{"id":710,"date":"2013-09-20T11:31:30","date_gmt":"2013-09-20T11:31:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.optowiki.info\/de\/?page_id=710"},"modified":"2024-03-28T09:09:14","modified_gmt":"2024-03-28T09:09:14","slug":"symptom-niedriger-kontrast-bei-telezentrischen-objektiven-mit-coax-beleuchtung","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/problembehandlung\/symptom-niedriger-kontrast-bei-telezentrischen-objektiven-mit-coax-beleuchtung\/","title":{"rendered":"Symptom: Niedriger Kontrast bei telezentrischen Objektiven mit Coax Beleuchtung"},"content":{"rendered":"<p>Manchmal geht der Bild-<a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a> bei Benutzung von telezentrischen Objektiven mit Coax Beleuchtung stark zur&uuml;ck.<\/p>\n<p>Lassen Sie uns die Situation bei Verwendung von coax Typen telezentrischer Objektive analysieren:<\/p>\n<p>Bild bei ausgeschalteter Coax Beleuchtung:<a href=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/No-Spot.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-755\" src=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/No-Spot-300x240.jpg\" alt=\"No Spot\" width=\"300\" height=\"240\"><\/a><\/p>\n<div><\/div>\n<p>Bild bei angeschalteter Coax Beleuchtung (automatische Blichtungszeitanpassung):<\/p>\n<div><a href=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/Spot.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-medium wp-image-756\" src=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/Spot-300x240.jpg\" alt=\"Spot\" width=\"300\" height=\"240\"><\/a><\/div>\n<h2>Frage: Was ist bei Objektiv oder Beleuchtung falsch?<\/h2>\n<h2>Antwort:: Objektiv und Beleuchtung sind wahrscheinlich in Ordnung, aber das Objekt ist falsch gew&auml;hlt.<\/h2>\n<p>Die wahrscheinlichste Ursache dieses Symptoms des sinkenden Kontrastet ist weder Objektiv noch Beleuchtung, sondern das Objekt (!)<\/p>\n<p>Schauen wir uns einen sogenannten Strahlteilerw&uuml;rfel an, wie er in den meisten Telezentrischen Coax-Optiken verwendet wird<\/p>\n<p>Das (idealisierte) Prinzip sieht so aus:<\/p>\n<ul>\n<li>Von einer Lichtquelle (1) aus geht das Licht in einen Glasw&uuml;rfel, dessen Diagonale (3) semi-tranparent ist<\/li>\n<li>50% des Lichts gehen durch und werden in einer Lichtfalle (13) gefangen,<\/li>\n<li>Die anderen 50% werden Richtung Objekt umgelenkt und von diesem Reflektiert bevor die wieder auf den Glasw&uuml;rfel treffen.<\/li>\n<li>50% dieses Lichts (=25% des gesendeten Lichts) werden zu&uuml;rck in die Beleuchtung reflektiert<\/li>\n<li>die anderen 50% dieses Lichts (=25% des eingebrachten Lichts)erreichen schliesslich den Sensor bei (11)<\/li>\n<\/ul>\n<div class=\"warning\">Die Idee ist brilliant.Es gibt aber ein kleines Problem: Das Prinzip &bdquo;Von 100% kommen 25% an, ist mit diesen Prozentzahlen falsch!<\/div>\n<p><a href=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/beamsplitter.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-large wp-image-757\" src=\"http:\/\/www.optowiki.info\/wp-content\/uploads\/2013\/09\/beamsplitter-212x300.png\" alt=\"beamsplitter\" width=\"424\" height=\"600\"><\/a><\/p>\n<h2>Was ist also der Grund f&uuml;r den schlechten Bildkontrast?<\/h2>\n<div class=\"tip\">Bei spiegelnden Objekten (Spiegel, Uhrenteile, Steckerstifte, .. ) wird die Nutzinformation des Bildes von etwa 4.4% Streulicht &uuml;berlagert. Ergebnis ist ein kontrastreich beleuchtetes Bild<\/div>\n<div class=\"tip\">Bei diffus reflektierenden Objekten (Papier, Holz, Stoffe .. das Allermeiste um uns herum) wird die Nutzinformation des Bildes von circa der 20fachen Menge Licht aus internen Reflexionen im Strahlteilerw&uuml;rfel &uuml;berlagert.