Mikro-Forum

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Hallo Jörn,

sicher werden sich noch Leute melden, die mehr Ahnung von Physik als ich haben, aber so wie ich das sehe, ist der (einzige?) Hauptvorteil einer solchen Kamera das nachträgliche Auswählen der scharf fokussierten Entfernung bzw. evtl. noch das nachträgliche "Herumspielen" mit diesen Daten (z.B. Erhöhung der Tiefenschärfe). Laut dem schnell überflogenen Wikipedia-Artikel bezieht die Kamera die Information aus unterschiedlichen Einfallswinkeln. Ich frage mich aber, ob die Mikroskopoptik diese Information nicht bereits zunichte gemacht hat, die Fokussierung ist ja bereits durch das Objektiv erledigt. Wenn ich mit meiner Vermutung richtig liege, wäre dann eine solche Kamera am Mikroskop sinnlos (in dem Sinne, dass sie keinen Vorteil gegenüber einer normalen Kamera hätte).

Aber ich bin gespannt auf die besseren Physiker hier...

Viele Grüße

Sebastian

Hallo Jörn

Da wirst Du keinen finden ...

Ich war ein Mal bei einem professionellen Aufbau mit dabei. 15 Stück digitale Mittelformatgehäuse wurden nach einem vorgegebenen Aufbau dafür verwendet ...

Der Aufbau war zwischen 2 und 15 Meter vor der Hauptkamara ...

Sinnlos das Ergebnis wäre mit Stacking besser geworden!

Liebe Grüsse

Gerhard

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Hallo Jörn,

im Lightfield-Forum gibt es einen neueren Artikel zu dem Thema: http://lightfield-forum.com/2016/01/paper-lichtfeld-mikroskopie-mit-der-1-generation-lytro-kamera/. Am Ende ist der Download-Link für das Original-Paper von Mignard-Debise L., Ihrke I. von der 3DVision Conference, 2015.

Viele Grüße,
Detlef

Guten Morgen, Jörn,

Das Problem hat sich wohl gelöst: Lytro wirft hin... (http://winfuture.de/news,91759.html)


Mit besten Grüßen


Volker

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Moin Jörn,

Zitat von: Jörn in Juni 09, 2016, 07:46:35 VORMITTAG
... Die ehemals 1600 Euro teuren Kameras werden gerade, da der Hersteller die Produktion eingestellt hat, günstig hier und da angeboten. Deswegen mein Interesse. ;)

Sorry! Wer lesen kann (und es dann auch tut) ist klar im Vorteil.  Den Satz hatte ich glatt übersehenlesen.  Meine Nachricht also ebenfalls einfach überlesen :)

Mit besten Grüßen


Volker

Hallo zusammen,
Nach meinem Verständnis ist es das Wesen einer Lichtfeldkamera, aufgrund der anderen Bauweise der (Objektiv-) Linse, Informationen auch über die räumliche Struktur eines Objekts auf einem Chip bzw. Film ,,abzulegen". Diese werden dann ,,ausgelesen" und führen zu Bildern unterschiedlicher Schärfentiefe.
Ermöglicht wird dies durch ein ,,Linsengitter" als Kameraobjektiv. Bei einem Mikroskop ist aber das bildgebende Objektiv das Mikroskopobjektiv.
Dies ist ähnlich wie ein normales Kameraobjektiv aufgebaut. Das erzeugte Bild enthält damit  keine auswertbaren Informationen zur räumlichen Struktur des Objekts. Daran ändert sich auch nichts, wenn man das Objektivbild mit einer Lichtfeldkamera  aufnimmt.
Statt einer ,,normalen" Kamera eine Lichtfeldkamera an ein Mikroskop anzuschließen, ergibt danach keinen Sinn. Dazu müsste das ,,normale" Mikroskopobjektiv durch ein entsprechendes ,,Linsengitter-Mikroskop-Objektiv" ersetzt werden. Dies erscheint mir aber kaum möglich. Berücksichtigt man die Größe des mikroskopisch betrachteten Objekts müsste das ,,Linsengitter-Mikroskop-Objektiv" viel zu klein sein, um Bilder nach dem Prinzip der Lichtfeldkamera aufnehmen zu können.
Möglicherweise habe ich aber das Prinzip einer Lichtfeldkamera völlig falsch verstanden.
Gruß Carlos   

