Linsensystem einer USB-Kamera

[Andreas M. (andreas_m62)]

Beim mechanischen Schärferstellen an der USB-Kamera
hat sich nicht der Tubus rausgedreht,
sondern die Kapsel mit den Linsen hat sich geöffnet.

Rechts ist die Kapsel.
Links ist der Verschluss mit einem Distanzstück.

In der Reihe vorn liegen
eine dicke zweiteilige Linse
ein dünner Distanzring
eine IR-Filterscheibe
ein dicker Distanzring und
eine dünne Linse.

In welcher Reihenfolge müssen die Linsen und Distanzringe
in die Kapsel eingelegt werden?

[-.,m (Gast)]

So, dass ein schönes Bild entsteht. Ist doch eigentlich ganz einfach.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Das wären dann 2 hoch 5 Möglichkeiten, also 32.

Nächste Frage:

Die Linsen sind auf einer Seite flach, auf der anderen Seite konvex.
Muss dabei auch noch die Einbaurichtung beachtet werden?

[Xilinx Entwickler (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Muss dabei auch noch die Einbaurichtung beachtet werden?
Ja klar. Ich nehme an, es handelt sich um eine Mikroskopkamera?

[Marek N. (Gast)]

Das grüne Scheibchen ist ein IR-Sperrfilter und kommt direkt vor den 
Bildsensor.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Marek N. schrieb:
> Das grüne Scheibchen ist ein IR-Sperrfilter und kommt direkt vor den
> Bildsensor.

Danke.
Bleiben noch 2 hoch 4 Möglichkeiten für den Rest. Also 16.

Wohin sollten die Wölbungen der Linsen zeigen?
Zum Chip oder zum Ziel?

Ja, das ist eine USB-Kamera, mit der man kleinere Objekte
betrachten kann.
Dazu ist ein anbaubares Objektiv.
Damit kann man dann auch weit in die Ferne gucken.

[3D puzzle (Gast)]

Nach dem Wikipedia-Bildchen: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Kohler_Illumination_de.svg/660px-Kohler_Illumination_de.svg.png

flache Seite zum Objekt.

Distanzringe sind sicher nicht zwischen objekt und erstem Optikteil, 
sindern definiern den Abstabd zwischen den optisch wirksamen Objekten im 
Strahlengang. Also zwischen den Linsen untereinander und zum sensor hin.

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Die Wölbungen zeigen höchst wahrscheinlich von einander weg bzw. die 
Linsen mit den planen Seiten zueinander (mit Distanzring).

Hast du kein zweites Objektiv, um es unter kontrollierten Bedingungen zu 
zerlegen?

[Andreas M. (andreas_m62)]

Frank E. schrieb:
> Hast du kein zweites Objektiv, um es unter kontrollierten Bedingungen zu
> zerlegen?

Leider nein, die Kamera ist ein Einzelstück.

Die Linsen fasse ich mit einer Pinzette an,
auf deren Schenkel die Watteknubbel von Ohrstäbchen gesteckt sind.

Dann werde ich mal ein paar Kombinationen ausprobieren ...

[Harald W. (wilhelms)]

Andreas M. schrieb:

> In welcher Reihenfolge müssen die Linsen und Distanzringe
> in die Kapsel eingelegt werden?

Vielleicht entspricht der Aufbau ja diesem hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Tessar

[Percy N. (vox_bovi)]

Harald W. schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>
>> In welcher Reihenfolge müssen die Linsen und Distanzringe
>> in die Kapsel eingelegt werden?
>
> Vielleicht entspricht der Aufbau ja diesem hier:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Tessar

Schau noch mal genau hin: Ein Tessar hat vier Linsen in drei Gruppen!

[2 Cent (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Dann werde ich mal ein paar Kombinationen ausprobieren ...
Ist denn die Blende (idR ein sehr kleines Loch im vergleich zum 
Linsendurchmesser) irgendwo aufzufinden? Ohne Blende wirst du wenig 
Erfolg haben.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Die Teile auf dem Foto oben sind vollständig.
Das zweite schwarze Teil von links ist ein hohles Distanzstück,
welches auf einer Seite eine engere Öffnung hat.
Es paßt nur als letztes Teil nach allen anderen
in das schwarze Gehäuse ganz rechts.