<br>\nNat&uuml;rlich wird nicht das Streulicht mehr, sondern die &bdquo;n&uuml;tzliche Information&ldquo; nimmt drastisch ab. . Ergebnis ist ein sehr kontrastarmes Bild<\/div>\n<div class=\"detail\">Um das detailliert aufzuzeigen folgen wir dem Licht durch den Strahlteilerw&uuml;rfel:<\/div>\n<div class=\"detail\">\n<p>Wir nehmen hier ein Antireflex Coating von 99% and 10% absorbtion by the mirror<\/p>\n<ul>\n<li>Von der Lichtquelle(1), erreicht das Licht die Oberfl&auml;che (2) des Strahlteilerw&uuml;rfels. Dieser W&uuml;rfel besteht aus Glas, unbeschichtetes \/ unverg&uuml;tetes Glas reflektiert typischerweise 4% des einfallenden Lichts . If das Glas anti-reflex-beschichtet , reflektiert es weniger, , sagen wir 1% des Lichts und nur 99% tritt in den W&uuml;rfel ein.<\/li>\n<li>Das Licht erreicht die Diagonale (3) des W&uuml;rfels wo der STrahl tats&auml;chlich geteilt wird. Dies kann durch dielektrische Schichten erreicht werden (die etwas polarisation verursachen) oder durch eine d&uuml;nne Aluminiumschicht<\/li>\n<li>Dieses Coating absorbiert typischerweise Licht z.B. 10% bei einem Aluminium Coating. Es werden also nur89% des Lichts deteilt<\/li>\n<li>Die H&auml;lfte der 89% (=44.5%) geht per Transmission durch den Strahlteiler Richtung Lichtfalle,<\/li>\n<li>Die anderen 44.5% werden Richtung Objekt reflektiert.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Verfolgen wir zun&auml;chst das Licht Richtung Lichtfalle:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Direkt beim Verlassen des Strahlteilers wird 1% der auftreffenden Lichtmenge (bei(12)) zur&uuml;ck Richtung 50:50 Spiegel (3) reflektiert! <\/strong>Diese 1% sind 0.445% der Originallichtmenge. Das klingt nach nicht sehr viel, aber verfolgen wir das Licht weiter<\/li>\n<li>Vom Spiegel (3) werden wieder 10% des Lichts absorbiert, der Rest von&nbsp; 0.4005% wird 50:50 geteilt<\/li>\n<li>Also werden 0.2% zur Beleuchtung durchgelassen, aber <strong>die anderen 0.2% werden Richtung Kamerasensor reflektiert!<\/strong><\/li>\n<li>Bei(10) werden 1% von 0.2% reflectiert, wenig genug, um es zu ignorieren.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Verfolgen wir nun den anderen Teil des Strahls:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Beim Verlassen des Strahlteilerw&uuml;rfels werden 1% der auftreffenden Lichtmenge reflektiert Richtung 50:50 Spiegel (3)! <\/strong>Diese 1% sind 0.445% der urspr&uuml;nglichen Lichtmenge. Das klingt wieder nicht viel, aber es geht weiter!<\/li>\n<li>Beim Spiegel (3) werden wieder 10% des Lichts light absorbiert, Die verbleibenden&nbsp; 0.4005% werden 50:50 geteilt.<\/li>\n<li>Es werden also 0.2% Richtung Beleuchtung reflektiert.<\/li>\n<li><strong> Die anderen 0.2% gehen durch den Spiegel Richtung Sensor<\/strong><\/li>\n<li>Bei(10)&nbsp; werden 1% der 0.2% Reflektiert, wenig genug zum ignorieren.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Wir haben den Strahlteilerw&uuml;rfel Richtung Objekt verlassen. War es das schon ? Durchaus nicht!<\/p>\n<p>Normalerweise is der Strahlteiler nicht das letzte Element im Objektiv. Gehen wir von einem einzigen letzten Element aus, z.B. einem Achromaten. (hier nur durch ein Rechteck dargestellt &ndash; das war einfacher zu Zeichnen \ud83d\ude09 )<\/p>\n<ul>\n<li>Bei diesem Element (5) werden 1% der Lichtmenge zum Strahlteilerw&uuml;rfel zur&uuml;ck reflektiert (grob wieder 0.4%) und 99% davon passieren die Spiegeloberfl&auml;che.<\/li>\n<li>Der Spiegel (9) absorbiert wieder 10%. <strong>50% davon (grob 0.18% der Originallichtmenge)werden Richtung Kamera durchgelassen<\/strong><\/li>\n<li>die andferen 50% werden zur&uuml;ck in die Beleuchtung reflewktiert.<\/li>\n<li>An der anderen Linsenoberfl&auml;che werden ebenfalls 1% der Lichtmenge reflektiert!<\/li>\n<li>wieder reisen 0.4% richtung Strahlteiler <strong>und so reisen weitere 0.18%Richtung Kamera <\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p>Endlich erreichen wir das Objekt. Alles gut? Durchaus nicht!<\/p>\n<ul>\n<li>Ist das Objekt ein Spiegel so absorbiert es trotzdem noch Licht!<br>\n(z.B. 10% f&uuml;r Aluminium auf Glas, 2% f&uuml;r Silber auf Glas, 30% f&uuml;r Chrom auf Glas)<\/li>\n<li>Gehen wir von einem Aluminium Spiegel aus. Es werden also (nur) 10% der 44% absorbiert. Dann reisen 39.6% des Lichts richtung Strahlteilerw&uuml;rfel.