3D-Druck für Fortgeschrittene

[Buerer]

Hallo zusammen,

3D-Druck wurde in diesem Forum schon einige male vorgestellt. Beispielweise zum erstellen von Adaptern, Seitensteulichtblenden, Stativzubehör oder anderen Ersatzteilen.
Ich habe damit auch erst angefangen doch nach dem ich all mein Altglas eingedeckt und Fischertechniksteine in Massen Produziert habe musste was neues her. Die Idee
schwebte mir schon lange im Kopf mal ein Objektiv zu konstruieren. Doch nach viel lesen von Literatur und einigen Versuchen was zu Papier zu bringen, habe ich schnell
gemerkt das ich es besser bei 1/b + 1/g = 1/f belassen werde. Außerdem wenn ich wirklich was konstruiert hätte: „Wer schleift mir das Glas?“. Um das ganze zu umgehen,
habe ich mir die einfachsten Objektivkonstruktionen angeschaut. Beispielweise das Cook-Triplet. Eine der einfachsten Konstruktionen überhaupt. Eine Sammel-, eine Streu-
und wieder eine Sammellinse. „Auf der Basis kann man arbeiten“: dachte ich mir. Zum Fotohändler meines Vertrauens gegangen und 2 Objektive eingekauft.


einer der Speder

Zu Hause angekommen diese ausgelöst und da lagen die Linsen nun vor mir. Das Problem war nun diese Linsen zu einen neuen Objektiv zu verarbeiten, denn einfach
2 Sammellinsen und 1 Streulinse nach belieben zusammen setzen bringt kein Objektiv. Ich habe mir dafür eine Apparatur aus Fischertechnik gebaut (hätte man
sich auch drucken können). Damit konnte ich die Linsen in die richtige Position schieben und hatte ein gutes Bild auf meiner Mattscheibe. Nun noch die Abstände
ausmessen (geht bei mir bis auf einen 1/10mm) und im CAD einen Linsentubus konstruieren. Das ganze wurde dann vom 3D-Drucker gedruckt.


Der Drucker bei der Arbeit

Den Tubus musste ich nur noch was nachbearbeiten, damit die Linsen perfekt passen.


Der fertige Linsentubus mit Linsen

Zum Schluss noch Tubus für die Fokussierung und das Bajonett gedruckt. Am Ende von der ganzen Geschichte steht ein fertiges Objektiv.


Hier das ganze plus Kamera

Es ist kein L-Objektiv oder gar ein Otus. Das können andere besser und es ist nicht mein Ziel so etwas zu bauen. Ich baue Objektive die nicht alltäglich sind,
die Charakter habe, die nicht jeder mag, die für künstlerisch Zwecke gemacht sind oder einfach nur Spaß am anders sein bringen. Beim Stammtisch
wurde ich erst mal belächelt: „Das ist doch kein Obektiv.“, oder „das kann ja aus dem YPS-Heft stammen.“. Am Ende vom Stammtisch habe ich aber einen Auftrag
zur Erstellung eines Objektives für das EF-Bajonett bekommen. Der Auftraggeber scheint sehr zufrieden zu sein. Er konnte sein Objektiv diese Woche das erste
mal in Händen halten und war sehr angetan.
Ein Beispielfoto darf hier ja nicht fehlen.

Farbe und Kontast wurden angepasst

 

[activelle]

Cool!

Das gezeigte Ergebnis hättest Du aber vermutlich auch mit einer Einzellinse, idealerweise einem Meniskus hinbekommen, solange die Brennweite nicht extrem kurz, und die Blende nicht zu groß gewält wird.
Selbst bei einem "einfachen" Cooke Triplett kommt es nicht nur auf die Verhältnisse der Brennweiten unter den verwendeten Linsen, sondern vor allem auch auf die Brechungsindizes der in Kombination verwendeten Gläser an, sonst hast Du ein scharfes Bild nur für einen eng begrenzten Farbbereich. (Von den anderen Abbildungsfehlern fang ich jetzt garnicht erst an..)

Als "Unperfekte Linse" aber äußerst reizvoll, lichtstärker als ein Lochobjektiv, und vermutlich um Einiges preiswerter herzustellen, als ein 85er Messing-Pezval zu kaufen.

Sofern nicht Perfektion, sondern das Spiel mit unterschiedlich wirkenden Unperfektionen das Ziel ist, ist Dein Ansatz sehr reizvoll.
So könnte ich mir zum Beispiel einen einfachen fokussierbaren Tubus für aus Eis von Hand geschmolzene Linsen vorstellen, in dem sich Steckblenden einführen lassen.

Für L-Linsenfanatiker und Pixelpeeper sicher weniger interessant, aber ich werde Dein Projekt mal im Auge behalten!

