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Optique générale


1- Doublets
2- Triplets
3- Triplet de Hasting
4- Planar
5- Sonnar
6- Notes sur les optiques photo
7- Notes sur l'optique:  MTF
8- Relais optiques
9- Lentille de tube
10- Compléments optiques
11- Divers
12- Simulation géométrique


0- Arbre de classification



1401_lenstypes_1.jpg ref
Voir aussi http://eckop.com/optics/opticsadvanced-lenses/camera-lens-types/

ref  http://forum.mflenses.com/list-of-lens-diagrams-triplets-planars-and-hybrid-lenses-t22934.html
lens_scheme_dg_v2k8hu.png  lens_scheme_hyv1j9p3.png  lens_scheme_tri_v5ev1i.png


0- Aberrations



This section presents a brief straightforward discussion of aberrations (which are imperfections in the image). For a more complete treatment, the texts listed in the bibliography are recommended. The so-called primary aberrations are:

1. Spherical aberration
2. Coma
3. Astigmatism
4. Petzval field curvature
5. Distortion
6. Axial chromatic aberration
7. Lateral color
The first five are called Seidel aberrations or third-order aberrations.
The image blurs caused by these aberrations vary with aperture y and field h according to
1. y3
2. y2h
3. yh2
4. yh2
5. h3
6. y
7. h

jmp: Ce qui se traduit par

Type de défauts Impact
 ouverture y
Impact
Champ h
Spherical aberration y3  
Coma h
Astigmatism y
Petzval field curvature y
Distortion   h3
Axial chromatic aberration y  
Lateral color   h

..


1- Doublets

  Un doublet achromatique (ou achromat) est un doublet de lentilles conçu pour limiter les effets des aberrations chromatique et sphérique. L'achromat corrige les distances focales de faisceaux lumineux de différentes longueurs d'onde pour mieux les faire converger vers le même plan.

  Le principe de la correction consiste à associer deux éléments présentant des défauts de sens opposés. Les formes sont étudiées afin que l'aberration chromatique propre à une lentille soit contrebalancée par celle de l'autre. De ce fait, l'aberration chromatique est annulée pour une paire de longueurs d'onde et est peut être très réduite pour le reste du spectre1.

  Le plus souvent, la puissance positive de la lentille en verre crown est sensiblement supérieure à celle négative de la lentille en verre flint. Le doublet forme une lentille de puissance légèrement positive, mais améliore la focalisation des faisceaux de longueurs d'onde différentes. Des doublets négatifs, dont la puissance négative de l'une des lentilles prédomine, peuvent être également réalisés.

Le type d'achromat le plus couramment utilisé est un doublet constitué6 :

    - d'une lentille convexe en verre crown17
    - et d'une lentille concave en verre flint18.

La focale d'un doublet achromatique au centre des deux longueurs d'onde corrigées n'est différente que d'un facteur 5×10-4 là où une lentille simple peut voir sa différence de focale approcher le facteur 200×10-4. Un doublet achromatique est classiquement utilisé pour des ouvertures allant jusqu'à f/4 et pour des angles de champs de quelques degrés seulement.


Doublets: jusqu'à f/4.5 et 1°
Triplets: jusqu'à f/3 et 15° à 50°
Tessar: jusqu'à f/5 et 40°

...


Wiki



...




Edmund Optics


...


Vendeurs




Lentille de tube pour Olympus


... 

39.5+0$

Diam=26mm, 1 doublet (voir eMail vers 10dec2015)


2- Triplets

...

Triplet de Cooke




Cooke.png

Wiki: Le triplet de Cooke est composé d'une lentille divergente de verre flint située entre deux lentilles convergentes de verre crown. C'est une combinaison optique qui permet de corriger correctement les sept principales aberrations de Seidel sur un champ assez largeN 1. Le principe du design de cette combinaison repose sur la correction de la courbure de Petzval par l'alternance entre des lentilles convergente et divergente suffisamment espacées ainsi que sur la symétrie autour d'un diaphragme central qui permet de contrôler les aberrations d'ordre impair (c'est-à-dire la coma, la distorsion et l'aberration chromatique transverse)3.

  La combinaison en elle-même est aisée à analyser en première approche car il est possible de raisonner comme si l'on avait des lentilles minces3. La lentille centrale, divergente doit nécessairement être fortement dispersive pour compenser la dispersion plus faible des deux lentilles convergentes, il faut donc choisir un verre flint à constringence suffisamment basse4.

  Malgré la suppression ou la réduction drastique de la plupart des aberrations du troisième ordre, la présence d'aberration du cinquième ordre limite l'ouverture de ce type d'objectifs à F/3,54.

  Cet objectif représente la limite des objectifs qu'il est possible de calculer analytiquement, toute combinaison plus complexe nécessite des outils de calcul optique plus poussés4. 

...


Triplet de bijoutier


Voir triplet de Hasting
...



Triplet apochromatique



Un objectif apochromatique ou apochromat est une version améliorée du doublet achromatique (ou achromat) pour assurer la correction des aberrations chromatique et sphérique.