Die Linsenanordnung im Link mit dem Tessar kommt der Sache schon ganz 
nah,
zumal meine dicke Linse ähnlich wie im Tessar auch zweigeteilt ist.

[nachtmix (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Wohin sollten die Wölbungen der Linsen zeigen?
> Zum Chip oder zum Ziel?

Zu dem, was näher dran ist.
Da es hier zwei sind, kommt die flache Seite wohl in die Mitte.

[2 Cent (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Die Teile auf dem Foto oben sind vollständig.
> Das zweite schwarze Teil von links ist ein hohles Distanzstück,
> welches auf einer Seite eine engere Öffnung hat.
> Es paßt nur als letztes Teil nach allen anderen
> in das schwarze Gehäuse ganz rechts.
Na dann! Viel glück!

[Doctor Snuggles (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Das wären dann 2 hoch 5 Möglichkeiten, also 32.


Herr, lass Hirn vom Himmel regnen...

[Andreas M. (andreas_m62)]

OMG!

Ich meinte natürlich 5! (Fakultät).
Also 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120.
Doch so viel.

Mist

[Marc (Gast)]

Wenn schon dann richtig:

die Linsen können in zwei Richtungen eingebaut werden:

2Linsen x 2 Seiten x 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 480   :-)



Man sollte doch die Nebenbedingungen mit einkalkulieren
z.B. zwei Distanzringe können nicht hintereinander kommen (Hypothese...)

[STK500-Besitzer (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Ich meinte natürlich 5! (Fakultät).
> Also 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120.
> Doch so viel.

Immer noch danaben.
Wenn du eine Komponente verbaut hast, reduziert sich die Anzahl der 
weitern Möglichkeiten.

[SCNR (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> In welcher Reihenfolge müssen die Linsen und Distanzringe
> in die Kapsel eingelegt werden?

Ich würde die Teile wieder in der gleichen Reihenfolge und Einbaulage 
zusammen bauen, wie sie vorher waren.

[Marc (Gast)]

STK500-Besitzer schrieb:
> Andreas M. schrieb:
>> Ich meinte natürlich 5! (Fakultät).
>> Also 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120.
>
> Immer noch danaben.
> Wenn du eine Komponente verbaut hast, reduziert sich die Anzahl der
> weitern Möglichkeiten.

Passt doch theoretisch... was ist daran falsch?

[Doctor Snuggles (Gast)]

Also ich frag mich mittlerweile, wie manche hier die 1. Klasse der 
Grundschule geschafft haben...

[Andreas M. (andreas_m62)]

Dann erkläre es mit eigenen Worten ...

[Marc (Gast)]

>STK500-Besitzer schrieb:
>>Andreas M. schrieb
>>Ich meinte natürlich 5! (Fakultät).
>>Also 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120.
>Immer noch danaben.

Doctor Snuggles schrieb:
> Also ich frag mich mittlerweile, wie manche hier die 1. Klasse der
> Grundschule geschafft haben...

Kann sein dass hier einige sehr arogant sind.

Zur Auflösung: n Objekte in beliebiger Reihenfolge anordnen entspricht 
einer Permutation ohne Wiederholung.

Also 5!

Und jetzt nicht wieder ohne Argumente hochnäsig über Leute lästern...

[MaWin (Gast)]

Andreas M. schrieb:
> Beim mechanischen Schärferstellen an der USB-Kamera
> hat sich nicht der Tubus rausgedreht,

Welches Kabel hat die USB-Kamera? USB 2 oder USB 3?

