Schärfentiefe

[Klaus Henkel]

Aber generell: Keyence verbiegt auch nicht die Physik.

Kann man die Schärfentiefe "rein optisch" vergrößern / erhöhen, indem man "Spezialobjektive" verwendet? Man kann es nicht.

Oder doch? Man verwendet ein Objektiv kürzerer Brennweite, verliert, weil man dieses dem Objekt weiter annähern muß, aber an freiem Arbeitsabstand. Oder man verwendet, um einen großen Arb.abstand zu erhalten, ein Objektiv längerer Brennweite, verliert dann aber an Apertur und damit Auflösung. Will man den Verlust an Auflösung vermeiden, muß man die Dimensionen des Objektivs so stark vergrößern (Linsendurchmesser usw.), daß es zu vernünftigen Kosten weder herstellbar noch wegen des hohen Gewichts und der riesigen Dimensionen verkäuflich wäre. Dem Mikroskopkonstrukteur sind wegen des konstanten Abstands Objekt:Zwischenbildebene und :Kameraebene kaum nennenswerte Freiheiten gestattet. Etwas besser sieht es bei der der "Mikroskopie mit dem einfachen Mikroskop" aus (= Lupen- und Makrofotografie), aber auch hier sind die Grenzen so eng, daß der jeweilige Kompromiß zwischen Auflösung und Schärfentiefe dem Anwender nicht verborgen bleibt.

http://www.weihenstephan.org/~fsrklauhenk/schaerfentiefe-a4.pdf

Sicherlich möchte mancher nun gerne wissen, wie groß die Schärfentiefe denn nun ist:

Schärfentiefe in Millimeter für Kleinbild 24x36 mm.
Zulässiger Zerstreuungskreis = 1/30 mm = 0,0333 mm

Abbildungsmaßstab   Blende   

         5,6      8      11         16      22       32
1:10   41   58,7   80,7   117,3   161,3   234,7
1:9   33,6   48   66      96     132      192
1:8   26,9   38,4   52,8   76,8   105,6   153,6
1:7   20,9   29,9   41,1   59,8   82,2   119,5
1:6   15,7   22,4   30,8   44,8   61,6   89,6
1:5   11,2   16     22     32      44      64
1:4   7,5   10,7   14,7   21,3   29,3   42,7
1:3   4,5     6,4     8,8    12,8    17,6     25,6
1:2   2,2     3,2     4,4     6,4      8,8     12,8
1:1   0,75    1,07    1,5    2,1     2,9     4,3
2:1   0,28    0,4    0,55    0,8     1,1     1,6
3:1   0,17   0,24   0,33   0,47   0,65   0,95
4:1   0,12   0,17   0,23   0,33   0,46   0,66
5:1   0,09   0,13   0,18   0,26   0,35   0,51
6:1   0,07   0,10   0,14   0,21   0,29   0,41
7:1   0,06   0,09   0,12   0,17   0,24   0,35
8:1   0,05   0,07   0,10   0,15   0,21   0,3
9:1   0,046   0,065   0,09   0,13   0,18   0,26
10:1   0,041   0,058   0,08   0,12   0,16   0,23

Diese Tabelle gilt nur für symmetrisch gebaute Objektive und für Lupenobjektive.

Die Schärfentiefe für Mikroskopobjektive anzugeben, verkneife ich mir an dieser Stelle. Das kann man sich ja vorstellen, wie gering sie sein mag,  bei einem Abb.maßstab von 100:1 - und der hohen Apertur (großen Blendenöffnung) eines Mikroobjektivs. So ziemlich nahe bei NULL.

KH

[Eckhard]

Hallo Herr Henkel,

Die Schärfentiefe für Mikroskopobjektive anzugeben, verkneife ich mir an dieser Stelle.

Aber warum denn das? Für Mikroskopobjektive ist dass doch viel interessanter und vor allem in diesem Forum recht nutzbringend.

Herzliche Grüsse
Eckhard Völcker

[Detlef Kramer]

LOieber Eckhard,

ich muss hier dem "oberbayerischen Klaus" Recht geben: es macht keinen Sinn, denn die Schärfentiefe ist in praktisch allen Fällen geringer, als die Tiefe des Objekts, Ausnahme: Semidünnschnitte (1 - 5 µ). Oder, wie soll ich Deine Frage verstehen?

Herzliche Grüße

Detlef

[Eckhard]

Lieber Detlef,

es macht keinen Sinn, denn die Schärfentiefe ist in praktisch allen Fällen geringer, als die Tiefe des Objekts

Natürlich ist die Schärfentiefe in der Regel geringer als die Dicke des Objektes. Aber wieso macht die Betrachtung der Schärfentiefe eines Mikroskopobjetives keinen Sinn? Wenn ich ein Foto von einem Schnitt aufnehme, dann ist die Schärfentiefe für mich extrem wichtig. Wenn die Berge und Täler meines Schnittes höher bzw. tiefer als die Schärfentiefe des Objektives sind, wirkt das Bild an manchen Stellen unscharf.

