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Genaue Bezeichnung 2

Begonnen von Kurt Wirz, Januar 11, 2017, 15:15:40 NACHMITTAGS

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Kurt Wirz

Hallo
Und wieder suche ich eine Bezeichnung.
Eine Fliege vor dem Mikroskop Objektiv, bei starker Vergrösserung. Der Focus ist auf der Hautoberfläche der Fliege. Zwischen Fliegenhautoberfläche und Objektiv befindet sich ein Fliegenhaar. Das Objektiv "schaut" um das Fliegenhaar herum und der Bereich der Fliegenhaut hinter dem Haar ist sichtbar. Im Bereich des Fliegenhaares ist die Auflösung der darunterliegenden Fliegenhaut reduziert.
Wie nennt man diesen Bereich, der nicht nur exakt hinter dem Haar ist, sondern sich über die Haarbreite hinaus erstreckt.

Ist die Frontlinse des Objektivs im Durchmesser klein (kleine Apertur) und die freie Arbeitsdistanz gross, ist dieser Effekt kleiner, wie wenn die Frontlinse des Objektivs im Durchmesser gross (hohe Apertur) und die freie Arbeitsdistanz klein ist.

In der, oder bei der Beleuchtung nennt man diesen Bereich Halbschatten und in der Astronomie Obstruktion, so in etwa.

Wie nennt man in der Mikroskopie diesen Bereich und wie äussert er sich sonst noch?

Vielen Dank

Kurt

Kurt Wirz

Hallo
Hier habe ich eine Zeichnung angefertigt die z.B. bei Schmetterlings Flügelschuppen, diesen Bereich zeigt.
U1 = kleine Apertur, hoher Arbeitsabstand. Bereich ist schmal.
U2 = hohe Apertur, geringer freier Arbeitsabstand. Bereich ist gross.
Hier mit braunen Strichen gezeigt, sieht man auch, dass das Objektiv unter die obere Schuppe "schaut",
doch auch der Bereich, der nicht unter der Schuppe liegt, ist mangelhaft aufgelöst.



Vielen Dank
Kurt

Lupus

Hallo Kurt,

ich denke nicht dass es dafür eine spezielle Bezeichnung gibt. Die Reduzierung der Auflösung durch "Abblendung" der Objektivapertur ist m.E. nicht das Hauptproblem sondern dass das höher liegende Objekt - zumindest wenn es signifikant reflektiert - über eine größere Fläche Streulicht erzeugt. Es entstehen lästige Lichthöfe um helle Bereiche außerhalb der Schärfenebene. Das tritt aber natürlich auch bei dicken Schnitten im Durchlicht auf.

Hubert

Kurt Wirz

Hallo Hubert

Vielen Dank, dass du dich für dieses, mein Problem, "opferst".
Gut so, dass es für diesen Bereich keine eigene Bezeichnung gibt und sich somit meine erfolglosen Recherchen bestätigen.
Kann man somit sagen, dass dieser unscharfe und schlecht aufgelöste Bereich durch Abblendung der Objektivapertur entsteht.
Dies war ebenfalls meine Meinung, doch leider baut diese nicht auf hohem Wissen auf. Vorerst vielen Dank für diese fundierte Bestätigung.

Zu deinen erwähnten Reflektionen durch Streulich: Bis jetzt ist mir diese Beobachtung entgangen.

Ich gehe davon aus, dass du mit "das höher liegende Objekt" einen kürzeren/kleineren freien Arbeitsabstand meinst?

Kurt

Lupus

Hallo Kurt,

mit dem höher liegenden Objekt meinte ich z.B. das in Deiner Zeichnung rechts oben als Schuppen bezeichnete Objekt, das außerhalb der Schärfenebene des Bildes liegt.