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Von den bis zu 5!·2³=960 Anordnungsmöglichkeiten erscheinen mir nur 2
sinnvoll:

Alternative 1 (wahrscheinlicher):

           A   D   C  E  B
           _  ___  _  _  _ 
          | \     ‖ |   | \
Objekt <- | |     ‖ |   | |  -> Kamerasensor
          |_/ ___ ‖_| _ |_/



Alternative 2 (falls Alternative 1 nicht funktioniert):
          
           A   D   B  E  C
           _  ___  _  _  _
          | \     / |   ‖ |
Objekt <- | |     | |   ‖ |  -> Kamerasensor
          |_/ ___ \_| _ ‖_|

A: Linse mit kürzerer Brennweite
B: Linse mit längerer Brennweite
C: Filterscheibe
D: langer Distanzring
E: kurzer Distanzring

Welche der beiden Linsen A und B ist, kannst du dadurch bestimmen, dass
du beide als Lupe benutzt. Die mit der stärkeren Vergrößerung ist A.
Vermutlich ist dies die dünnere (nicht zusammengesetzte) Linse.

Bevor du Alternative 2 ausprobierst, solltest du dich vergewissern, dass
sich die beiden Linsen in der Mitte nicht berühren können. Ggf. scheidet
diese Alternative aus.

Die Filterscheibe sollte so orientiert sein, dass ihre beschichtete
Seite dem Objekt zugewandt ist.

[Egon D. (Gast)]

Andreas M. schrieb:

> Wohin sollten die Wölbungen der Linsen zeigen?
> Zum Chip oder zum Ziel?
>
> Ja, das ist eine USB-Kamera, mit der man kleinere Objekte
> betrachten kann.

Hast Du IRGENDWELCHE technischen Daten zu der Kamera?

Also:
Chipgröße?
Brennweite?
Bildwinkel?
Gegenstandsweite?
Bildfeldgröße?

Es würde sehr helfen, wenn man sich eine ungefähr zutreffende
Vorstellung von den Abständen und Längenverhältnissen machen
könnte.

[Egon D. (Gast)]

Andreas M. schrieb:

> Die Teile auf dem Foto oben sind vollständig.
> Das zweite schwarze Teil von links ist ein hohles
> Distanzstück, welches auf einer Seite eine engere
> Öffnung hat.
> Es paßt nur als letztes Teil nach allen anderen
> in das schwarze Gehäuse ganz rechts.

Dass die Blende das ERSTE Element im Strahlengang
ist, das kann nicht sein?


> Die Linsenanordnung im Link mit dem Tessar kommt der
> Sache schon ganz nah,

Unwahrscheinlich.
Das Tessar hat eine weitere Zerstreuungslinse, die
Deiner Optik fehlt, die aber für die Korrektion der
Abbildungsfehler wichtig ist.


> zumal meine dicke Linse ähnlich wie im Tessar auch
> zweigeteilt ist.

Das ist eine Kittgruppe, d.h. die Linsengruppe ist ganz
oder teilweise achromatisiert (=frei von Farbfehlern).
Das ist nichts Ungewöhnliches.

Inzwischen vermute ich bei Deiner Optik eine Art
"umgedrehtes Kellner-Okular", d.h. die Kittgruppe
objektseitig und die Einzellinse bildseitig (=sensor-
seitig).

[Percy N. (vox_bovi)]

Marc schrieb:

> Zur Auflösung: n Objekte in beliebiger Reihenfolge anordnen entspricht
> einer Permutation ohne Wiederholung.
>
> Also 5!
>

Welchen Teil von "beliebig" hast Du übersehen?
Oder hältst Du wirklich die Reihenfolge
Zwei Linsen, zwei Distanzstücke, ein Filter für sinnvoll?

> Und jetzt nicht wieder ohne Argumente hochnäsig über Leute lästern...

Ja, mach mal ...

[Marc (Gast)]

Percy N. schrieb:
> Welchen Teil von "beliebig" hast Du übersehen?