L'achromat se limite à la correction des distances focales de deux faisceaux de longueurs d'onde différentes (généralement rouge et bleue). L'apochromat permet de corriger les distances focales de trois longueurs d'onde différentes1. La dispersion résiduelle des couleurs est moindre que celle produite par un achromat, à ouverture et distance focale équivalentes. L'apochromat permet aussi de corriger les aberrations sphériques sur deux longueurs d'onde, contre une longueur d'onde avec l'achromat.
Apochromat_2.svg.png  
L'apochromat est un assemblage de 3 lentilles permettant de corriger les trajectoires de 3 faisceaux de longueurs d'onde différentes

La fabrication d'un apochromat requiert des verres optiques d'une constringence particulière pour parvenir à ce résultat. On utilise généralement des verres crown & fluorine. Entre les lentilles, on insère également des liquides transparents et présentant des propriétés de dispersion exceptionnelles. L'influence de la température sur les indices de réfraction et la dispersion doit être soigneusement prise en compte dans la conception des apochromats pour garantir une performance optimale.

Triplet_00.jpg

...




Raynox DCR-150 (208mm)



LeNat Jojm: En ce qui concerne les lentilles de tube, parmi les meilleurs rapports qualité/prix, il y a les bonnettes Raynox, DCR 150 (4,8 dioptries, focale: 208 mm) et DCR 250 (8 dioptries, focale: 125mm)

LeNat /Fredlab
Dans un autre forum, Photomacrography.net, il y a un topic où quatre lentilles de tube sont comparées : une Mitutoyo (le prix est sans doute indécent), la Raynox DCR-150 inversée, la Nikon CFI et une Thorlabs ITL 200, le tout avec un Mitutoyo (une autre référence en matière de stacking) ou du Nikon CFI + Nikon D800E au cucul
http://www.photomacrography.net/forum/viewtopic.php?t=23898&highlight=thorlabs+itl+200

La Raynox semble la meilleure... surtout si on rajoute son prix modeste.

Pour monter la Raynox en inversé, ça ne se fait pas "simplement"
Voilà les références de bagues (ebay est ton ami)
Capture d’écran 2016-01-13 à 23.07.28.pngCapture_2016-01-13 à 23.07.28.png

Capture d’écran 2016-01-13 à 23.07.28.png

Caractéristiques :
- Diamètre de fil : 43 mm
- Poids : 50 g
- Couleur : Noir

65+0€ ASdiscount



Raynox DCR-250 (125mm)


Avec un adaptateur spécial SNAP-ON on peut fixer le convertisseur à tous les appareils photo et caméras avec un diamètre de fil auprès de l’objectif ou du cylindre de 52mm à 67mm. 

FredLab: C'est un produit intéressant, à préférer à la DCR 150.
A mettre sur un téléobjectif pour de plus forts rapports macro (au moins 100 mm)

LeNat Jojm: En ce qui concerne les lentilles de tube, parmi les meilleurs rapports qualité/prix, il y a les bonnettes Raynox, DCR 150 (4,8 dioptries, focale: 208 mm) et DCR 250 (8 dioptries, focale: 125mm)

Amazon 53 euros

eBay 60+7€ ; 60.5+0€ chez  Mike's Photo Acces


SKU     DCR-250   Professional Photo    75+6$ ; 62+17$ chez VIDEO CAMERA CENTER
Lens construction     2G/3E, made of optical glass lenses, all surfaces fully coated.
Front filter size         49mm
Rear threads size      43mm
 
RAYNOX DCR-250 lens includes a snap-on universal mount suitable for 52mm to 67mm filter size. DCR-250 Super Macro lens obtains the maximum macro magnification power when set at the most telephoto position of zoom lens. The lens is made of high index optical glass elements that produce rich and razor sharp image.


Tests sur Macrophotography

...



Raynox MSN202


Bof?

85+0€ ASdiscount ...

Caractéristiques :
- Diamètre de fil : 37 mm
- Capacité du zoom : 12x - 20x
- Agrandissement : 25-Diopter
- Lentille de couleur : Noir
- Poids : 60 g


yyy


...


3- Triplet de Hasting ou Steinheil

Le meilleur rapport qualité/prix est le BelOMO 10x (achat en Ukraine, environ 20€)

http://www.eckop.com/html/advanced_magnifying_glasses.html  *** (quote ci-dessous)

  To understand the need for advanced magnifying glasses, we need to discuss the limitations of simple magnifiers. The critical piece of knowledge is that a magnifying glass with perfectly made spherical surfaces does not form a perfect image. Understanding the reason for this requires an understanding of aberrations, which is an advanced topic. For now, I'll just point out the fact.

  Another important factor in our understanding is the resolution of the human eye. At the accepted minimum distance for focus, 250 mm (10"), the eye can resolve about 40 microns (0.0015"). For a magnifier, to be useful, it must give us better resolution than that. More specifically, a magnifying glass should improve our ability to resolve detail by an amount equal to the magnification. Putting numbers to this, a 2X magnifier must give us resolution of 20 microns (40 microns / 2), a 5X magnifier must give us 8 micron resolution (40 microns / 5), and a 10X magnifier must give us 4 microns (40 microns / 10).

  A simple 2X magnifier (an equi-convex lens) is able to resolve 12 microns, so it does indeed help. However, a 5X simple magnifier is also limited to 12 micron resolution. Using the rule in the last paragraph, a 5X magnifier should give us 8 micron resolution. This means that a simple magnifying glass is limited to about 4X. After that, it does not help us see finer detail.

