Telezentrisches Objektiv

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Beidseitig telezentrischer Strahlengang

Telezentrische Objektive sind spezielle optische Objektive, die sich dadurch auszeichnen, dass die Eintritts- oder Austrittspupille im Unendlichen liegt. Man unterscheidet hierbei zwischen objektseitiger, bildseitiger und beidseitiger Telezentrie.

Eingesetzt werden telezentrische Objektive vor allem in Mikroskopen und in der Messtechnik, z. B. in optischen Mikrometern. Sie finden aber auch in projizierenden Systemen wie Profilprojektoren oder Fotolithografieanlagen Anwendung. Zeigen die Hauptstrahlen linear skaliert nach innen wird von Perizentrie, wenn sie linear skaliert nach Außen zeigen wird von Entozentrie gesprochen. Die meisten normalen Objektive sind annähernd entozentrisch. Optimal entozentrische Objektive sind als verzerrungsfreie Weitwinkelobjektive im Einsatz, perizentrische finden ihre Anwendung bei der gleichzeitigen Objektinspektion (z.B. von Dosen) von mehreren Seiten.

Objektseitige Telezentrie[Bearbeiten]

Objektseitige telezentrische Abbildung mit einem Objektiv und einer Blende (Objekt links, Bild rechts)

Ein objektseitig telezentrischer Strahlengang wird verwendet, um Objekte ohne perspektivische Verzerrung zu erfassen. Die Eintrittspupille liegt im Unendlichen, so dass die Hauptstrahlen im Objektraum alle parallel zur optischen Achse laufen. Daher muss die Frontlinse mindestens so groß sein wie das abzubildende Objekt.

Eine weitere Eigenschaft dieses Strahlengangs besteht darin, dass sich der Abbildungsmaßstab bei axialer Objektverschiebung nicht ändert. Das Bild erscheint also unabhängig vom Objektabstand immer gleich groß. Es wird aber unscharf, wenn das Objekt außerhalb der idealen Objektebene liegt. Diese Eigenschaft wird in Messobjektiven genutzt, um eine gewisse Lagetoleranz des Prüfteils zuzulassen. Der tolerierbare Abstandsbereich wird durch die Schärfentiefe bestimmt und ist in den Datenblättern angegeben. Bei Mikroskopen ermöglicht der konstante Abbildungsmaßstab eine bequeme Scharfeinstellung.

Objektseitig telezentrischer Strahlengang lässt sich am einfachsten durch eine einzelne Sammellinse mit einer Aperturblende in der bildseitigen Brennebene realisieren.

Bildseitige Telezentrie[Bearbeiten]

Bildseitige telezentrische Abbildung mit einer Blende und einem Objektiv (Objekt links, Bild rechts)

Ein bildseitig telezentrischer Strahlengang dient vor allem der Parallelisierung des Strahlenganges. Er wird u. a. bei Digitalkamera-Objektiven eingesetzt, um Pixel-Vignettierung zu verhindern. Die Austrittspupille liegt im Unendlichen, so dass die Strahlenkegel alle senkrecht auf die Bildebene treffen. Der einfachste Aufbau dazu besteht aus einer einzelnen Sammellinse mit einer Aperturblende in der objektseitigen Brennebene.

Beidseitige Telezentrie[Bearbeiten]

Beidseitige telezentrische Abbildung mit zwei konfokal angeordneten Objektiven und einer Blende im gemeinsamen Brennpunkt

Ein beidseitig telezentrischer Strahlengang ist die Kombination aus objektseitig und bildseitig telezentrischem Strahlengang. Auch diese Objektive finden sich besonders in der Messtechnik, aber auch in fotolithografischen Herstellungsverfahren Anwendungen. Eintritts- und Austrittspupille liegen im Unendlichen, folglich ist das System afokal.

Im Unterschied zur rein objektseitigen Telezentrie wird die tolerierbare Objektlage hier nicht durch die Schärfentiefe begrenzt. Man kann die Bildebene ohne Veränderung des Abbildungsmaßstabs nachfokussieren. Der einfachste Aufbau dazu besteht aus zwei Sammellinsen, zwischen denen eine Aperturblende angebracht wird. Der Abstand einer Linse zur Aperturblende muss der jeweiligen Brennweite entsprechen.

Ein beidseitig telezentrisches Objektiv weist theoretisch keine geometrischen Abbildungsfehler auf, wie zum Beispiel Verzeichnung.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]