauen, dann berichte doch bitte hier, wenn du soweit bist :)

Grüße
Florian
 
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