 

[CUA]

Echt lausige 'Making-Of'-Bilder, und das in einem Fotoforum...

C.

 

[Buerer]

... sondern vor allem auch auf die Brechungsindizes der in Kombination verwendeten Gläser an, sonst hast Du ein scharfes Bild nur für einen eng begrenzten Farbbereich. ...

Wenn du mir erklären könntest wie man diese Indizes bestimmen könnte würde ich mich sehr freuen.
Zur Zeit ist es alles "Versuch und Irtum". Das macht es aber auch irgendwo aus

Als "Unperfekte Linse" aber äußerst reizvoll, lichtstärker als ein Lochobjektiv, und vermutlich um Einiges preiswerter herzustellen, als ein 85er Messing-Pezval zu kaufen.

Das stimmt. Außerdem muss dafür der Sensor nicht sauber sein, wie bei einem Lochobjektiv bei dem sofort alle Staubkörner auffallen. Das Witzige ist das mein erstes Objektiv ungefähr eine Brennweite von 80mm und eine Blende von 2,8 hat (fast ein Pezval). Ungefähr deswegen, da ich die Brennweite über den Vergleich des Bildwinkels mit einem Zooms bestimme. Die Blende wird über den Vergleich mit einen weißen Bildschirm und der Belichtungszeit bestimmt.

 

[activelle]

Wenn du mir erklären könntest wie man diese Indizes bestimmen könnte würde ich mich sehr freuen.

Dazu müsstest Du entweder die Linsenradien bestimmen, und in Bezug zur gemessenen Brennweite der Linse setzen, oder das Glas chemisch analysieren.
Ganz grob vereinfacht, verwendet man in der Optik Flint- und Kronglas. Das Eine hochbrechend, das Andere niedrigbrechend, in Kombination.
Faktisch gibt es aber bestimmt 100e verschiedener Glasmischungen, mit abweichenden Brechungswerten, und da sind moderne ultrahoch- oder niedrig brechende Gläser noch gar nicht mitgerechnet.
Für eine erste Übersicht zu den Eigenschaften von Kron- und Flintglas guggsdu:
https://de.wikipedia.org/wiki/Flintglas
Und dann kannst Du Dich über deren Zusammenspiel weiter schlau machen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Achromat

Wenn Du tiefer in die Berechnung optischer Systeme einsteigen willst:

1: Hecht, E.: „Optik“, Oldenburg, München
2: Bergmann - Schäfer: „Lehrbuch der Experimentalphysik -Band III Optik“, de Gruyter, Berlin

Ungefähr deswegen, da ich die Brennweite über den Vergleich des Bildwinkels mit einem Zooms bestimme. Die Blende wird über den Vergleich mit einen weißen Bildschirm und der Belichtungszeit bestimmt.

Das kannst Du einfacher und mit hinreichender Genauigkeit auch dadurch bestimmen, daß Du vor z.B. den Reflektor einer Taschenlampe eine Blende mit bekanntem Durchmesser als "Bild" setzt, gegenüber eine Mattscheibe, und in die Mitte Deine Optik. Nun verschiebst Du Mattscheibe und Objektiv so lange, bis Dein "Bild" auf der Mattscheibe im Maßstab 1:1 abgebildet wird. Die Brennweite entspricht dann 1/4 des Abstandes zwischen Bild und Mattscheibe.

 

[KHZ]

Hey super!

Hobby bedeutet halt, mit einem größtmöglichen Aufwand ein kleinstmögliches Ergebnis zu erzielen

Nee, im Ernst - tolle Idee. Für viele bestimmt interessanter als Flugzeuge zu spotten mit dem Ziel, jede aber auch jede Flugnummer erwischt zu haben....
Karl

 

[rotfl_de]

wenn das so weitergeht werden wir irgendwann der enkelin von siri erzählen was wir fotografieren wollen und ein paar minuten danach fällt die passende optik aus dem backautomaten. der anfang ist gemacht.

 

[Buerer]

Dazu müsstest Du entweder die Linsenradien bestimmen, und in Bezug zur gemessenen Brennweite der Linse setzen, oder das Glas chemisch analysieren.

Ich habe kein Messinstrument um Linsenradien zu messen. Würde ich mir eins drucken hätte ich nicht die nötige Präzison. Dies ist jetzt aber nur eine Vermutung.
Könnte man zum analysieren ein IR- oder UV-Spektrometer nehmen? Ich bin mir da nicht so sicher, weil die Linsen das Licht fokusieren oder streuen und man dabei falsche Werte bekommt.

Die Brennweite entspricht dann 1/4 des Abstandes zwischen Bild und Mattscheibe.