Hallo,

ich kann mir auch nicht vorstellen, dass man eine solche Kamera sinnvoll an ein Mikroskop adaptieren kann. Es ginge ja nur, wenn man das Bild durch ein Okular aufnähme. Vermutlich wird es auch so sein, dass die Eintrittspupille des Objektivs so weit innen im Objektiv liegt, dass man das Okularbild gar nicht vernünftig aufnehmen kann. Aber selbst wenn: Auch das Okularbild hat quasi nur eine Schärfeebene. Was sollte die Kamera "davor" und "dahinter" aufnehmen? Das ging nur, wenn das Okular selbst das "Kameraobjektiv" wäre (eine solche Okularkamera mit eingebautem Autofokus von Touptek hat Jörg Piper im letzten "Mikroskopie-Journal" beschrieben).
Zumindest nach all dem, was ich bisher von der Thematik verstanden habe. ich lasse mich aber auch gerne eines Besseren belehren.

Übrigens: Wirklich ulkig ist ja diese Erklärung des Herstellers bezüglich des Mißerfolges der Lytro:

ZitatFirmenchef Jason Rosenthal bezeichnete es als harte Tatsache, dass man versucht habe, in einen etablierten Markt einzudringen, in denen die Anforderungen an die Produkte in den Köpfen der Anwender durch wesentlich mächtigere Konkurrenten zementiert wurden.

???  ???  ???

So eine "dämliche" und skurrile Begründung habe ich wirklich noch nie gelesen.

Ich persönlich könnte mir vorstellen, dass die Entwicklung grundsätzlich noch Potenzial hat und (vielleicht) mal ein nettes "Zusatzfeature" bei hochwertigen DSLRS etc. wird, wenn die Technik soweit fortgeschritten ist, dass die erzeugten Dateien auch mit normalem Equipment handlebar sind. Aber ein Kameratrumm, das "nur" die nette Spielerei mit der Tiefenschäfe beherrscht, ansonsten aber gegenüber jeder gängigen Handykamera abfällt, har berechtigterweise keine Chancen am Markt. Lest einfach mal die Bewertungen der Amazon-Käufer. Da nützt es auch nichts, dass diese Kamera - gemessen an der in ihr steckenden Technologie und der Verarbeitung - für den recht geringen Preis außerordentlich hochwertig ist. "Entscheidend ist, was hinten rauskommt" pflegte mal Helmut Kohl zu sagen. Und das scheint bei der Lytro Illum nicht sonderlich zu begeistern.

Herzliche Grüße
Peter

Hallo Carlos,

die Konstruktion sieht etwas anders aus: Die spezielle Optik zur Codierung der Tiefeninformation sitzt nicht direkt am Objektiv sondern nahe am Sensor. Das Problem bei Mikroskopobjektiven ist aber einerseits das sehr schlanke Lichtbündel nach dessen Austrittspupille, auf das diese Optik nicht ausgelegt ist, andererseits die viel zu geringe Schärfentiefe bei großen Abbildungsmaßstäben, die bei der beschränkten Pixelzahl je Bildpunkt keine vernünftige Rekonstruktion der Objektinformationen mehr zulässt.

Und Voraussetzung ist, dass sich die Kamera statt Okular in der Bildebene befindet, also nur mit direkter Objektivprojektion moglich.

Hubert

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Hallo zusammen,
Das ,,magere" Ergebnis auf die von Jörg gestellte Frage hat mich veranlasst, ohne genauere Kenntnis, allein nach Durchlesen von Wiki zu ,,Lichtfeld-kamera", meine Überlegungen hierzu darzulegen (in der Hoffnung, dass Kompetentere sich hier melden). 
Hallo Detlef (0511),
ich hätte sicher vor meinem Beitrag Deinen ,,Link" lesen sollen. Dann hätte ich meinen Beitrag vermutlich so nicht geschrieben. Danach liege ich falsch mit meiner Annahme, die für eine Lichtfeldkamera nötigen Informationen könne ein ,,normales"  Kamera- bzw. Mikroskop-Objektiv nicht liefern. 
Hallo Lupus,

ZitatDie spezielle Optik zur Codierung der Tiefeninformation sitzt nicht direkt am Objektiv sondern nahe am Sensor. Das Problem bei Mikroskopobjektiven ist aber einerseits das sehr schlanke Lichtbündel nach dessen Austrittspupille, auf das diese Optik nicht ausgelegt ist, andererseits die viel zu geringe Schärfentiefe bei großen Abbildungsmaßstäben, die bei der beschränkten Pixelzahl je Bildpunkt keine vernünftige Rekonstruktion der Objektinformationen mehr zulässt.

