Hallo ab_e,
Bisher wissen wir folgendes:
Du möchtest Bilder machen von Objekten, die 0.5 mm oder kleiner sind.
Die Objekte bewegen sich nicht (Lötverbindungen).
Ob Du filmen oder fotografieren willst, hast Du noch nicht verraten.
Optimal wäre ein Arbeitsabstand von 30 cm.
Das Bild soll per USB in den Computer. Direkt oder auch per USB-Interface ?
Software zum Bilderfassen vorhanden ?
Weitere
Fragen:
Geht es Dir um eine Inspektion der Objekte mit den Augen ?
Ist Foto / Video eher Nebensache oder nicht ?
Müssen die Aufnahmen 'schön' sein, das heisst, ohne Farbfehler, Rauschen, Unschärfen ? Z. B. für eine Dokumentation. Oder ist das nebensächlich ?
Sollen die Aufnahmen ein bestimmtes Format haben ? Für Foto ? Oder für Video ?
Wieviel darf das Ganze höchstens kosten ? Ist es einmalig oder zur späteren Weiterverwendung ?
Zum Arbeitsabstand:
Auf
http://www.vision-doctor.de/optik-berec ... stand.html habe ich einen kleinen Online-Rechner für den Arbeitsabstand gefunden. Er wird allerdings nicht ab Frontlinse gemessen, sondern ab
Mitte der Optik. D.h., ab Frontlinse ist der Abstand kürzer als angegeben.
Folgende Daten werden benötigt:
1.
Sensorgrösse in mm (die Zoll-Angaben sind Sensor-Diagonalen, die mm-Angaben dahinter Sensor-Breiten). Das ist gleichzeitig die Bildgrösse, die Grösse des Objekts auf dem Sensor. Es wird also angenommen, dass Du das (horizontale) Objekt horizontal bildfüllend aufnehmen willst.
Bsp. KB (Kleinbild) hat eine Sensor-Breite von 36mm (das Format ist ja 36mm x 24mm). Der 1/4 Zoll Chip einer Videokamera hat nur eine Sensorbreite von 3.2mm (Annahme: Seitenverhältnis 4:3)
Je kleiner der Sensor, desto grösser der Arbeitsabstand.
2.
Brennweite des Objektivs.
Kleine Zahlen = Weitwinkel, grosse Zahlen = Tele.
Normalobjektiv für Kleinbild-Format (36x24mm): 50mm
Je mehr Tele, desto grösser der Arbeitsabstand.
3.
Länge des Prüfobjekts in mm.
Also Deine Leiterbahn.
Je kleiner das Objekt, desto kleiner der Abstand Objekt - Objektiv.
Ergebnis: Arbeitsabstand (Mitte Objektiv bis Objekt) in mm.
Ein Beispiel:
1/4"-Sensor (das " steht für Zoll - mit 1 Foto-Zoll = ca. 16 mm): Breite 3.2 mm (das wäre dann auch die Breite des Objekt-Bildes auf dem Sensor)
Brennweite Objektiv (150mm): Das Maximum, grössere Eingaben nicht möglich, aber man kann sie leicht berechnen.
Objektgrösse: 0.5mm
Ergebnis: Arbeitsabstand 173.4mm
Hinweis: Wenn Du als Sensor-Format z.B. APS-C mit 23.7 mm Breite wählst - ähnlich der Canon 550D - dann ändert sich der Arbeitsabstand nur unwesentlich: 153.2 mm
Wenn Du die Brennweite halbierst (75mm), erhälst Du den halben Abstand (86.7mm).
Das heisst, wenn Du die Brennweite verdoppelst (300mm), erhältst Du den doppelten Abstand (346.8 mm).