  The next step up in complexity for magnifying glasses is an achromatic doublet. This type of lens is made of two different kinds of glass, crown glass and flint glass. Window glass is a type of crown glass, and fine crystal is an example of flint glass. By gluing together one piece of each type of glass, with the right curvatures, a greatly improved magnifying glass can be made. Achromatic doublets can give 0.8 micron resolution at 5X and 1.4 micron resolution at 10X, making them useful for both of these magnifications. However, there is one problem with achromatic doublets as magnifiers: they work well with the crown glass toward the eye, but not in reverse. This means that you have to be careful how you hold them for them to work properly.

  The symmetry problem can be solved by making a sandwich with three pieces of glass. Either flint glass on the outside and crown in the middle or the other way around could work, but putting the flint on the outside gives much better resolution. This type of magnifier is called a Hastings or Steinheil magnifier, after the inventors. It is capable of 1.8 micron resolution at 5X and 1 micron resolution at 10X, making it useful for both of these magnifications.

Here are pictures of the two triplet magnifiers:

HastingsMagnifier.png    SteinheilMagnifier.png
          Hastings Magnifier               Steinheil Magnifier         


  Both of the pictured magnifiers have a focal length of 12.5 mm (1/2") so they give 20X magnification. Although they look similar, the thicker Steinheil offers resolution beyond what the eye can perceive, while the Hastings triplet has a spot size of about 3 microns. These designs are taken from the Edmund Optics catalog, and unmounted lenses are available for purchase here (Steinheil) and here (Hastings) Edmund Optics Inc. kindly provides the lens prescriptions so an optical engineer can evaluate the performance. To calculate the resolution, I assumed that the eye was placed 20 mm from the lens and the pupil size was 3 mm diameter, which is a reasonable estimate for a well-lit room. For the experts reading this page I should note that the diffraction limit is about 2 microns for this setup. This is the same as the eye's resolution, so you end up with 2 micron resolution at 20X with the Steinheil either way.

  One final note is that the resolution of the Steinheil falls off much more quickly than the Hastings as you move away from the center of the object. For this reason, the performance of a 20X Steinheil is worse than a similar Hastings toward the edges of any object larger than about 1.5 mm (1/16") diameter. At 10X the Hastings gives acceptable resolution over a 5 mm (1/5") diameter while the Steinheil is better out to almost 6 mm (1/4"). The bottom line is that I'd buy a Steinheil for 20X, but either is acceptable at 10X. If you need more magnification than that, you need a microscope.
ref  http://www.eckop.com/html/advanced_magnifying_glasses.html

Notes sur ce texte:

Grossissement Accuité oeil 
(à 25cm)
Loupe parfaite
Possibilités
loupe simple µm
Doublet
(attention
au sens)
Triplet
Hasting
Triplet
Steinheil
Champ net
Hasting
Champ net
Steinheil
Oeil nu 40 µm - - - - - -
2x 20 µm 12 µm - - - - -
5x 8 µm 12 µm 0.8 µm 1.8 µm 1.8 µm - -
10x 4 µm 12 µm 1.4 µm 1.0 µm 1.0 µm 5 mm? 6 mm?
20x 2 µm 12 µm - 3 µm <2 µm - -
ref


Achats




MTF-399.jpg
45-399 Steinheil  Loupe 13.9x bizarre... 5x?

MTF-673.jpg
47-673 Steinheil  Loupe 20x

MTF-675.jpg
47-675 Steinheil   Loupe 10x

(pas de courbes pour les Hastings)

4- Planar

Wiki
  Le Planar est un objectif conçu en 1896 par Paul Rudolph pour la société Carl Zeiss. La version originale était composée de six lentilles disposées symétriquement.
  Bien que très piqué, cette optique était vulnérable au flare en raison de l'importante surface cumulée des lentilles. On pouvait lui préférer le Tessar, composé de quatre lentilles et qui délivrait des images de qualité légèrement inférieure mais plus contrastées, avant le développement de traitements anti-reflets, dans les années 1950, qui permirent de réduire efficacement le flare. Le Planar devint alors une optique de choix pour les focales longues et moyennes montées sur des boîtiers petit et moyen format

...

Planar.jpg

...  dont le très répandu Planar." Cette formule, imaginée en 1896 par Paul Rudolph pour Carl Zeiss, est de type double-gauss où deux groupes de lentilles identiques (ou presque) sont symétriques par rapport au centre optique de l'objectif. "Le Planar est un dessin pratique par sa simplicité de mise en œuvre et ses excellents résultats optiques. Il permet d'obtenir facilement un objectif à grande ouverture. Par contre, il a deux défauts : parce que la symétrie est essentielle, toutes les lentilles doivent bouger simultanément lorsque l'on fait la mise au point. Ensuite, il a tendance à garder prisonniers les rayons parasites." C'est pourtant cette formule qu'ont retenue Carl Zeiss et Leica pour leur Planar 50 f/2 et Summicron-M 50 f/2 respectifs, tous deux en monture M.    ref

...


xxx


...


5- Sonnar

Wiki
...