<\/li>\n<li>1% davon wird an der ersten Oberfl&auml;che Frontlinse reflektiert , nochmal 1% 1% an der R&uuml;ckseite der Frontlinse<\/li>\n<li>Wieder 1% wird an der W&uuml;rfeloberfl&auml;che reflektiert und ca. 38.4% erreichen den Teilerspiegel<\/li>\n<li>Der Spiegel absorbiert 10% davon und die verbleibenden 34.5% werden 50:50aufgeteilt<\/li>\n<li>50% passiert den Spiegel (17.25% der Original Lichtmenge ) und reist weiter Richtung Kamera.<\/li>\n<li>1% davon wird an der W&uuml;rfeloberfl&auml;che reflektiert, eine kleine, ignorierbare Menge<\/li>\n<li>Statt der &bdquo;idealen&ldquo; 25% geht nur nur etwa 17.25% der Lichtmenge Richtung Kamera (noch reduziert durchweitere Linsenelemente im Objektiv.<br>\nDiese 17.25% werden &uuml;berlagert von 0.2+0.2+0.18+0.18% = 0.76% von internen Reflexionen.<\/li>\n<li>0.76% sind etwas &uuml;ber 4.4% der Bildinformation. Es Teil des Kontrasts stirbt also.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Aber das ist immer noch akzeptabel!. Erinnern wir uns aber daran, dass die obigen Photos ein Objekt zeigen, was kein Spiegel ist , stattdessen diffus reflektierendes Papier. Was passiert wohl in diesem Fall .. Seien Sie vorbereitet!!<\/p>\n<ul>\n<li>Reflektiert das Objekt diffus zur&uuml;ck (wie fast alles um uns herum), erreichen ebenfalls 44% des eingehenden Lichts das Objekt. Aus welcher Richtung man auch immer schaut ist der Lichtfleck gut zu sehen!<\/li>\n<li>Das hei&szlig;t aber dass die 44% offensichtlich &uuml;ber 360 grad horizontal und fast 180 Grad vertikal zerstreut werden.<\/li>\n<li>Gehen wir mal davon aus, dass nur Licht von z.B. 10 Grad&nbsp; zur&uuml;ck zum Objektiv reflektiert wird. 10 Grad sind 1\/18 von 180 Grad. Stellen wir uns einen Halbkugel-Kuchen vor und schneiden ihn f&auml;cherf&ouml;rmig in 18 Teile, entspricht jedes Teil 10 Grad. Jetzt drehen wir den Kuchen auf dem Tisch stehend um 90 Grad und schneiden wieder 18 Teile. Ein ST&uuml;ck was 10 Grad x 10 Grad entspricht hat also 1 \/ 18*18 der Halbkugeloberfl&auml;che.<\/li>\n<li>Es werden also (von Absorbtion ganz abgesehen) nur 1\/18&times;18 der Lichtmenge Richtung Objektiv reflektiert , also nur&nbsp; (1\/18*18) = 0.3% von 44% (= 44%*0.003=0.1%)<\/li>\n<li>Also reisen (von Absorbtion abgesehen) nur 0.1% der Originallichtmenge Richtung Frontlinse, wovon je 1% an den beiden Linsenoberfl&auml;chen reflektiert werden und 1 weiteres Prozent an der W&uuml;rfeloberfl&auml;che<\/li>\n<li>97% dieser 0.1% ereichen den Spiegel der 10% absorbiert (bleiben 87%)<\/li>\n<li>50% davon (=43.5% von0.1% = 0.04% wird Richtung Kamera durchgelassen.<\/li>\n<li>Also wird 0.04% &bdquo;n&uuml;tzlicher&ldquo; Information vom Objekt mit 0.76% interner Reflexionen &uuml;berlagert!<\/li>\n<li><strong>Sprich, das &bdquo;Streulicht&ldquo; der Internen Reflexionen ist 0.76%\/0.04% = 0.0076\/0.0004=19 mal st&auml;rker als das &bdquo;n&uuml;tzliche&ldquo; Licht.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n<div class=\"warning\">Man sollte also NIE ein koaxiales telezentrisches Objektiv zur Inspektion eines diffus reflektierenden Objekts verwenden. Die internen Reflexionen im Strahlteilerw&uuml;rfel sind viel h&ouml;her als der Anteil der Bildinformationen die vom Objekt zur&uuml;ckkommen. Der <a href=\"https:\/\/www.optowiki.info\/de\/glossar\/kontrast\/\" target=\"_self\" title='Der optische Term \"Kontrast\" eines Bildes entspricht ziemlich genau dem, was wir von unsreem t&auml;glichen Gebrauch des Wortes her erwarten. Wir m&uuml;ssen jedoch den globalen Kontrast ... ... vom lokalen Kontrast unterscheiden: Der globale Kontrast in den beiden Bildern oben ist etwa gleich gro&szlig;, der lokale Kontrast (die Intensit&auml;ts&auml;nderung von Pixel zu Pixel) ist jedoch&hellip;' class=\"encyclopedia\">Kontrast<\/a> wird stark leiden.<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Manchmal geht der Bild-Kontrast bei Benutzung von telezentrischen Objektiven mit Coax Beleuchtung stark zur\u00fcck. 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