Siehe
Beitrag "Re: Linsensystem einer USB-Kamera"

[Jemand (Gast)]

Hallo

nachdem ja genug Leute ihre Meinung und Kommentare abgegeben haben, 
wovon keiner eine technisch bzw. optische Begründung abgegeben hatte und 
im besten Fall auf Erfahrungen und Vergleiche verwiesen wurde:

Für so etwas muss es doch auch Grundlagenwerke geben das sich an Laien 
und Anfänger wendet?!
Ähnlich wie bei der uns hier allen, mehr oder weniger detailliert, 
bekannten E-Technik.

Um beim Vergleich E-Technik zu bleiben:
Wo finde ich denn möglichst kostenfrei und Online, zu Not aber auch als 
Buch, ein Werk bzw. Tutorium zur Optik, Linsenoptiken und Aufbau von 
Objektiven?

Wobei es aber eben nicht (und das ist der Punkt!)ein Tietze und Schenk 
oder was anspruchsvolles aus den Springerverlag für das Studium und 
Experten sein soll, sondern etwas was sich an Anfänger wendet aber 
trotzdem tiefer gehend ist, praxisbezogen und Anspruch hat - um beim 
E-Technikvergleich zu bleiben halt so was wie the art of electronics von 
Horowitz und oder die 1001 wirklich guten Onlinefundstellen und Tutorien 
zur E-Technik, das halt "nur" auf Optik allgemein und Opjektivaufbau und 
den Eigenschaften und Feinheiten (realer)  optischer Linsen bezogen.

Jemand

[Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)]

Jemand schrieb:
> Für so etwas muss es doch auch Grundlagenwerke geben das sich an Laien
> und Anfänger wendet?!

Und das bei einen Thema wo selbst gestanden Physiker schreiend davon 
laufen:-)


Eventuell sowas hier:
https://books.google.de/books/about/Optik.html?id=1heBDwAAQBAJ&source=kp_book_description&redir_esc=y

Das sind aber nur die Grundlagen, bis zum Objektivbau ist es noch 
einiges hin.
Für den allerersten Überblick vielleicht mal:
https://de.wikipedia.org/wiki/Objektiv_(Optik)#Grundkonstruktionen
http://www.artaphot.ch/114-zeiss/objektive
https://lenspire.zeiss.com/photo/app/uploads/2018/11/Nasse_Objektivnamen_Planar.pdf
https://docplayer.org/10466556-Optische-mikroskopie.html
Generell ist Zeiss hier eine gute anlaufstelle weil die sehr viele 
Dokumente zu dem ganzen veröffentlicht haben.

Und wenn du dann mal anfängst dich damit zu beschäftigen wie z.B. der 
Strahlengang durch mehrere Linsen hindurch für das gesamte Farbspektrum 
und das noch bei verschiedenen Glassorten und Vergütungen berechnet 
wird, weißt du warum sich mit sowas gerade mal vielleicht ein Dutzend 
Firmen beschäftigen und die Linsen für Objektive wohl eher selben von 
Heimwerkern daheim selbst geschliffen werden:-)

[Newbie (Gast)]

Optikentwicklung lässt sich nicht so einfach in Faustregeln passen 
sondern ist eher ein numerisches Optimierungsproblem. Dafür 
unterscheiden sich die Optimierungsziele je nach Anwendung erheblich. In 
der Regel startet man von einem Bekannten optischen Layout und optimiert 
von dort aus. Um das zu können musst du Randbedingungen kennen.


Wenn das eine Kamera zur Betrachtung von kleinen Objekten ist könnte die 
verkittete Baumgruppe das objektiv sein und die Einzellinse die 
tubuslinse zur Abbildung auf den Sensor.

[MaWin (Gast)]

Newbie schrieb:
> Baumgruppe

Wird die Kamera im Wald aufgebaut?

[Percy N. (vox_bovi)]

MaWin schrieb:
> Newbie schrieb:
>> Baumgruppe
>
> Wird die Kamera im Wald aufgebaut?

Nein, aber mit Canada Balm verkittet.