Sonnar.jpg

  "Pour les raisons évoquées, j'ai préféré partir sur un design Sonnar, dérivé de l'Ernostar" également développé à l'origine pour Carl Zeiss, mais en 1930 et par Ludwig Bertele. Il ne s'agit plus d'un double-Gauss mais d'un développement du triplet de Cooke qui permet d'obtenir une luminosité encore plus importante, critère essentiel au début du XXe siècle où la sensibilité des films était encore très basse. Les objectifs pourvus de cette formule ont permis à Carl Zeiss de dominer Leica pendant toute la première partie du XXe siècle, jusqu'à ce que la Seconde Guerre mondiale et l'invasion des usines par l'armée russe s'en mêlent. Ils font, aujourd'hui encore, le bonheur des heureux propriétaires de Jupiter 8, des Sonnar originels et du magnifique Sonnar ZM 50mm f/1.5.

  Le Sonnar autorise une mise au point interne [NDLR : l'objectif ne change pas de taille pendant la mise au point, ce qui est à la fois bénéfique pour la construction et l'endurance] et redirige naturellement les rayons parasites vers l'extérieur, ce qui permet d'obtenir un meilleur micro-contraste et une meilleure définition. Le seul problème du Sonnar, c'est qu'il ne se prête pas aux longs tirages optiques des reflex [NDLR : souvent supérieur à 40 mm], mais ce n'est pas très grave, puisque la monture E de notre système d'hybrides à objectifs interchangeables a un tirage mécanique de 18 mm." Ce choix, associé à un gros travail d'optimisation, permet aujourd'hui au Sonnar T* FE 55 mm f/1.8 ZA de faire jeu égal avec le Zeiss Otus 55mm f/1.4 que nous avons testé — et qui nous a frustrés, verdict confirmé par DxO —, tout en étant à la fois moins lourd, plus maniable, moins onéreux et à mise au point automatique, mais pour le coup uniquement disponible en monture E et 1/2 diaphragme moins lumineux.

...


xxx


...


6- Notes sur les optiques photo



Analyse des optiques par Pierre Toscani


...


Objectifs anciens


...


Optique lecteur CD


Pourtant, en 1976, Andor A. Fleischman, travaillant pour Bell et Howell, publia un calcul d’objectif monochromatique de courte focale, ouvrant à f/1,11 avec un angle de champ de 5° environ, atteignant la diffraction  [32] pour une focale d’environ 7,5mm, et destiné aux lecteurs de disque CD. Comme les lasers sont strictement monochromatiques par nature, l’objectif est construit avec un seul type de verre  [33] .
Voir http://dioptrique.info/base/complements/petzval/petzval13.HTM

...



7- Notes sur l'optique:  MTF, PSF


PSF



Voir chapitre sur PSF  D:\Dropbox\Doc\Microscopie\StackingAF\PSF\_PSF.php     D:\Dropbox\Doc\Microscopie\StackingAF\PSF


MTF



Voir http://www.eckop.com/html/mtf.html  Mtf théorique, sur l'axe, à 14° et à 20°

Impact de la mise au point (defocus):

http://eckop.com/optics/understanding-your-optical-engineer/through-focus-mtf/     http://legault.perso.sfr.fr/collim_fr.html

Note de RjLittlefield

Ref
Line resolution
is the ability to separate or recognize the elements of a pattern of alternating high and low brightness parallel lines. An optical system is a low-pass filter, in that it cannot transmit information at a spatial frequency higher than the cutoff frequency, given (in cycles per unit length) by

        Equation (4.6):             nu_0 = (2*NA)/lambda = 1/(lambda*f-number)

This frequency corresponds to a line spacing equal to the Sparrow criterion in Eq. (4.3). It is an absolute cutoff, with zero contrast between the light and dark lines in the image.
...
The modulation transfer function (MTF) describes the way that the optical system transfers contrast or modulation from object to image, as a function of spatial frequency. The modulation is defined as

         Equation (4.8 ):            M = (max-min)/(max+min)

where max and min are, respectively, the maximum and minimum values of brightness (in the object) or illumination (in the image) and the object is a pattern of parallel lines whose brightness varies according to a sine function. The modulation transfer factor for a specific frequency is the ratio of the modulation in the image to that in the object, or

         Equation (4.9)            MTF = M_i / M_o

For a perfect optical system the modulation transfer function is given by

         Equation (4.10):         MTF(nu) = 2/pi * (phi - cos(phi)*sin(phi))

and phi is defined as

         Equation (4.11):         phi = arccos((lambda*nu)/(2*NA))

where nu is the spatial frequency, lambda is the wavelength, and NA = n sin u is the numerical aperture. Note that the term within parentheses in Eq (4.11), being a cosine, cannot exceed unity; this then is the source of Eq. (4.6) for the cutoff frequency nu_0.


Se faire un relais

Voir le livre http://ebookbrowse.com/practical-optical-system-layout-and-use-of-stock-lenses-pdf-d132673438
ou ici Practical Optical System Layout- And Use of Stock Lenses.pdf



Exemple sur plan apo

Maraussan:
Les ULWD souffrent d'un problème d'ouverture, donc de définition maximale.
Certains se battent afin de conserver une très bonne définition, tout en ayant une WD d'enfer.
Si pour un client, la WD est le principal problème (ne pouvant pas par exemple enfoncer une optique standard parmi des composants implantés sur un circuit imprimé CMS), Mitutoyo est en effet là bien placé, c'est son domaine depuis des décennies.

Mais c'est payer fort cher cette foutue WD, qui dans le cas de macrophoto, n'est peut-être pas le premier paramètre.

