Bestes Bild nur mit Streuscheibe - wieso ?

Begonnen von Ulf Roth, März 27, 2015, 16:29:29 NACHMITTAGS

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Ulf Roth

Hallo,

habe mich etwas in die Technik des Mikroskops eingearbeitet und mein ca. 15 Jahre altes Mikroskop auf LED-Beleuchtung umgebaut. Dabei habe ich alles beachtet, wie unter dem "Pfad durch die Lichtmikroskopie" beschrieben: Also eine LED, darüber eine Kollektorlinse, dann kommt ein einschwenkbarer Halter für eine Filterscheibe, unmittelbar dahinter kommt die Aperturblende, darüber die Kondensorlinse, darüber der Objektträger. Das Licht aus der LED mit 5mm Linse ist nach der Kollektorlinse ziemlich parallel.

Funktioniert auch alles super, allerdings habe ich bei einem nahezu transparenten Objekt einen sehr hohen Kontrast. In vielen Experimenten habe ich nun herausgefunden, dass sich dieser hohe Kontrast mit Einlegen eines runden Stücks Pergamentpapiers in den Halter der Filterscheibe als Diffusorscheibe komplett beheben lässt. Ich erhalte ein sehr weiches Bild mit einer sehr hohen Auflösung. Eine Kontrasterhöhung kann ich nun wie üblich durch Zuziehen der Aperturblende errreichen. Warum geht es ohne die Diffusorscheibe nicht richtig?

Eine weitere Frage: Wenn ich die Kondensorlinse absenke, erhalte ich einen kleineren und helleren Lichkreis auf dem Objektträger. Wäre es nicht richtig, wenn sich beim Wechseln auf ein Objektiv mit höherer Vergrösserung auch die Kondensorlinse absenken würde? Denn ein Objektiv mit doppelter Vergrösserung "sieht" ja auch nur den halben Lichtkreis. Als Nebeneffekt müsste dann die Helligkeit im Okular auch bei einem Wechsel des Objektives annähernd konstant bleiben. Oder mache ich hier einen Denkfehler?

Ulf

Detlef Kramer

Hallo Ulf,

ich zumindest kann Dir die Fragen nicht erschöpfend beantworten, da ich Dein Mikroskop nicht kenne. Offenbar ist es nicht köhlerbar. Für den Kondensor gibt es in Bezug auf die optimale Auflösung nur eine mögliche Position: ganz oben, ca. 1 - 2 mm unter dem Objektträger. Ansonsten bin ich ratlos :'(

Gruß
Detlef
Dr. Detlef Kramer, gerne per DU

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Lupus

Hallo,

ZitatWarum geht es ohne die Diffusorscheibe nicht richtig?
wenn man im Beleuchtungsstrahlengang die bisherige Glühlampe durch eine LED ersetzt, muss diese auch ähnliche Eigenschaften hinsichlich Abstahlwinkel und Größe der Leuchtfläche haben, da Kollektor und Kondensor (bei einem guten Mikroskop) darauf optimiert sind. Vollkommen ungeeignet sind daher LEDs mit kombinierter Linse wie z.B. bei Taschenlampen-LEDs (auch wenn das hier im Forum immer wieder vorgeschlagen wird), die gebündeltes Licht abstrahlen und den Kollektor nicht ausleuchten. Das Pergamentpapier hebt großteils die Bündelung der LED auf, aber das und den damit verbundenen Lichtverlust kann man sich sparen wenn man eine LED mit ausreichender Fläche und ohne Optik verwendet.

Hubert

Ulf Roth

Zitat von: Lupus in März 27, 2015, 17:22:19 NACHMITTAGSwenn man im Beleuchtungsstrahlengang die bisherige Glühlampe durch eine LED ersetzt, muss diese auch ähnliche Eigenschaften hinsichlich Abstahlwinkel und Größe der Leuchtfläche haben ...

Leider habe ich wohl eine wichtige Informaton vergessen: das Mikroskop hat von Haus aus keine eigene Beleuchtung, sondern nur einen dreh- und schwenkbaren Spiegel. Aber auch hier war es schon so, dass ich ein gutes Bild nur durch diffuses Licht (z.B. hinter der Fensterscheibe) oder draussen bei bewölktem Himmel erzielen konnte. Sobald ich abends eine Lichtquelle aufgestellt habe und dieses Licht eingespiegelt habe, hatte ich damals schon dieses Problem mit dem hohen Kontrast. Ich habe damals schon ein Blatt Pergamentpapier als Diffusor in den Lichtweg gestellt, um ein weiches Bild zu erhalten.