[MaWin (Gast)]

Percy N. schrieb:
> MaWin schrieb:
> Newbie schrieb:
> Baumgruppe
>
> Wird die Kamera im Wald aufgebaut?
>
> Nein, aber mit Canada Balm verkittet.

Dann ist es aber eine Balmgruppe

[Egon D. (Gast)]

Jemand schrieb:

> nachdem ja genug Leute ihre Meinung und Kommentare
> abgegeben haben, wovon keiner eine technisch bzw.
> optische Begründung abgegeben hatte [...]

Ernsthaft?

Es sind weder die Brennweite, noch die Schnittweite
(Bildweite), noch der Bildwinkel, die Gegenstandsweite,
das Objektfeld, das Bildfeld oder der Abbildungsmaßstab
bekannt -- aber Du erwartest eine BEGRÜNDUNG zum Aufbau
der Optik?

Ernsthaft?

[Percy N. (vox_bovi)]

Egon D. schrieb:
> Jemand schrieb:
>
>> nachdem ja genug Leute ihre Meinung und Kommentare
>> abgegeben haben, wovon keiner eine technisch bzw.
>> optische Begründung abgegeben hatte [...]
>
> Ernsthaft?
>
> Es sind weder die Brennweite, noch die Schnittweite
> (Bildweite), noch der Bildwinkel, die Gegenstandsweite,
> das Objektfeld, das Bildfeld oder der Abbildungsmaßstab
> bekannt -- aber Du erwartest eine BEGRÜNDUNG zum Aufbau
> der Optik?
>
> Ernsthaft?

Wieso nicht.
Ich lade demnächst ein Foto von ein paar Dutzend elektronischen 
Bauteilen hoch, die ich in den letzten Jahrzehnten aus Sperrmüll 
ausgelötet habe, und dann erwarte ich, dass TE mir haarklein erzählt, 
wie ich daraus eiben PC bauen kann - oder zumindest ein Radio!

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Aus meinen Erfahrungen würde ich das Folgende meinen (von Außen 
beginnend, zum Kamerasensor hin:

1. dicke Linse, konvexe(re) Seite nach Außen/Vorne
2. dicker Distanzring
3. dünne Linse mit konvexer(er) Seite ebenfalls nach Außen/Vorne
4. dünner Distanzring (um newtonsche Ringe zum IR-Filter vermeiden)
5. IR-Filter
6. Verschraubung

Einfach mal ausprobieren und überprüfen, ob die Kamera im Stellbereich 
des Objektivgewindes damit ein scharfes Bild zu Undendlich hinbekommt 
...

[Andreas M. (andreas_m62)]

Diese Reihenfolge werde ich mal ausprobieren.
Allerdings muß die Verschraubung mit dem "Glasauge"
in Richtung Zielobjekt, also vor alle anderen Bauteile.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Andreas M. schrieb:
> Allerdings muß die Verschraubung mit dem "Glasauge"

Was ist das "Glasauge"? Gibt es da außer den zwei in deinem
Eröffnungsbeitrag erwähnten Linsen noch eine dritte?

Andreas M. schrieb:
> Ja, das ist eine USB-Kamera, mit der man kleinere Objekte
> betrachten kann.
> Dazu ist ein anbaubares Objektiv.
> Damit kann man dann auch weit in die Ferne gucken.

Und welches Objektiv hast du nun zerlegt? Das in die Kamera integrierte
für kleine Objekte oder das anbaubare für die Ferne?

Meine beiden Vorschläge vom 15.09.2019 23:08 bezogen sich auf ein
zweilinsiges Objektiv ähnlich dem eines einfachen Mikroskops und sind
damit möglicherweise irrelevant.

[Andreas M. (andreas_m62)]

Ich habe das Objektiv von der Kamera zerlegt.
Also das, was direkt vor dem Chip sitzt.

Das andere Zusatzobjektiv für die Ferne wird bei Bedarf davor 
geschraubt.

Das "Auge" im Schraubdeckel für die Linsenkapsel (Foto ganz oben, ganz 
links)
ist nur ein Schutzglas für die Linsen dahinter.