Je radote, mais une optique 10X Nikon PlanFluotar présente une WD de plus de 17mm, ce qui est déjà très exceptionnel, et une définition à tomber à la renverse sur les meilleurs full-frame actuels. Et pour un prix bien inférieur aux optiques Edmund EO.

Macrophotography: The wavefront error due to spherical aberration goes as the fourth power of the aperture size



Mesurer la FTM


MTF Slant edge ...


Voir http://www.eckop.com/html/mtf.html  Mtf théorique, sur l'axe, à 14° et à 20°

Impact de la mise au point (defocus): http://www.eckop.com/html/through_focus_mtf.html
    http://legault.perso.sfr.fr/collim_fr.html


Autre méthode de mesure de FTM


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MTF Testing      ref http://eckop.com/optical-testing/mtf-testing/

  The best way to determine the resolution of an optical system is to test it directly, through MTF testing.  One can purchase expensive MTF testers or pay someone to do the testing, but we like cost effective methods.

  Let’s start with the theory behind MTF testing.  The basic idea is that the MTF of an optical system is a slice through the Fourier transform of the point spread function.  Too much jargon?  OK, let’s break it down.  If you have not yet learned about MTF, please read our page on MTF and then come back.  Next, a Fourier transform is a somewhat complicated mathematical operation.  When performed by a computer, it is typically called an FFT (fast Fourier transform).  Finally, the point spread function is just the image of a point source (like a star) formed by the lens.  So all we have to do to measure MTF is take a high resolution picture of the image of a point source, take a cross-section of it (horizontal or vertical to make it easy) and have a computer do an FFT.

  The next problem is how to do this cost effectively.  Have you heard about the Raspberry Pi educational computer?  You can purchase one for $35 and add a camera for another $30.  Even with the SD card, wireless network adaptor and so on, your investment should be under $100.  Unless you already have to parts handy, it will probably cost more for an optical rail and the parts to hold the lens, camera and point source than it does for the camera to do the job.  The Raspberry Pi camera has 1.4 micron pixels, so it has enough resolution to test up to 180 cy/mm, which is plenty for most lenses.  All you have to do is remove the lens from the camera (just as you would do for the resolution chart tester) and figure out how to hold the camera and Pi.  We built a custom holder with an M4 thread for mounting to a post.  We made a few spares, so if you are interested in pursuing this, feel free to ask if we have one left.  The price is $50, including screws and standoffs.  Here is a picture of our setup:

                    MTF_Tester_Overview-300x161.png
                                Pi Camera MTF Tester

  The simplest possible point source is a laser diode module.  You can buy an inexpensive one with a driver circuit on ebay for less than $10.  High power is undesirable and may damage the camera; 5mW is plenty.  I power my laser diode with a lab power supply, but you can run the module off of batteries.  One thing to verify before you buy is whether you can remove the collimating lens from the module – you’ll need to do this for a point source.  If your lens needs to be tested with collimated light, you’re better off buying a high quality collimating lens from a supplier like Edmund Optical, Thorlabs or Newport.  Just make sure the lens diameter is larger than the entrance pupil of the lens you’re testing.  One problem with lasers is that they emit coherent light, which causes problems if you want to measure incoherent (normal) MTF.  The solution to this is to limit the current to the laser diode so it is below threshold and emits spontaneous (incoherent) light rather than stimulated (coherent) light.

  If you want to measure lenses with high MTF, a bare laser diode module might not be enough.  They tend to be expensive, but a spatial filter will refocus the laser through a pinhole and assure you of a high quality point source.  If you want to know what size pinhole to use for the spatial filter, the diameter should be

               D = 2.44 lambda F/#

where lambda is the wavelength of the laser and F/# is the F/# of the beam coming out of the spatial filter.

.


MTF image défocalisée


.

ref   

.



Qualité informationnelle


Il est possible d'utiliser les optiques dans des conditions décalées par rapport aux conditions maximales. Il est alors possible d'obtenir plus d'informations... Utiliser par ex un 20x comme un 15x (voire 10x) comme la luminosité du 20x est plus grande, malgré une dégradation, il offre plus qu'un 10x !

Resolution_01_t.jpg

ref

Resolution_02_t.jpg

Voir aussi les idées de Tempo sur le calcul de la LT en fonction du capteur disponible...


xxx


...


xxx


...


8- Relais optiques

Se faire un relais

Voir le livre http://ebookbrowse.com/practical-optical-system-layout-and-use-of-stock-lenses-pdf-d132673438
ou ici E:\FTP_Pichotjm\Doc\Optique\Practical Optical System Layout- And Use of Stock Lenses.pdf

...


Usage actuel des relais


.

Maraussan:
  La réalité en milieu professionnel est peut-être plus complexe, la photo plein champ est très peu utilisée, c'est même une exception. Il s'agit d'enregistrer et de discermer des détails peu (voir pas) visibles à l'oeil nu, y compris avec des têtes au rapport 1.5x et des oculaires 15x.
  A titre d'exemple, des projectifs de 0.3x à 2x (voir 4x) sont couplés aux capteurs actuels en monture C, selon la spécialité.
Ce qui reviendrait à utiliser des projectifs de 40x approximativement sur capteurs plein format si ceux-ci devaient être mis en œuvre !
C'est pas viable...
... et ce qui explique pourquoi tant chez Zeiss, Leica, Olympus, Nikon, et les Chinois, personne ne sort pour l'instant des très petits formats de capteurs, avec photosites les plus petits possibles. Les quelques amateurs en COI ne représentent aucun marché. Cela évoluera peut-être..