Es ist eigentlich etwas komplizierter: Wenn man das Bild U2 betrachtet müsste man die Lichtstrahlen, die zu einem Objektpunkt führen, jeweils ergänzen durch einen weiteren Strahl der jeweils auch zum rechten Rand des Objektives führt, aber vom Schuppen unterbrochen wird. Für den Objektpunkt mit den braunen gestrichelten Strahlen z.B. heißt das, dass fast die Hälfte des dafür vom Objektiv aufgefangenen Lichtes vom Schuppen ausgeht und diesen Punkt überlagert. Und das hat m.E. einen wesentlich stärkeren Bildeinfluss als die reduzierte NA.

Hubert

Rawfoto

Hallo Kurt

Ich habe zwar keine Bezeichnung für Dich aber zwei Beobachtungen:

Es entsteht Beugung an der der Kamera zugewanten Seite die sorgt für eine Verschlechterung der Auflösung im Bereich wo die gestreuten Lichtstrahlen auftreffen ...

Ein Objekt wird in der Schärfenebene (Kernschärfe) in einer bestimmten Grösse abgebildet. Bildet man die selbe Stelle ein paar Fokusschichten später ab liegt sie in der Unschärfe und hat eine andere Grösse.

Die beiden sind additiv zu dem bereits gesagten zu sehen ...

Liebe Grüsse

Gerhard
Gerhard
http://www.naturfoto-zimmert.at

Rückmeldung sind willkommen, ich bin jederzeit an Weiterentwicklung interessiert, Vorschläge zur Verbesserungen und Varianten meiner eingestellten Bilder sind daher keinerlei Problem für mich ...

Lupus

#6
Hallo Kurt,

hier noch ein plakatives Beispiel für die Beeinflussung des abgedeckten Randbereiches. In der oberen Hälfte des Bildes sieht man Reste einer auskristallisierten Substanz, die untere Hälfte ist die Fortsetzung des oberen Bildes, aber auf eine direkt auf der Substanz liegende Abdeckung fokussiert, die sich entsprechend der nachträglich eingezeichneten blauen Linie nach oben fortsetzt (wo sie nur noch unscharf zu sehen ist). Oben sieht man deutlich den breiten Übergangsbereich, in dem die Bildqualität und Kontrast sich kontinuierlich verringern, aber auch dass man wie in Deiner Skizze U2 noch unter die Abdeckung sehen kann. Objektiv Auflicht Dunkelfeld 16/0.32.



Hubert

Kurt Wirz

Hallo Hubert
Vielen Dank für diese eindrücklichen Vergleichsbilder in natura. Dieser scheinbar namenlose unscharfe Bereich ist gut erkennbar.
Meine Frage ist nun, ob die Breite dieses Bereiches schmaler ist, wenn die Apertur geringer und der freie Arbeitsabstand grösser ist?

Kurt

Lupus

Hallo Kurt,

ein Hinweis zu der Aufnahme: Der von der unscharfen Abdeckung überlagerte Bereich ist hier nur deshalb so besonders auffällig aufgehellt, weil die abdeckende Kante eine starke Reflexion erzeugt. Auf dem kürzlich von Gerhard veröffentlichten Bild von Flügelschuppen eines Schmetterlings
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=27766.0
sieht man deutlich ebenfalls diesen (hier wegen Stacking nur äußeren) Bereich der Abblendung des Objektives. Und wegen des geringeren Helligkeitskontrastes ist die Reflexion der Abdeckung nicht so ausgeprägt wirksam.

Aus Deinem Bild U2 kann man die Zusammenhänge ablesen: Die Breite des Bereiches steigt mit der NA.
Der Arbeitsabstand ändert nichts am Winkel der vom Objektiv aufgefangenen Strahlen (bei gleicher NA und gleichem Abbildungsmaßstab), also ist die Breite in erster Näherung davon unabhängig.
Allerdings kann die andere Objektivkonstruktion und daher evt. gering abweichende Brennweite ein etwas anderes Unschärfebild der außerhalb der Schärfeebene liegenden "Objektabdeckung" bewirken. Müsste man einmal genauer nachrechnen.