Mikroskop ist ein MIC800 von Euromex Holland, das in der Version mit Spiegel nicht mehr erhältlich ist. Es ist bis auf die Beleuchtung baugleich mit diesem hier: http://www.euromex.com/de/katalog/euromex-c-reihe/681/euromex-monokulares-mikroskop-csl/3229/

Ulf

Carsten Wieczorrek

Hallo Ulf,

ich habe mein Mikroskop auch selber kostengünstig für 10 EUR auf LED umgerüstet. Eine möglicherweise entscheidende Frage wurde hier schon gestellt: Was für eine LED verwendest DU? Die darf keine eigene Linse haben. Sie muss also "oben flach" sein, der Emitter muss plan sein.

Carsten
Für's grobe : GSZ 1
Zum Durchsehen : Amplival Hellfeld, Dunkelfeld, INKO, Phasenkontrast
Zum Draufsehen : Vertival Hellfeld, Dunkelfeld
Zum Polarisieren : Amplival Pol u Auf-/Durchlicht
Für psychedelische Farben : Fluoval 2 Auflichtfluoreszenz
Für farbige Streifen : Epival Interphako

JB

#5
Zitat von: Ulf Roth in März 27, 2015, 16:29:29 NACHMITTAGS
Habe mich etwas in die Technik des Mikroskops eingearbeitet und mein ca. 15 Jahre altes Mikroskop auf LED-Beleuchtung umgebaut. Dabei habe ich alles beachtet, wie unter dem "Pfad durch die Lichtmikroskopie" beschrieben: Also eine LED, darüber eine Kollektorlinse, dann kommt ein einschwenkbarer Halter für eine Filterscheibe, unmittelbar dahinter kommt die Aperturblende, darüber die Kondensorlinse, darüber der Objektträger. Das Licht aus der LED mit 5mm Linse ist nach der Kollektorlinse ziemlich parallel.

Funktioniert auch alles super, allerdings habe ich bei einem nahezu transparenten Objekt einen sehr hohen Kontrast. In vielen Experimenten habe ich nun herausgefunden, dass sich dieser hohe Kontrast mit Einlegen eines runden Stücks Pergamentpapiers in den Halter der Filterscheibe als Diffusorscheibe komplett beheben lässt. Ich erhalte ein sehr weiches Bild mit einer sehr hohen Auflösung. Eine Kontrasterhöhung kann ich nun wie üblich durch Zuziehen der Aperturblende errreichen. Warum geht es ohne die Diffusorscheibe nicht richtig?

Falls der Kondensor wirklich auf den Spiegel abgestimmt ist, dann muss die Lichtquelle idealerweise ebenfalls weit vom Spiegel entfernt sein, um so zu wirken wie ein bewoelkter Himmel. Das ist z.B. mit einer Beistelleuchte moeglich (Lomo, Zeiss), mit der sich sogar Koehlerbeleuchtung realisieren laesst: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=8459.msg59189#msg59189  Auch bei diesen Beleuchtungen ist meist eine Mattschiebe (manchmal einschwenkbar) eingebaut.

Wird die LED sehr nahe an den Kondensor gebracht, funktioniert die Lichtquelle nicht mehr wie vorgesehen. Mit Mattscheibe oder Papier kann man sie homogener machen.


Zitat von: Ulf Roth in März 27, 2015, 16:29:29 NACHMITTAGS
Eine weitere Frage: Wenn ich die Kondensorlinse absenke, erhalte ich einen kleineren und helleren Lichkreis auf dem Objektträger. Wäre es nicht richtig, wenn sich beim Wechseln auf ein Objektiv mit höherer Vergrösserung auch die Kondensorlinse absenken würde? Denn ein Objektiv mit doppelter Vergrösserung "sieht" ja auch nur den halben Lichtkreis. Als Nebeneffekt müsste dann die Helligkeit im Okular auch bei einem Wechsel des Objektives annähernd konstant bleiben. Oder mache ich hier einen Denkfehler?

Wie Detlef schon sagte, die Frontlinse des Kondensors muss 1-2 mm unterhalb des Objekttraegers liegen, um Objektive mit hoher NA gut auszuleuchten. Sie koennen das selbst beobachten, indem Sie das Okular aus dem Tubus nehmen und sich die Rueckseite des Objektivs anschauen, verschiedene Objektive vergleichen, die Kondensorblende oeffnen und schliessen, bis Sie ein Gefuehl dafuer bekommen.