.


xxx


...



9- Lentille de tube

...


Principe


...


Lentilles fonction du format des capteurs


Il faut environ 300 mmEq (si LT 200)

Mais il y a probablement un impact en ce qui concerne l'ouverture de la LT. (à vérifier)

Pour un FF, il faut un 300mm et comme la capture des rayons se fait sur environ 30mm de diamètre, une ouverture de f:d=10 suffit

Pour un format 4/3, on aura une focale réelle de 150 mm avec toujours une capture sur 30 mm. Le f/d double: f:d=5

Pour un format 1/2.3" ... f/d:2.8 ??? (à calculer)

Il faut remarquer qu'on peut toujours rapprocher la LT de l'objectif. Ceci permet d'accepter des LT simples, mais au détriment de l'espace disponible pour insérer des éléments episcopiques. (mais est-ce vraiment une contrainte?)


Thorlabs


Features    ref  thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=5834

    *True Imaging Lens for Forming a Well-Corrected Infinity Optical System
    *Apochromatically Corrected for Lateral and Axial Chromatic Aberration Across the Field of View
    *Better Overall Aberration Correction than a Standard Achromat

The ITL200 is an infinity-corrected tube lens designed for use with Plan Fluorite Visible Imaging Objectives, specifically our line of Nikon objectives. The tube lens has an effective focal length of 200 mm and is ideal for applications such as imaging onto a CCD camera. The lens features an apochromatic design consisting of two doublet lenses to correct lateral and axial chromatic aberration across the entire field of view in the visible range. The lens will have better overall aberration correction than a standard achromat, especially off axis. The lens also has diffraction-limited performance to field number 25 for visible wavelengths. The lens is AR coated to improve performance for visible wavelengths; please see the Specs tab for a plot of the transmission. For those interested in building their own tube lens with a focal length of 180 mm, we also carry Ø2" AR-coated achromatic doublets, specifically AC508-180-A and AC508-180-A-ML.

Infinity-Corrected_Tube_Lens_D1-370.gif    5834_TubeLens_2.jpg

An objective lens creates an image of an object at infinity; put another way, the objective forms parallel bundles of light rays for each position on the object.The tube lens is designed to refocus these parallel bundles onto the active area of a detector, as illustrated in the diagram to the right. In the diagram, the blue rays originate from the object on the optical axis, while the red rays originate off-axis. Since the rays from the objective are in parallel bundles, the tube lens can be located anywhere from 70 to 170 mm from the shoulder of the objective for best results. If the lens is closer than 70 mm, the image may suffer from aberrations, and if the tube lens is further away than 170 mm, the scan lens will be overfilled.

The ITL200 tube lens can also be paired with the CLS-SL Visible Scan Lens. In this configuration, the tube lens will relay the scan plane of a laser scanning imaging system to the back aperture of the imaging objective.

The M38 x 0.5 external thread on the ITL200 can be easily converted to SM2 (2.035"-40) threading using the SM2A20 adapter, which enables the construction of an optical system consisting of a scan lens and a tube lens using Thorlabs' standard SM2 lens tube components.    405€

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Manufacturer Tube Lens
Focal Length
(Millimeters)
Parfocal Distance
(Millimeters)
Thread Type
Leica 200 45 M25
Nikon 200 60 M25
Olympus 180 45 RMS
Zeiss 165 45 RMS
Mitutoyo 200 95 M26

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Positionnement de la lentille

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LeNat   /Fred   Le diamètre mini de la lentille peut se calculer. J'ai trouvé ça en grattant ce soir devant les réunions habituelles...

Dmin = Dcondenseur objectif + (distance entre les lentille x champ observé)/ distance de travail.

Appliquons :

x10 avec WD de 33 mm et distance de 50 mm       Dmin = 22 mm + ( 50 mm x 3 mm)/33 mm = 26 mm

x10 avec WD de 33mm et distance de 100 mm      Dmin = 31 mm

x10 avec WD de 33 mm et distance de 150 mm     D min = 36 mm

A étudier...

Avec le 2x, WD = 33 mm et condenseur de 14 mm on trouve que pour 5 cm on a Dmin=34 mm.... Donc avec un 2x on ne peut vraiment pas jouer sur les distances !

Le vignettage est rapide !!!!

Le 10x est plus souple....

Mon 5x est royal avec sa WD de 45 mm...

JMP:  Dcondenseur objectif est le diamètre de sortie de l'objectif.  Difficile à évaluer...

Using Tube Lenses with Infinity Corrected Objectives


  In order to create an image with an infinity corrected objective, a tube lens must be used to focus the image. One advantage to using an infinity corrected objective with a tube lens is that there can be a space between the objective and tube lens. The space allows additional optical components to be inserted into the system, such as optical filters or beamsplitters. The distance between the objective and the tube lens (L) can be varied, but this will affect the image field diameter (∅). Equations 1 and 2 are approximation formulas to determine the relation between ∅ and L.