Beim Zuziehen der Kondensorblende wird die NA niedriger und die Schärfentiefe steigt. Dadurch kann ich die Schärfentiefe beeinflussen, um einen grösseren Bereich scharf zu bekommen. Leider auf Kosten der Auflösung.

Der Zusammenhang ist meine Meinung nach sehr wichtig.

Herzliche Grüsse
Eckhard

[Detlef Kramer]

Lieber Eckhard,

meiner Meinung nach hast Du Dir die Antwort selbst gegeben! Du ziehst die Blende zu bis es stimmt und wenn dann die Auflösung nicht gut ist, muss halt gestackt werden. Was sollen da die Zahlen?

Aber vielleicht habe ich immer noch etwas nicht verstanden?

Herzliche Grüße

Detlef

[Eckhard]

Lieber Detlef,

Die Schärfentiefe für Mikroskopobjektive anzugeben, verkneife ich mir an dieser Stelle. ...  So ziemlich nahe bei NULL.

Ich wollte nur anmerken, dass genau dieses Verkniffene sehr wichtig ist! Ziemlich nahe bei Null aber eben nicht Null! Ich habe mich über den Beitrag von Klaus Henkel gefreut, nur war ich erstaunt, als er genau das, was meiner Meinung in der Mikroskopie bzw. der Mikrofotografie wichtig ist, ausliess.

Herzliche Gruss
Eckhard

[Klaus Henkel]

Lieber Detlef,

Die Schärfentiefe für Mikroskopobjektive anzugeben, verkneife ich mir an dieser Stelle. ...  So ziemlich nahe bei NULL.

Ich wollte nur anmerken, dass genau dieses Verkniffene sehr wichtig ist! Ziemlich nahe bei Null aber eben nicht Null! Ich habe mich über den Beitrag von Klaus Henkel gefreut, nur war ich erstaunt, als er genau das, was meiner Meinung in der Mikroskopie bzw. der Mikrofotografie wichtig ist, ausliess.

Herzliche Gruss
Eckhard

Ich will mich aus diesem Fenster nicht hinauslehnen. Das kann nur zu zahlreichen Einsprüchen von Leuten führen, die irgendeine andere Schärfentiefe-Formel gesehen haben als diejenige, nach der ich rechnen würde. Es gibt für die Mikroskopie nämlich so viele verschiedene Formeln wie Fachautoren; zB Beyer et al, Freund, Michel und so fort. Die Diskussion wäre rein theoretisch, weil eine Schärfentiefe, die nahe bei Null liegt, in der mikrofotografischen Praxis unerheblich ist. Es gibt nach meiner Meinung Themen, die für die Praxis wichtiger sind.
Sie können ja eines der bekannten Mik-Lehrbücher nehmen. Drei habe ich oben erwähnt. Dazu käme noch Johannes Flügge mit einem hochinteressanten Aufsatz mit vielen Kurven in einem früheren Jahrgang der Zeiss-Informationen (erschienen vor etwa 30 bis 40 Jahren); der ist sehr interessant.

Nebenbei bemerkt: In der mikr. Fachliteratur wird überwiegend von Abbildungstiefe gesprochen, wobei man unterscheidet zwischen axialer, wellenoptischer, geometrischer Abb.tiefe usw. Wichtig ist auch, ob man die Vergrößerung durch das Okular mit einbezieht.

Gruß KH

[treinisch]

Ich finde die Frage nach der Schärfentiefe sehr interessant!
Meine Recherche bestätigt wenig überraschend die Feststellung
von Herrn Henkel, dass es sehr viele Möglichkeiten und
Annahmen zu berücksichtigen gilt.

Dennoch interessiert mich die Größenordnung der Null in diesem
Fall und deswegen habe ich mal für mich die Schärfentiefe
nach der Berekschen Formel, die ich hier entnommen habe:

http://www.leica-microsystems.co.jp/PDFs.nsf/(webpagesURL)/23D082C7562BE6FAC12575AC0033EACB/$File/090417_FB_LaborPraxis-Online_LAS_de.pdf

ausgerechnet. Für alle, die auch die Größenordnung der 0 in diesem
Fall interessiert, wollte ich das Ergebnis gern mit der Öffentlichkeit teilen,
auch, wenn ich einsehe, dass dies wohl eher von theoretischem Interesse ist.



Von oben nach unten: 100x, 200x und 1000x.

