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Eintrittspupille
Aus Kefk.
Die Eintrittspupille ist eine fiktive oder reelle Öffnung, welche die in ein optisches System einfallenden Strahlenbündel begrenzt.
Sie wird konstruiert, indem die Aperturblende des Systems durch die brechenden oder reflektierenden Flächen (von Linsen oder Spiegeln), die sich in Abbildungsrichtung (Lichteinfallsrichtung) vor der Blende befinden, in den Objektraum abgebildet wird. Somit ist die Eintrittspupille das objektseitige Bild der Aperturblende. Befindet sich vor der Aperturblende keine abbildende Fläche mehr, so sind Eintrittspupille und Aperturblende identisch.
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Bedeutung des Durchmessers der Eintrittspupille
Der Durchmesser der Eintrittspupille ist eine Kenngröße der an der optischen Abbildung beteiligten Lichtbündel und somit eine Kenngröße für die übertragene Leuchtdichte. Je nach Objektlage wird der Durchmesser der Eintrittspupille unterschiedlich verrechnet.
Objekt im Unendlichen
Der Durchmesser wird direkt als Kenngröße bei Fernrohren angegeben, oder allgemein bei Abbildungssystemen, bei welchen die Objektdistanz konstant und unendlich ist.
Objektlage variabel
Des weiteren geht der Durchmesser in die Blendenzahl k (gebräuchlich bei Photoobjektiven, bei welchen die Objektdistanz variabel ist) ein, wo er zusammen mit der bildseitigen Brennweite des Systems die Bündelbegrenzung beschreibt.
Objektlage nah
Bei Mikroskopen oder allgemein bei optischen Systemen, bei welchen die Objektdistanz sehr gering ist, bestimmt der Durchmesser der Eintrittspupille zusammen mit der Objektdistanz über eine Winkelfunktion den Öffnungswinkel und damit die numerische Apertur.
Bedeutung der Position der Eintrittspupille
Aufgrund der Position der Eintrittspupille unterscheidet man drei Perspektiven oder auch Strahlengänge:
Die entozentrische Perspektive
Dies ist die am häufigsten gebrauchte Perspektive, mit welcher auch das menschliche Auge arbeitet, die aber auch bei photographischen Objektiven sowie vielen anderen optischen Geräten Anwendung findet.
Die entozentrische Perspektive zeichnet sich dadurch aus, dass weiter entfernte, aber gleich große Objekte, in der Bildebene kleiner abgebildet werden als nähere.
Sie entsteht, wenn sich die Eintrittspupille in Abbildungsrichtung hinter den abzubildenden Objekten befindet.
Die telezentrische Perspektive
Bei der telezentrischen Perspektive unterscheidet man den telezentrischen Strahlengang im Objektraum und den im Bildraum.
1. beim telezentrischen Strahlengang im Objektraum werden gleich große, hintereinanderliegende Objekte, in der Bildebene mit dem gleichen Abbildungsmaßstab (d.h. gleich groß) abgebildet.
Dies findet z.B. bei Messobjektiven (Messmikroskope) Anwendung, bei welchen die Abmessungen von Objekten in unterschiedlichen Objektdistanzen verglichen werden sollen.
Der telezentrische Strahlengang im Objektraum entsteht, wenn die Eintrittspupille im objektseitigen Unendlichen liegt, d.h., wenn sich die Aperturblende in der bildseitigen Brennpunktebene befindet.
2. Der telezentrische Strahlengang im Bildraum ist das seitenvertauschte Gegenstück zu 1., d.h., ein Objekt wird in unterschiedlichen Bildebenen gleich groß abgebildet.
Dieses findet z. B. bei großformatigen Projektionen (Autokino) Anwendung, bei welchen eine zur optischen Achse parallele Bewegung der Bildebene (Leinwand) zu störenden, lokalen Größenänderungen des Bildes führen würde.
Im Vergleich zu 1. entsteht dieser Strahlengang, wenn sich die Aperturblende im objektseitigen Brennpunkt befindet, und somit mit der Eintrittspupille identisch ist. In diesem Fall wird die Austrittspupille in das bildseitige Unendliche angebildet.
Die hyperzentrische Perspektive
Bei dieser Darstellung werden weiter entfernte, aber gleich große Objekte, in der Bildebene größer dargestellt als nähere. Sie entsteht, wenn die Eintrittspupille in Abbildungsrichtung vor den Objekten liegt.
In der Bildverarbeitung werden hyperzentrische Objektive verwendet, um die Mantelflächen zylinderförmiger Objekte (Tablettendosen, Gewinde, etc .) von der Stirnseite des Zylinders aus zu betrachten.
Dabei befindet sich die Objektachse im Idealfall auf der optischen Achse des Objektivs. Kreise mit Objektradius und Mittelpunkt auf der Zylinderachse werden in diesem Fall in konzentrische Kreise abgebildet und Schraubengewinde werden auf eine Spirale abgebildet.
Die Frontlinsen hyperzentrische Objektive müssen deutlich grösser als die betrachteten Objekte sein.
Siehe auch: Blende (Optik), Austrittspupille, Telezentrisches Objektiv