Eq_01.jpg
    Equations 1 & 2

Where,
    ∅1 (mm) is the exit pupil diameter of the objective
    ∅2 (mm) is the entrance pupil of the tube lens
    ∅   (mm) image field   (jmp: cette ligne provient d'une doc Mitutoyo)
    F1 (mm) is the focal length of the objective
    F2 (mm) is the focal length of the tube lens
    NA is the Numerical Aperture of the objective


Application Example


Question: Using an M Plan APO 10X objective (#46-144), MT-1 tube lens (#54-774), and a 2/3” sensor camera, what is the maximum spacing between the tube lens and objective without vignetting?

Answer: The focal length of the objective (F1) is 20mm and NA is 0.28, so the exit pupil diameter can be calculated:

 Phi1=2 F1 NA= 2 LT/M NA= 2 * 200mm:10x * NA Eq_02.jpg
       equation 3

A 2/3” image sensor features an 11mm diagonal, therefore ∅ needs to be at least 11mm. The focal length of the MT-1 tube lens is 200mm and the entrance pupil diameter is 24mm. Therefore,

Eq_04.jpg
       equation 4

As long as the spacing between the tube lens and objective is less than 232.7mm, there will be no vignetting.    ref Edmund Optics

Voir calculateur: ProfondeurChamp.xls et Doc\StackingAF\PSF.xls

Voir aussi les idées de Tempo sur
- le calcul de la LT en fonction du capteur disponible
- Le calcul de la distance entre objectifs et LT (en fonction du grandissement)
- ...


10- Compléments optiques

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Réducteur de focale (relais, ...)


Permet d'utiliser des optiques FF sur des Nex ou 4/3: diminue la focale, et augmente la luminosité.

A new Type of Optical Attachement for Increasing the Speed of Photographic Lenses: pdf ou copie  Speed_Booster_White_Paper.pdf

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Metabones Speed Booster : réducteur de focale      Matériel      16/01/2013 | Franck Mée
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                                       arton7679-0f468.jpg

Voici le premier réducteur de focale permettant de récupérer le champ d’origine d’un grand-angle d’appareil 24 x 36 mm sur un appareil APS — et de gagner en luminosité au passage.

Metabones présente le Speed Booster. Il permet d’utiliser des objectifs de reflex 24 x 36 mm sur des compacts à objectifs interchangeables (COI) sans perdre d’angle de champ et en gagnant en luminosité.
                         speed_booster_photo-48583.jpg
Le doubleur de focale est connu de longue date : monté entre un reflex et un objectif, il permet par exemple de transformer un courant 70-200 mm en un plus spécialisé 140-400 mm, propice à la chasse photographique. Son principal inconvénient est également bien connu : l’ouverture réelle de l’objectif ne changeant pas, l’ouverture photographique (le "nombre F") est réduite de deux valeurs et votre 70-200 f/4 n’ouvre plus qu’à f/8, perdant au passage la plupart des systèmes autofocus (les systèmes à corrélation de phase, ordinaires sur les reflex, n’aiment généralement pas dépasser f/5,6).
 
L’inverse : le réducteur de focale

 
À l’inverse, serait-il possible de réduire la focale pour gagner en luminosité ? Oui, c’est même courant sur les télescopes. Mais sur les reflex, deux obstacles viennent compliquer la donne : d’une part, la distance de projection est diminuée et le convertisseur devrait rentrer dans l’appareil photo ; d’autre part, le cercle d’image est réduit et un objectif prévu pour le 24 x 36 mm se met à vignetter brutalement.

                    speed_booster_24x36-apsc-8bc92.jpg
Le Speed Booster compresse le cercle d’un objectif 24 x 36 vers un format APS. Document Metabones.

Pour Metabones et l’opticien Brian Caldwell, la solution est venue des COI. Ceux-ci ont deux avantages : un tirage plus court (environ 16 mm pour les NEX et 20 mm pour les Micro 4/3) permettant d’approcher le convertisseur suffisamment, et un capteur plus petit intégré dans le cercle d’image réduit.

Habitué des adaptateurs mécaniques, permettant le montage d’objectifs de reflex ou de télémétriques sur des COI, Metabones lance donc le premier adaptateur avec convertisseur grand-angle intégré, le Speed Booster. Celui-ci comporte quatre lentilles en quatre groupes pour un grossissement de 0,71x : monté sur un standard 50 mm f/1,8, celui-ci forme donc un montage optique de 35 mm f/1,3. Sur un capteur APS-C, l’ensemble cadre comme un 55 mm mais, comme d’habitude, garde sa luminosité : le standard reste un standard, mais gagne ainsi 1 IL — pour simplifier, on peut dire que l’image et toute la lumière qui devaient arriver sur une surface de 24 x 36 mm sont compressées, pour tenir sur 17 x 25 mm, illuminant d’autant plus fort le capteur.

Moins courant mais plus spectaculaire, un 50 mm à f/1,2, comme on en trouve notamment chez Canon pour moins de 2 000 €, passe à f/0,9, comme le mythique Noctilux à 8 000 € !
 