Mit einem pankratischen Kondensor koennte man es tatsaechlich erreichen, dass die Helligkeit im Okular auch bei einem Wechsel des Objektives annähernd konstant bleibt (Michel 1962 Die Mikrophotographie, 2. Aufl., p. 365ff). Mit einem einfachen Kondensor wie hier lohnt sich das ganze justieren nicht. Am besten ist es, die Beleuchtung fuer das am hoechsten vergroessernde Objektiv (40x, 100x?) zu optimieren und dann nicht wieder zu veraendern (mit Aussnahme der Kondensorblende natuerlich).

Beste Gruesse, Jon

Lupus

Hallo,

Zitatdas Mikroskop hat von Haus aus keine eigene Beleuchtung, sondern nur einen dreh- und schwenkbaren Spiegel.
dann sieht die Sache natürlich ganz anders aus, der Begriff Kollektorlinse hatte etwas in die Irre geführt da es nach Köhler-Beleuchtung klang. Nach der Beschreibung hat das Mikroskop nur einen einlinsigen Kondensor. Das setzt immer voraus dass eine diffuse, relativ großflächige Lichtquelle verwendet wird, also mit Mattscheibe. Im Idealfall sollte der Kondensor diese homogene Leuchtfläche etwas defokussiert in der Präparatebene abbilden.

Die Lage der Lichtquelle hängt von der Kondensorkonstuktion (Brennweite) ab, normalerweise sollte es genügen die Mattscheibe wenige Zentimeter entfernt vom Kondensor anzuordnen, wie bei der abgebildeten Version mit eingebauter Beleuchtung (sog. kritische Beleuchtung). Bei dieser Art Beleuchtung war es grundsätzlich schon richtig, eine Kollektorlinse vor die LED zu setzten wie man es bei der kritischen Beleuchtung auch macht, aber die Kollektorlinse + vorgesetzte Mattscheibe muss so groß sein, dass deren Abbildung durch den Kondensor in der Präparatebene eine ausreichend große Fläche auch für das kurzbrennweitigste verwendete Objektiv ausleuchtet.

Hubert

rhamvossen

#7
Hallo,

Mit ein Spiegel kan man am besten eine Mattierter LED oder Sparlampe einsetzen. Oder eine (oder sogar zwei) Mattscheibe gebrauchen wenn man eine kleine Lichtquelle einsetzt.  Wichtig ist hier (wie Hubert schon hat gesagt), das die Lampe einen relativ grosse Durchmesser hat (also eine normale Birne) und diffus ist. Ein kleine punktformiger Quelle leuchtet die Apertur des Objektivs gar nicht aus. Ist einfach zu kontrollieren durch in dem Tubus zu schauen:  man sieht mit eine kleine nicht-diffuse Quelle einen heller Lichtpunkt das nur ein kleiner Teil der Apertur ist. Was der Hohe der Kondensor angeht, die 1-2 mm unter das Präparat gilt nicht immer  für die niedrigen Objektive weil die Homogenität der Ausleuchtung  des Sehefelds dan oft nicht optimal ist (vor allem wenn es kein Klappkondensor ist und ein Apertur von 1.25 hat). . Beim senken des Kondensors wird mit ein 4x oder 10x Objektiv die Ausleuchtung des Sehefelds besser, man muss dan die Aperturblende auch etwas weiter öffnen. Ein bischen spielerei mit Mattscheiben und Kondensor positionen kan zu überaschende Ergebnisse führen, vor allem bei ein einfaches Mikroskop der nur ein Spiegel hat. Beste Grüsse,

Rolf

Ulf Roth

Zitat von: Lupus in März 28, 2015, 12:05:02 NACHMITTAGSDas setzt immer voraus dass eine diffuse, relativ großflächige Lichtquelle verwendet wird, also mit Mattscheibe.

Gut, so langsam lichtet sich der Nebel. Ich meinte auf einem Foto gesehen zu haben, dass die Linse der Beleuchtung milchig ist. In Versuchen hatte ich auch Pergamentpapier zwischen LED und Linse gelegt, das hatte den gleichen Effekt, wie Pergamentpapier im Halter der Filterscheibe. Mit dem Unterschied, dass ich das Pergamentpapier im Halter jederzeit entnehmen kann.

Die LED hat eine 5 mm Linse ohne Reflektor, die Entfernung LED/Linse ist so gewählt, dass die 5 mm Linse die ganze Fläche der Linse ausleutet (D = 26 mm). Wenn man also in die Linse mit 26 mm Durchmesser blickt, dann ist die gesamte Fläche ausgeleuchtet. Ich dachte, so wird ein Schuh draus, aber erst mit diffusem Licht wird es was.

