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parfokal

Ein parfokales Objektiv bleibt fokussiert wenn die Vergrößerung / Brennweite sich ändert.
Eine kleine Defokussierung ist unvermeidlich. Der Betrag ist aber so klein, dass er vernachlässigt werden kann.

In der Mikroskopie bleiben parfokale Objektive fokussiert.

Das Bild bleibt fokussiert, wenn die Vergrösserung z.B. von 40x auf 10x wechselt.
Die meisten Hellfeld Mikroskope sind parfokal.
In der Fotografie ist ein Zoomobjektiv parfokal, ein Varifokales Objektiv jedoch nicht.
Motor-Zoom Objektive sind eigentlich varifokal. Wenn man die Vergösserung ändert, ändert sich auch die Fokusentfernung. Der Fokus-Motor kann jedoch parallel zum Motor für die Brennweite arbeiten, so dass für den Benutzer der Eindruck von parfokal entsteht.

Perizentrisch

= hyperzentrisch

Bei perizentrischen Objektiven erscheinen Objektie in größeren Entfernungen größer und Objekte in kürzeren Abständen erscheinen kleiner.

Perizentrische Objektive erlauben z.B. den Deckel und gleichzeitig alle Seiten einer Dose zu sehen.

Perizentrische Objektive kehren unseren Normalen Seheindruck um.

Perizentrische Objektive müssen ERHEBLICH größer als die inspizierten Objekte sein.

Siehe „Vergleich entozentrisch – telezentrisch – perizentrisch“

Petzval Summe

Im optischen Linsendesign beschreibt die Petzval-Summe die Bildfeldkrümmung eines optischen Systems.

Die Formel wurde von Josef Maximilian Petzval entwickelt und 1843 veröffentlicht.

Für eine Reihe dünner Linsen gilt :

    \[\frac{1}{r_p} = \sum \limits_{i} \frac{1}{n_i \cdot f_i} \]

oder allgemeiner :

    \[\frac {1}{r_{p}}=n_{k+1}\sum \limits_{i=1}^{k}{\begin{cases}{\frac {1}{r_{i}}}\left({\frac {1}{n_{i}}}-{\frac {1}{n_{i+1}}}\right),&{\text{refraktive Flaeche}}\\{\frac {2}{r_{i}}},&{\text{reflektive Flaeche}}\end{cases}}\]

wobei:r_{i} : Radius der i’ten Fläche,
n_{i} : Brechungsindex vor der Brechungg
n_{i+1} : Brechungsindex nach der Brechung

der Versatz eines Bildpunktes in Höhe y_i von der paraxialen Bildebene ist gegeben durch

    \[ \Delta{x} = \frac{y_{i}^2}{2} \sum \limits_{i=1}^{k}\frac{1}{n_{i} \cdot f_{i}} \]

Die Petzval-Bedingung besagt, dass die Krümmung der Petzvalfläche null ist, wenn die Petzval-Summe null ist.

Gibt es zusätzlich keinen Astigmatismus, so ist die Bildfläche flach.

Gibt es jedoch Astigmatismus, so gilt zwischen der Krümmung der Petzval-Fläche und den Krümmungen der Saggital- und Tangential-Flächa

    \[ \frac {2}{r_{p}}= \frac {3}{r_{s}}-\frac {1}{r_{t}}\]

Die mittlere Bildfeldkrümmung ist dabei das reziproke Mittel von tangentialer und saggitaler Krümmung.

Pixelvignettierung

Eine Art der Vignettierung, die ausschliesslich bei Digitalkameras auftritt.

Mögliche Ursachen sind:

  • die Pixel liegen konstruktionsbedingt nicht völlig eben auf der Sensorfläche, sondern in kleinen Vertiefungen. Bei zu flach hereinkommendem Licht werfen die Ränder Schatten auf die Pixel, ähnlich wie die Abendsonne irgendwann nicht mehr in die Bergtäler kommt.
  • Der Sensor verwendet Mikrolinsen (kleine Sammellinsen) um möglichst viel Licht für jeden Bildpunkt einzufangen. Ab einem gewissen Winkel gelingt es den Linsen nicht mehr, das Licht stark genug abzulenken und das Licht erreicht den Bildpunkt nicht mehr.
  • Bei bildseitig telezentrischen Objektiven tritt solch eine Vignettierung nicht auf, da die Lichtstrahlen im wesentlichen parallel zum optischen Achse einfallen.
    Die neuesten Sensor Technologien nehmen eine Korrektur der Pixelvignettierung On-Chip (=direkt im Sensor) vor, oder z.B. durch in den Bildecken anders geformten Mikrolinsen als in der Bildmitte.
    Dadurch kann es vorkommen, dass bildseitig telezentrische Objektive plötzlich doch Vignettierung aufweisen.

Purple Fringing – Farbsäume

Violette Farbsäume um dunkle Objekte, typisch vor weissem Hintergrund

Purple fringing- violette Farbsäume

Purple fringing – violette Farbsäume (Image: webfound)

Purple fringing ist die sichtbare Auswirkung eines lateralen Farbfehlers, also eines Farbquerfehlers.

Man kann sich das so vorstellen, dass eines des roten / grünen / blauen Bilder eines Farbsensors zu klein ist, z.B. das Blaue. Statt dass also im weissen Bereich rot und grün und blau ankommt, kommt blau weiter innen an und beleuchtet den Schwarzen bereich, wo gar kein Licht ankommen sollte.

Daher tritt der Effekt nur an den den Stellen auf, an denen Schwarz und weiss zusammentreffen. Wo es sowieso überall weiss ist, macht es nichts ob sämtliche z.B. blauen Strahlen etwas zu weit innen landen, da die „Lücken“ von anderen Strahlen gefüllt werden. An den Grenzen zwischen schwarz und weiss geht dies aber nicht mehr.

Auf einem monochromen Sensor zeigt sich der Effekt als unscharfe schwarz-weiss-Kanten.
Der Effekt ist stärker auf Sensoren mit kleineren Pixeln, weil es leichter ist durch einen Versatz um Nachbarpixel zu landen.
Kommt ein z.B. bläulicher Strahl z.B. 2.5um näher am Zentrum als rote und grüne Strahlen ist dies auf Sensoren mit 6um großen Pixeln kein sichtbares Problem , weil wir immer noch im gleichen Pixel sind. Auf einem Sensor mit 1.67um Pixeln sind wir aber schon voll im Nachbarpixel.