Wenn Du genau wissen willst, welche Brennweite Du für 300mm Abstand brauchst (bei den übrigen Voraussetzungen), kannst Du die angegebene
Formel benutzen:
g = f * (G/B + 1)
Die
Abkürzungenn sind hier erklärt:
http://www.vision-doctor.de/optik-berechnungen.html
g: Gegenstandsweite (der Abstand Objekt - Objektiv-Mitte) in mm
f: Brennweite des Objektivs
G: Objektgrösse in mm (Deine Leiterbahn im Original)
B: (Gewünschte) Bildgrösse in mm (Deine Leiterbahn als Bild auf dem Sensor).
EDIT Bei einem kleinem Sensor nimmt das Abbild einen grossen Teil des Sensors ein (grosser Crop-Faktor), bei einem grossem Sensor nimmt das Abbild einen kleinen Teil des Sensors ein (kleiner Crop-Faktor) - benutzt wird im Online-Rechner jeweils die Sensor-Format-
Breite - sie steht aber stellvertretend für die Grösse des Objekt-Bildes auf dem Sensor.
Dadurch wird auch der
Abbildungsmaßstab bestimmt.
Beispiel: Deine 0.5mm grosse (Durchmesser) Lötstelle ist auf dem Sensor 2 mm gross. Dann ist der Abbildungsmaßstab 2 durch 0.5 = 4x.
Auf einem 1/4 Zoll-Sensor mit nur 3.2 mm Breite sieht dieses Bild sehr gross aus (rund 2/3 der Sensor-Breite), auf einem Vollformat-Sensor mit 36 mm Breite ist es recht klein (nur 1/18 der Sensor-Breite).
Konkret (siehe obiges Beispiel):
f = g / (G/B + 1)
also
f = 300 / (0.5/3.2 + 1) = 300 / (0.15625 + 1) = 300 / 1.15625 = knapp 260 mm
In Realität brauchst Du eine Auszugsverlängerung (Zwischenringe), um mit einem 260 mm Objektiv auf 30 cm ans Objekt heranzukommen.
Alternative: Nahlinsen. Aber der Abbildungssmasstab ist normalerweise nur etwa 1:1 (das bedeutet, ein Objekt von 0.5 mm ist auf dem Sensor auch 0.5 mm gross).
Oder ein Binokular-/Stereo-Mikroskop mit Foto-Aufsatz. Falls Du Dir so etwas ausleihen könntest, die bequemste Lösung. Nachteil: Arbeitsabstand deutlich kleiner als 30 cm. Foto-/Video-Bild (abgeblendet) nicht so scharf wie mit Objektiv, aber ok.
Weitere
Probleme:
Kleine Schärfentiefe bei so starker Vergrösserung.
Wird sie erhöht (durch Abblenden), sinkt das Licht und auch die Auflösung.
Das bedeutet: Entweder Langzeitbelichtung oder ISO-Empfindlichkeit der Kamera erhöhen (mehr Bildrauschen) oder eine starke Lampe installieren.
Noch einige Daten zur
Canon 550D:
Sensor: 22.3 mm (Breite) x 14.9 mm (Höhe) (Seitenverhältnis 3:2)
Sensor-Diagonale: 26.8 mm (= ca. 1.68 (Foto-)Zoll)
18.7 Megapixel brutto (netto 18.0)
Crop-Faktor: 1.613
Normalobjektiv: Etwas über 30 mm Brennweite
Zum Vergleich: Eine Videokamera mit 1/4"-Sensor (
Panasonic X909, die effektiv benutzte Sensor-Diagonale ist nur etwa 1/4.7"):
3 x 2.2 Megapixel netto (3-Chip-Kamera - Rot, Grün, Blau)
Sensor Breite (für 1/4 Zoll im Format 16:9): Knapp 3.5 mm
Sensor Höhe: Knapp 2 mm
Objektiv 12x Zoom: 2.84 - 34.1 mm
(umgerechnet auf Kleinbild-Format rund 30 mm - 370 mm)
Hoffentlich habe ich Dich nun nicht verwirrt mit allzu vielen Zahlen. Aber Du suchst ja eine Entscheidungsgrundlage.
Freundlicher Gruss
Skeptiker