Vielen Dank an alle für die Erklärungen

Ulf

Lupus

Hallo Ulf,

ZitatIn Versuchen hatte ich auch Pergamentpapier zwischen LED und Linse gelegt, das hatte den gleichen Effekt, wie Pergamentpapier im Halter der Filterscheibe. Mit dem Unterschied, dass ich das Pergamentpapier im Halter jederzeit entnehmen kann.
richtiger ist trotzdem die "Mattscheibe" an der Kollektorlinse anzuordnen, jedenfalls wenn man etwas höhere Ansprüche stellt. Wenn die Mattscheibe am Kondensor montiert ist muss die Kollektorlinse schon optimal angepasst sein damit der Kondensor voll ausgeleuchtet ist und die maximale Beleuchtungsapertur zur maximalen Auflösung erreicht wird. Da müsste man dann gleich eine Köhlersche Beleuchtung bauen. Außerdem verliert die Aperturblende ihre reine Funktion, den Beleuchtungs-Aperturwinkel zu veringern; der Durchmesser der Objekt-Ausleuchtung wird dann ebenfalls mit der Aperturblende verändert.

Hubert

Ulf Roth

Zitat von: Lupus in März 30, 2015, 00:52:38 VORMITTAGrichtiger ist trotzdem die "Mattscheibe" an der Kollektorlinse anzuordnen, jedenfalls wenn man etwas höhere Ansprüche stellt.

Hallo Hubert und alle anderen,

wenn ich die gleiche "Mattscheibe" zwischen LED und Kollektorlinse anordne (direkt an die Kollektorlinse anlege), dann erhalte ich aber schon ein leicht geschärftes Bild. Lege ich die "Mattscheibe" jedoch in den Filterhalter ein (also ca. 3 mm von der Aperturblende entfernt), dann erhalte ich ein noch weicheres Bild. Durch leichtes Zuziehen der Blende kann ich dann wie gewohnt nachschärfen. Ich habe einfach eine Menge probiert, ohne jetzt genau zu wissen, was richtig oder falsch ist.

Den Abstand LED/Kollektorlinse habe ich so gewählt, dass die Aperturblende voll ausgeleuchtet wird. Trotzdem ist bei der 4x Vergrösserung das Sichtfeld nur zu ca. 80-90% ausgeleuchtet. Das Sichtfeld wird sofort zu 100% ausgeleuchtet, wenn ich in Lichtweg eine "Mattscheibe" einfüge. Die "Mattscheibe" löst also gleich zwei Probleme.

Lichtkreis auf dem Objektträger mit und ohne "Mattscheibe":



Mittlerweile habe ich das Pergamentpapier durch die strukturierte Folie einer Klarsichthülle ersetzt, weil das Pergamentpapier eine Menge Licht schluckt. Hier ist meine Erfahrung, je transparenter, je schärfer wird das Bild. Vielleicht hat jemand noch einen Tipp für eine bessere "Mattscheibe", die max. diffus ist, jedoch ein Minimum an Licht schluckt.

Bei der Gelegenheit noch eine Frage: Eine "normale" Sammellinse hat an beiden Seiten den gleichen "Bauch". Nun finde ich bei meinem Mikroskop Linsen, die sind auf der einen Seite plan und haben auf der anderen Seite den doppelten Bauch, z.B. die Kollektorlinse, die Kondensorlinse, im Okular ist auch eine solche Linse. Was ist der Vorteil einer solchen unsymetrischen Linse?

Ulf

Lupus

Hallo,

Möglicherweise hat die Mattscheibe an der Kollektorlinse nicht den richtigen Abstand zum Kondensor und/oder keinen ausreichenden Durchmesser. Und vielleicht ist der Kondensor nicht geeignet, das Bildfeld für ein 4x Objektiv ohne Nachjustage auszuleuchten, d.h. ohne ihn abzusenken (falls das geht).

ZitatVielleicht hat jemand noch einen Tipp für eine bessere "Mattscheibe", die max. diffus ist, jedoch ein Minimum an Licht schluckt.
Maximale Lichtstreuung und minimaler Lichtverlust schließen sich für Mattscheiben aus. Normalerweise sollte eine sorgfältig mit feinem Sandpapier mattierte Plexiglasscheibe reichen, je feiner die Körnung desto geringer die Streuung. Man kann auch beide Seiten mattieren.