Hubert

Kurt Wirz

Hallo Hubert
Der Link auf Gerhard's Bild ist treffend.
Es ist mit einem Objektiv mit Apertur 0.8 fotografiert, die Auflösung ist entsprechend hoch und sehr gut.
Ich habe aber den Eindruck, dass der Bereich der Unschärfe bei mir kleiner ist, wenn ich mit einem Objektiv mit Apertur 0.5 und gleicher Vergrösserung fotografiere, entsprechend ist bei mir mit einer Apertur von 0.5 die Auflösung auch geringer.
Kann das so sein?

Kurt

Lupus

Hallo Kurt,

der Unterschied des Unschärfebereiches beider Objektive sollte deutlich größer sein als der Differenz der NA entspricht: Die Auflösung beider Objektive unterscheidet sich nur im Verhältnis der Aperturen, also etwa 1.6 fach. Dagegen ist der Unschärfebereich durch den überproportional flachen Winkel der Randstrahlen bei NA 0.8 immerhin um den Faktor 2.3 größer ist als bei NA 0.5!
Die Zusammenhänge sind etwas kompliziert, ich würde drei Effekte verantwortlich machen:
1. Zunehmend schlechtere Auflösung durch die verringerte NA im teilweise abgedeckten Bereich
2. Zunehmende Abdunklung des Objektbildes durch geringere Objektivausleuchtung im abgedeckten Bereich
3. Überlagerung des defokussierten Bildes der Abdeckung mit dem Objektbild.
Die Breite des beeinflussten Bereichs nimmt mit der NA und der Höhe der Abdeckung zu, durch den 3. Effekt vergrößert sich die Breite zusätzlich mit dem Abbildungsmaßstab des Objektives wegen der geringer werdenden Schärfentiefe. Durch den 2. und 3. Effekt sinkt auch der Bildkontrast, und damit gleichzeitig die davon abhängige Auflösung.

Hubert

Kurt Wirz

Hallo Hubert
Das sitzt nun, vielen Dank!
Jetzt begreife auch ich und bin vollends mit der Antwort zufrieden.

Kurt

Rawfoto

Guten Abend

Es muss aber auch mit dem Arbeitsabstand zu tun haben. Wenn ich durch zwei meiner 50x am Mikroskop schaue beide NA 0,5 aber unterschiedliche WD verändert sich dieser Bereich ...

Da ich ja in allen Fällen mit Dunkelfeld fotografiere wird der Schatten durch den geringen Arbeitsabstand beim 3. 50x mit NA 0,8 länger. Der ist durch die abstehenden Schuppen dann ja kleiner 0,5 mm ...

Spannender Beitrag schönen Abend

Gerhard
Gerhard
http://www.naturfoto-zimmert.at

Rückmeldung sind willkommen, ich bin jederzeit an Weiterentwicklung interessiert, Vorschläge zur Verbesserungen und Varianten meiner eingestellten Bilder sind daher keinerlei Problem für mich ...

Kurt Wirz

#13
Hallo Gerhard

Der halbe objektseitige Öffnungswinkel ist für die Apertur bestimmend.
Dieser ist auch grösser, wenn die Frontlinse des Objektivs näher (freier Arbeitsabstand) oder grösser (Linsendurchmesser) ist.
Ist etwas vereinfacht gesagt.

Kurt

Lupus

Hallo,

diese Abdeckung durch Objektstrukturen ist neben der geringen Tiefenschärfe auch der Hauptgrund, dass der Anwendungsbereich von Auflichtobjektiven mit hoher NA so beschränkt ist. Bei zerklüfteten Objekten wie im letzten Bild dieses Themas
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=27702.30
aufgenommen mit NA 0.85, hilft auch stacken nur noch bedingt und gibt das Objekt nicht mehr realistisch wieder.

Hubert