Danke für den Tip. Wollte es erst nicht wahr haben, aber nach etwas umstellen und kürzen bin ich auf die Lösung (b+g = 4f) gekommen.

Auf dieser Grundlage habe ich mal meine drei Objektive ausgemessen.


Hier haben wir ein 78,75mm


Dies ist ein 40mm (nur APS-C daher wirkt wie ein 60mm)


Das letze Objektiv ist ein 42,5mm

Nicht über die krumen Werte wundern. Eure Objetive sind auch keine 50er oder 24er. Das sind auch eher gerundete Werte.

Da noch ein Schritt in meinem Workflow nicht dargestellt ist. Hier die Schiene an der ich die Positionen erschiebe

 

[activelle]

Hier die Schiene an der ich die Positionen erschiebe

+1 Funzt!

Könnte man zum analysieren ein IR- oder UV-Spektrometer nehmen?

Wüsste jetzt nicht, wie das funktionieren soll. Zumal diverse Glasmischungen für UV fast undurchsichtig sind.
Grob unterscheiden in Kron- und Flintglas könntest Du evtl. indem Du die Linsen in eine Flüssigkeit mit ähnlichem Brechungsindex eintauchst. Die Linse wird dann nahezu Unsichtbar.

Wollte es erst nicht wahr haben, aber nach etwas umstellen und kürzen bin ich auf die Lösung (b+g = 4f) gekommen.

Klar, ich hätte auch einfach die Formel in den Raum werfen können, erfahrungsgemäß können aber einige der interessierten Mitleser mit nackten Formeln nicht viel anfangen. Und ich will ja keine Bastler verschrecken

 

[rotfl_de]

eine optische bank, gebaut mit fischertechnik und selbst gedruckten linsenhaltern ... naarisch, i wer nimmer ...

 

[activelle]

Vor solchen Bastellösungen hab ich jedenfalls weit mehr Respekt, als vorm Kauf von optisch zweifelhaften "Effektobjektiven" im edlen Messinggehäuse für teuer Geld

 

[rotfl_de]

das wollte ich mit meinem kommentar auch ausdrücken ...

 

[activelle]

das wollte ich mit meinem kommentar auch ausdrücken ...

Das hab ich auch nicht anders verstanden
In meiner Jugend hatte ich viel experimentiert mit selbstgebastelten Optiken aus Brillengläsern und Lupen, Pappe und Klorollen als Tubus
Heute sieht man das Ergebnis nicht nur im Sucher, die Digitale Bilderfassung bringt das Bild sofort auf den Monitor. Der 3D Druck ermöglicht darüber hinaus richtig "professionelle" Tuben und Linsenfassungen, so daß sich wirklich schöne stabile und exakte Konstruktionen mit Steckblenden u.v.m. verwirklichen lassen.
Interessant wäre vllt. die Konstruktion eines einfachen "Universaltubus" in den sich verschiedene, mehr oder weniger "standartisierte" Linsenfassungen mit den unterschiedlichsten Linsenkombinationen einführen lassen.
Experimentieren könnte man dann ja nicht nur mit den unterschiedlichsten Glas- und Plastiklinsen, möglich wäre z.B. auch, (im Winter, draußen) Linsen aus Eis zu verwenden, die sich durch Handwärme "schleifen" und polieren lassen. Mit wenigen Handgriffen wäre eine Asphärische- oder eine Zylinderlinse machbar

 

[Buerer]

Interessant wäre vllt. die Konstruktion eines einfachen "Universaltubus" in den sich verschiedene, mehr oder weniger "standartisierte" Linsenfassungen mit den unterschiedlichsten Linsenkombinationen einführen lassen.

Das ist natürlich möglich. Das einzige Problem was ich dabei festgestellt habe, ist das man den ungefähr gleichen Abstand von der Hecklinse zur Bildebene haben muss.
Weiter darf man den "Universaltubus" nicht zu lang machen, damit auch kurze Linsentuben noch fokusierbar bleiben und nicht zu tief reinrutschen oder schon unter Unendlich stehen.

 

[rotfl_de]

... und Fischertechniksteine in Massen Produziert habe ...

sehr interessant. welche denn und funktionieren die auch wie gewohnt? ich hab grad mal kurz auf thingiverse nachgesehen. da gibt es bei den suchen "fischer technik" einen und bei "fischer technic" 2 treffer. sehr mager.

 

[Buerer]

Den musste ich mir auch selber konstruiernen.
Ich arbeite dabei mit OpenSCAD und sehr mit viel Gleichungen. Dadurch kann ich schnell das ein oder andere Verhältniss gut ändern. Am Beispiel des Steines sind das der Durchmesser der Stangenführung (di) und die Höhe/Länge (l).