ZitatWas ist der Vorteil einer solchen unsymetrischen Linse?
Man optimiert damit die Bildqualität je nach Abbildungsverhältnis. Bei einer 1:1 Abbildung hat die symmetrische Bikonvexlinse minimale spärische Aberration. Wenn Bild- und Gegenstandsweite sich stark unterscheiden ist es besser, eine plane Linsenfläche dem näheren Objekt zuzuwenden (außer bei Okularen). Wobei bei Kondensoren und Kollektorlinsen wegen des hohen Öffnungsverhältnisses meist eine asphärische Fläche mit einer Planfläche kombiniert wird, da die Korrektur des Öffnungsfehlers mit der Asphäre allein erreicht werden kann.
Bei guten Optiken werden die Radien natürlich individuell gefertigt.

Hubert

plaenerdd

#12
Hallo,
ZitatVielleicht hat jemand noch einen Tipp für eine bessere "Mattscheibe", die max. diffus ist, jedoch ein Minimum an Licht schluckt.
Maximale Lichtstreuung und minimaler Lichtverlust schließen sich für Mattscheiben aus. Normalerweise sollte eine sorgfältig mit feinem Sandpapier mattierte Plexiglasscheibe reichen, je feiner die Körnung desto geringer die Streuung. Man kann auch beide Seiten mattieren.

Ich hatte bei ähnlichen Aktionen immer das Problem, dass die Mattscheibe nie matt genug war, um einen Hot-Spot in der Bildmitte zu verhindern. Ich habe mir jetzt kürzlich eine Doppelmattscheibe gebaut, in dem ich eine zweiteilige Münzschachtel zu beiden Seiten auf einer Glasplatte mit feinem Schleifpulver nass geschliffen habe (Körnung 220). Damit habe ich trotz Linsen-LED ein homogen ausgeleuchtetes Bild. Aber: Ein gehöriger Lichtschlucker ist das schon. Man müsste vielleicht nochmal mit noch feinerem Schleifpulver experimentieren. Jedenfalls sorgt die zweite  ca. 4mm von der ersten entfernten Mattfläche für eine gute Zerstreuung des Streulichtes der untersten Fläche.

Beste Grüße
Gerd
Fossilien, Gesteine und Tümpeln mit
Durchlicht: Olympus VANOX mit DIC, Ph, DF und BF; etliche Zeiss-Jena-Geräte,
Auflicht: CZJ "VERTIVAL", Stemi: MBS-10, CZJ SMXX;
Inverses: Willovert mit Ph

Lupus

Hallo,
ZitatIch hatte bei ähnlichen Aktionen immer das Problem, dass die Mattscheibe nie matt genug war, um einen Hot-Spot in der Bildmitte zu verhindern.
Einen Hot-Spot mit einer Mattscheibe zu bekämpfen ist eigentlich immer uneffektiv. Das bewerkstelligt man normalerweise mit einer Feldlinse unmittelbar an der Mattscheibe, dadurch wird das divergierende Licht, das den Hot-Spot erzeugt, konvergent gemacht. Die Lichtquelle wird dabei in die Eintrittspupille der beobachtenden Optik abgebildet.

Hubert

plaenerdd

Hallo Hubert,
ZitatEinen Hot-Spot mit einer Mattscheibe zu bekämpfen ist eigentlich immer uneffektiv. Das bewerkstelligt man normalerweise mit einer Feldlinse unmittelbar an der Mattscheibe, dadurch wird das divergierende Licht, das den Hot-Spot erzeugt, konvergent gemacht. Die Lichtquelle wird dabei in die Eintrittspupille der beobachtenden Optik abgebildet.

Das geht doch aber nur, wenn man genug Platz und einigermaßen lange Strahlenwege hat. Dann kann ich doch lieber gleich eine Köhlersche Beleuchtung realisieren. Mir ging es um einen einfache Beleuchtung, die ich in den Fuss eines ursprünglich mit Spiegel beleuchteten Mikroskopes einsetzen kann (LOMO-Biolam). Da sind dann vielleicht noch 4 cm von der Lichtquelle bis zum Kondensor.

Beste Grüße
Gerd
Fossilien, Gesteine und Tümpeln mit
Durchlicht: Olympus VANOX mit DIC, Ph, DF und BF; etliche Zeiss-Jena-Geräte,
Auflicht: CZJ "VERTIVAL", Stemi: MBS-10, CZJ SMXX;
Inverses: Willovert mit Ph