Herzliche Grüße

Timm

[Stuessi]

Hallo,

bei der Beschäftigung mit der Schärfentiefe bei Makroaufnahmen habe ich auch ein Vergleichsbild mit meinem Mikroskop gemacht.



Gruß,
Stuessi

[Rawfoto]

Guten Morgen

Also so wirklich nachvollziehen kann ich das Ergebnis Deines Tests nicht. Bei genauerer Betrachtung hast Du nur ein scharfes Bild, das 4 von oben! Bei allen anderen erkenne ich keine "Kernschaerfe" und wo diese nicht sichtbar ist kann man auch die Schaerfentiefe nicht beurteilen. Eigentlich ja den Unschaerfeverlauf, der Zerstreuungskreis wird ja immer groesser um so weiter man sich von der Kernschaerfe wegbewegt ...

Ich kann aber nicht erkennen warum es ein Mal funktioniert hat und bei den anderen Bildern nicht. Optische Probleme, Erschuetterungen, Fokusierprobleme, ...

Es ist aber natuerlich ein sehr spannendes Thema und wir muessen uns alle damit beschaeftigen wenn wir fotografieren wollen ...

Ich empfehle noch zwei zusaetzliche Daten anzugeben: wie wurde die Aperturblende im Verhaeltnis zur NA des Objektives eingestellt und was hast Du in der Bilddatennachbearbeitung gemacht (Ausschnitt, Vorschaerfung der RAW-Daten, Scharfzeichnung allgemein, Kontrast, ....)

Liebe Gruesse :-)

Gerhard (der Schaerfefanatiker)

[Winfried Todt]

Hallo,
ich möchte hier einen kleinen Beitrag zu Diskussion beisteuern.
Mein Interesse gilt der Histologie von Kellerasseln (Porcellio scaber). Doch bevor ich die kleinen ,,Krabbler" zerschneide, wollte ich sie in einem Stück und in voller Tiefe ablichten. Dies gestaltet sich als ein besonderes Problem, da die Abbildungstiefe meiner Objektive begrenzt ist.

Meine Ausstattung:
- Leitz Ortholux I;
- Objektiv: Leitz Milar f = 50mm auf ∞ korrigiert; Blende 1:2 bis 1:24;
- Leitz 4fach Objektivrevolver mit ∞ Tubuslinse;
- Fotoadapter: Leitz Periplan GW 10x mit Zeiss Tessar 50mm 1:2,8
- Kamera: Canon EOS 10D (6,2 Megapixel);
- Beleuchtung: Auflicht; Zeiss Mikroskop-Leuchte; 6Volt, 15Watt.

Hier nun zwei Aufnahmen ohne Nachbearbeitung der Dateien.
Es ist die Brutkammer einer Kellerassel mit ihrem Nachwuchs zu sehen.
Mit offener Blende (1:2) wurde das erste Bild fokussiert.


Beim zweiten Bild wurde nur die Blende (1:24) geändert. Die Abbildungstiefe beträgt jetzt ca. 1,5 bis 2mm.


Mit welchen Mitteln kann ich die Abbildungstiefe noch erhöhen?
Viele Grüße
Winfried

[reblaus]

Hallo Winfried -

du hast ja hier ein Musterbeispiel geliefert, wie durch Abblendung zwar in der Tiefe deutlichere Konturen zu erkennen sind, aber die einigermaßen scharf abgebildeten Strukturen dafür verschwommener werden.

Außer "stacken" gibt es halt keinen Trick - es sei denn ein Rasterelektronenmikroskop, das auch bei ganz schwachen Vergrößerung wegen seiner enormen Tiefenschärfe tolle Bilder liefert. Aber leider nur in schwarz-weiß ....


Viele Grüße

Rolf

[Winfried Todt]

Hallo,
hier noch zwei weitere Beispiele vom gleichen Motiv (Brutraum der Kellerassel):
Objektiv ist jetzt ein Leitz Milar f = 100mm  auf ∞ korrigiert, Blende 1:3 bis 1:96


Blende 1:3


Blende 1:96

Obgleich die Brennweite des Objektives sich verdoppelt hat, ist die Abbildungstiefe annähernd gleich geblieben.
Es hat sich nur der Vergrößerungsmaßstab geändert!
Viele Grüße
Winfried

[Rawfoto]

Hallo Winfried

Was man bei Deiner Abblendung gut sehen kann, die Tiefenschärfe wird größer aber die Schärfe nimmt ab. Die Ursache ist die Lichtbrechung (Zerstreuung) an den Kanten der Blendlamellen ...

Du musst die kritische Blende bei Deiner Objektivkombination ermitteln und über die kritische Blende darfst Du nicht abblenden!!!

Die einzige Möglichkeit ist stacking, dabei musst Du Fokusschicht für Fokusschicht fotografieren und am Rechner zusammenrechnen ...

:-)

Gerhard