Une gamme variée à venir

Le premier adaptateur commercialisé permet le montage d’objectifs Canon EF (mais pas EF-S, dont le cercle d’image est déjà réduit) sur un Sony NEX. Il supporte le contrôle de la stabilisation, de l’ouverture, des données Exif et de l’autofocus, avec certaines limitations tout de même — l’autofocus est notamment qualifié de « décevant pour la plupart des amateurs » par Metabones, et son fonctionnement n’est pas garanti pour les objectifs produits avant 2006. Il coûtera 600 $, frais de port non compris, et devrait être disponible dès la fin du mois.
 
                       speed_booster_apsc-micro-43-3d882.jpg
Un objectif au format APS-C peut encore être utilisé sur un capteur 4/3. Document Metabones.

D’autres adaptateurs sont prévus, pour utiliser les objectifs Nikon F, Leica R ou encore Contax sur des COI Sony, Micro 4/3 et Fujifilm. Le cas des Micro 4/3 est intéressant : leur capteur étant encore plus petit que les APS-C (13,5 x 17 mm au lieu de 16 x 24 mm environ), il devrait être possible de monter des objectifs prévus pour ce format, comme les Nikon DX, en conservant un coefficient de conversion de l’ordre de 1,5.

Metabones_01              Metabones_01.jpg



(emulates full frame, multiplies focal length by 0.72x, adds one f-stop of light)

The Lens Turbo adapter allows using lenses that cover full frame and getting their full potential on APS-C cameras with E-mount. The benefit is that your 50mm lens will still be around 50mm on your camera (it will not be the equivalent of 75mm for full frame), you will also be gaining 1 f-stop of light while using the adapter.

The adapters are sturdy and well made.

Requirements:
1) Used lenses must cover full frame and have the Canon EF mount.
2) The camera must have Sony E-mount and a crop APS-C sensor. (The adapter will NOT cover full frame of Sony A7, A7R or A7s)

Adapter type:    Focus length reducer for mirrorless camera
Camera mount:    For Sony NEX camera: Canon EOS Lens
Optics:    4 elements in 4 groups (including 1 ED lens)
Aperture:    Increases light by 1 f-stop
Crop factor:    0.72x
Maximum format size of the camera:    APS-C (will not cover full frame cameras)
Format of the lenses: they need to cover full frame
Accessories:    Both side lens caps
mitakon_nex_canon_e.jpg

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Doubleur de focale


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Extendeur afocal


...



Conversion angle stéradian


 If the beam of light is a cone, its solid angle is given by

O = 2 pi sin² theta

where ? (theta) is the half-angle of the cone (angle between the center and the edge).  A hemisphere has a solid angle of 2 pi sr, and an F/1 cone (30° half angle) has a solid angle of pi/2 sr.


Formule.jpg

ref ??

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OptoTune


http://www.optotune.com/products/focus-tunable-lenses

Permet de faire du stacking en temps réel

http://www.optotune.com/images/products/Optotune%20EL-10-30.pdf

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yyy


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11- Divers

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Nettoyage des optiques


In using Collodion, simply remember the following guidelines:

1. Use only U.S.P. Collodion (cellulose nitrate in ether-methanol solution). It may be obtained from any drug store or pharmacy. Flexible Collodion should not be used.

2. Apply the Collodion by simply pouring, spraying, or laying it on with a camel's hair brush.

3. If the mirror or lens is in its cell, it may be necessary to make a dam of masking tape, cardboard or other material to prevent the collodion from seeping between glass and cell. If applied with a brush in thin coats, the dam may not be necessary.

4. Adding a layer of cheesecloth or surgical gauze while the Collodion is still wet will make it easier and simpler to peel the substance off in a single sheet when dried. For small optics, the gauze may not be necessary or desirable.

5. After application, let the Collodion dry before removal. Generally, telltale signs that it is ready for removal are slight shrinkage, and curling or lifting of the leading edges. At this stage, simply (slowly and carefully) peel it off in a single sheet, if possible. If patches remain, mop up carefully with masking tape.

6. Work in a well ventilated area (Collodion is ether-based). Also, gloves may be desirable for some.

7. Enjoy the cleanest optics you have ever seen!

(Note from Glenn Oclassen: You will probably need to have your druggist order your collodion supply from the manufacturer. Don't let him sell you flexible collodion, only plain Collodion USP. A 500 ml bottle cost me about $30 in July 1995)
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Bokeh


*** Voir http://www.bhphotovideo.com/explora/photography/tips-and-solutions/understanding-bokeh

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Defocus


ref  delta R/8 f²...

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12- Simulation géométrique


OptGeo


Simulateur géométrique pour Windows (compatible 8.1) ou linux 32/64bits. voir http://jeanmarie.biansan.free.fr/optgeo.html

Version essayée 2.23 installateuroptgeo2.23.exe ce qui a permis de créer une simulation de microscope (lentille +LT +capteur). Microscope_infini_01.opt (exemple d'un 10x)

Microscope_infini_01.jpg

Correct


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x- Lectures sur la PSF


xxx


http://www.imm.dtu.dk/~pcha/HNO/chap1.pdf

https://translate.google.com/translate?hl=fr&sl=en&tl=fr&u=http%3A%2F%2Fmathcs.emory.edu%2F~nagy%2FRestoreTools%2Findex.html&sandbox=1


https://files.onemolecule.group/PSF_Lab_Getting_Started.pdf

http://bigwww.epfl.ch/algorithms/psfgenerator/

http://bigwww.epfl.ch/deconvolution/deconvolutionlab2/

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x-

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xxx


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yyy


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