Feldlinse

Eine Feldlinse ist eine Linse mit positiver Brennweite oder eine Linsengruppe, die zwischen dem Objektiv und entweder der Bildebene oder dem Okular angebracht ist. Ihre Aufgabe besteht darin, Lichtstrahlen abzufangen, nachdem sie ein Zwischenbild geformt haben, und sie zur optischen Achse umzuleiten. Dadurch verändert sich der Konvergenzwinkel und die Größe des Lichtkegels, der die endgültige Bildebene erreicht. In vielen optischen Instrumenten ist dies unverzichtbar, um die Bildvergrößerung zu steuern, Aperturgröße zwischen Stufen anzupassen oder das Bild auf einen kleineren Detektor zu passen, als das Objektiv allein ermöglichen würde.

Feldlinsen finden sich am häufigsten in Mikroskopen, Beobachtungsfernrohren und Projektionssystemen. In einem Mikroskop sitzt eine Feldlinse im Revolver oder Tubus zwischen Objektiv und Okular oder manchmal als Teil einer Linsengruppe im Gehäuse selbst. In Projektionssystemen leiten Feldlinsen Licht von einem Kondensor durch ein kleines durchlässiges oder reflektierendes Element (wie ein LCD-Panel oder DMD-Chip) in die Projektionsoptik. Die Feldlinse muss präzise auf oder nahe der Zwischenbildebene positioniert sein, um wirksam zu sein, ohne Aberrationen oder Vignetierung am Feldrand einzuführen.

Auslastung und Ausfallarten

Feldlinsen tragen hohe optische Last, weil sie den kompletten Lichtkegel vom Objektiv ohne Strahlenschnitt aufnehmen müssen. In Projektionssystemen absorbieren sie erhebliche Wärmemengen von Halogen- oder LED-Quellen; unzureichender thermischer Kontakt oder schlechte Beschichtungen verursachen über Tausende von Betriebsstunden Zentrierungsfehler oder Beschichtungsverschleiß. In der Mikroskopie wird die Feldlinse der vollständigen numerischen Apertur des Objektivs ausgesetzt, daher führen Staub, Fingerabdrücke oder Pilzbefall auf ihren Oberflächen unmittelbar zu Bildkontrastverlust und sind weitaus deutlicher zu bemerken als auf Okularen.

Der Name spiegelt die Funktion wider: Die Linse steuert die effektive "Feldgröße" oder den Winkelumfang des Bildbündels, das weitergeleitet wird. Sie heißt nicht Relaislinse, weil Relaislinsen typischerweise ein Bild-zu-Bild-Konjugatenpaar über eine Distanz bilden; eine Feldlinse modifiziert einfach die Konvergenz von Licht, das bereits in Zwischenbild-Form vorliegt. In älteren Texten wurden Feldlinsen manchmal "Barlow-Linsen" genannt, wenn sie zur Bildverkleinerung verwendet wurden, obwohl dieser Begriff heute weniger gebräuchlich ist und sich spezifischer auf Zusatzlinsen für Teleskope bezieht.

Die Spezifikation einer Feldlinse umfasst ihre Brennweite (typischerweise 30, 200 mm in Mikroskopen, kürzer in Projektionssystemen), Apertur-Durchmesser, optisches Material (üblicherweise Borosilikat oder niedrigdispersives Glas) und Entspiegelung zur Minimierung von Rückreflexion ins Objektiv. Systeme, die für hohe numerische Apertur (NA 0,9 und höher) optimiert sind, verwenden oft asphärische Feldlinsen oder verkittete Doublets, um sphärische Aberration zu korrigieren und ebene Feldleistung über das gesamte Sichtfeld zu gewährleisten.