Dies trifft den Sachverhalt und die Probleme wesentlich besser und hilft Jörn bei seinen Überlegungen weit besser als mein Beitrag.
Hallo Jörn,
nach allem was ich jetzt gelesen habe, revidiere ich mein ursprünglich ,,gefühltes" Urteil: ,,es lohnt sich vermutlich nicht", den Weg genauer zu untersuchen.  Vermutlich ,,lohnt es sich doch" den Weg genauer zu betrachten.
Gruß Carlos

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Hallo,

ZitatWenn es machbar ist und halbwegs herzeigbare Bilder produziert, wagte ich den Kauf einer solchen Kamera.

Die Bildbeispiele für eine sehr geringe Mikroskopobjektiv-Vergrößerung sind ja in den Links dokumentiert, was gibt es da zu überlegen?  ;) Wenn ich mir das anscheinend einzige zugängliche Bild der Raytrix-Mikroskopkamera mit dem elektronischen Bauteil ansehe kommt bei mir allerdings keine Euphorie für das System auf.

Man muss aber auch nicht lange nachdenken, um die theoretisch mögliche Bildqualität zu ermitteln wenn man es mit Stacking vergleicht. Bei wirklichen Mikroskop-Vergrößerungen (und da würde ich die 3x Vergrößerung des Experimentes noch nicht dazu rechnen) steigt die notwendige Zahl der Stackingebenen stark an. 50 und mehr sind ja keine Seltenheit. Wenn aber der Sensor nur 11 MP groß ist, kann man folglich maximal auch nur etwa den Informationsgehalt von 10 Bildern mit je 1.1 MP erhalten, aber wegen der nicht idealen rechnerischen Rekonstruktion meiner Meinung nach vielleicht nur das Äquivalent von 5 Stackingebenen. Und das ist für eine mikroskopische Aufnahme nicht gerade viel erreichbare Schärfentiefe und Bildauflösung. Und das auch nur wenn alles optimal anpassbar ist .....

Hubert 

Hallo Jörn,

Zitat von: Jörn in Juni 09, 2016, 12:50:33 NACHMITTAGS
ist doch ganz einfach. Ein "Ja" oder "Nein" reicht mir ja auch schon. Es ist ja nicht so, daß ich z.B. nach ... Luftentfeuchtern gefragt habe.

Nein.

Du hättest übrigens für die JA/NEIN-Option die Umfrage-Funktion nutzen können.

(Und kleiner Zusatz zur Entspannung: Ist nicht ganz ernst gemeint, aber Du wolltest es ja so. Also Hinweis auf das zwinkernde Männchen! --->  ;) )

Viele Grüße

Sebastian

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Hallo Jörn,

die hat aber die gleiche geringe Anzahl von Stackingebenen. Und ein nicht wechselbares 8x Zoomobjektiv für einen relativ großformatigen Sensor - nicht leicht an ein Okular zu adaptieren.  ;)

Hubert

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Hallo Jörn,

Du willst nur ein Ja oder Nein, ignoriere einfach meine Worte.  :)

Hubert

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Hallo Jörn,

mir stach die Lytro schon lange in der Nase, und angeregt durch Deinen Post habe ich kurzerhand die beiden Modelle der ersten und zweiten Generation, also die kleine rechteckige ,,Spielzeugkamera" und die Illum ausgiebig getestet, und zwar an Endlich-Mikroskopen mit Foto-Okularen und einem Stereo-Mikroskop. Das bestechende wäre ja, dass man mit einem Auslösevorgang zumindest einen aus zehn Einzelbildern bestehenden Bilderstapel zum Fokus-Stacking zur Verfügung hätte. Man könnte also speziell bei beweglichen Objekten, die man ansonsten nicht stacken kann, im Mikrofoto die Schärfentiefe rechnergestützt steigern.

Leider funktioniert es so nicht, wobei beide Kameras unterschiedliche Schwächen zeigen, die jeweils eine Verwendung am Mikroskop ausschließen bzw. uninteressant machen.

Spielzeug-Kamera der ersten Generation:

Man kann diese kleine  Kamera analog zu einem Handy oder I-Phone direkt der augenseitigen Linse eines Okulars auflegen, das Bild fokussieren und auslösen. Maximale Verschlusszeit: 1/250 Sek. Für eine vignettierungsfreie Ausleuchtung des Sensors muss das integrierte optische 8x-Zoom etwa auf Zoomfaktor 4 gestellt werden, ansonsten wird ein rundes Sehfeld abgebildet, welches aber nur dem Bruchteil des normalen Sehfelds entspricht.  Wenn man ein Okular 5x nimmt, erhält man im Foto etwa dasjenige Sehfeld, welches ungefähr einem 10 bis 12,5-fachen Okular entspricht. Wohl auf Grund des stark gebündelten Strahlengangs im Mikroskop ,,erkennt" die Kamera aber nur eine Objektebene, auch dann, wenn es sich um ein dickes Objekt handelt, welches nicht in der Z-Achse komplett fokussiert werden kann. Zusätzlich erkennt die Kamera einige Strukturen der vorgeschalteten Linsen und produziert ggf. noch schräg durch das Bild verlaufende Störstreifen. Auch die Mikrolinsen, welche dem Sensor vorgeschaltet sind, können sich ggf. abbilden. Fazit: Ein ,,Durchfokussieren" eines dicken Objektes im aufgenommenen Bild  ist nicht möglich, also auch kein Stacken, mit Glück erhält man eine qualitativ sehr schlechte und Artefakt-reiche Aufnahme, welche nur eine Objektebene zeigt. Mit jedem Handy oder jeder digitalen Kompaktkamera, die man bei hinreichender Pupillenweite vor ein Okular halten bzw. diesem auflegen kann, erhält man schon um Klassen bessere Bilder.

Lytro Illum:

Das Objektivgewinde beträgt 72 mm, so dass über Step-Down-Ringe ein direkter Anschluss an Leitz Foto-Okulare (Vario-Okular und Periplan-Brillenträgerokular) möglich war. Die Kamera konnte so adaptiert werden, dass eine Parfokalität zum beobachtbaren Bild gewährleistet war. Vorzugsweise sollte auch hier mit Okularvergrößerung 5x gearbeitet werden, um Leerverghrößerungen zu vermeiden. Zur vignettierungsfreien Ausleuchtung des Sensors musste das Objektiv (ebenfalls optisches 8x-Zoom) auf Teleposition gestellt werden. Wenn man ein Bild aufgenommen hatte, zeigte sich auf dem Sensor direkt nach der Aufnahme für kurze Zeit ein passables konventionelles Mikrofoto. Über das hochauflösende und helle Display konnte man auch sehr gut fokussieren. Testfotos wurden von einer räumlich ausgedehnten Kristallisation in mehreren Fokusebenen angefertigt. Zusätzlich wurden von einem flachen histologischen Routineschnitt Standardaufnahmen angefertigt, die kein Stacking erforderten. Schließlich wurde auch die Millimeterskala eines kleinen Lineals im Hellfeld und Dunkelfeld schräg gelagert und mit einem Lupenobjektiv fotografiert. Bei allen Aufnahmen zeigte das Display der Kamera ein sauberes Mikrofoto, natürlich teils mit regionärer Unschärfe infolge begrenzter Schärfentiefe.
Nach der Aufnahme werden die jeweiligen Fotos ja nach einem bestimmten Algorithmus weiter verarbeitet. Diese Verarbeitung geschieht kameraintern, wenn man auf dem Display das aufgenommene Bild im Beobachtungsmodus betrachtet, zusätzlich können die Roh-Bilder mit der speziellen Lytro-Software (,,Desktop")  am Rechner bearbeitet werden. Und nun kommt die große, ernüchternde Überraschung: Aus den passabel erscheinenden aufgenommenen RAW-Rohbildern (Mikrofotos oder Stereomikrofotos) rekonstruiert die Kamera durchweg irreale 3D-Tiefenfotos, deren Relief nichts mit der tatsächlichen Objektbeschaffenheit zu tun hat. So wird aus einem flachen Schnitt ein Gebirge, und auch die Skala des kleinen Lineals zeigt massive ,,Auffaltungen", so, als würde man die Alpen aus der Luft fotografieren und noch einige Wolken im Bild haben. Tatsächlich kann man jede Stelle dieses ,,Gebirges" am Rechner scharf fokussieren, und auch die über dem Gebirge projizierten "Wolken", aber offenbar ist die Kamera nicht in der Lage, zusammengehörige Bildpunkte, welche sich unter den verschiedenen Mikrolinsen vor dem Sensor befinden und korrespondierende Objektstellen zeigen, in der richtigen Weise zusammenzufügen. Zusätzlich bilden sich auch die Mikrolinsen wie ein grobes Druckraster mit ab, welches ebenfalls scharf fokussiert werden kann.

Fazit: Beide Lytro-Kameras sind an einem Mikroskop und Stereo-Mikroskop völlig unbrauchbar, zumindest dann, wenn man sie so adaptiert, wie es mit einer konventionellen Kamera gut funktioniert (unter Erhalt des Fotookulars und der Parfokalität). Bei keiner der Lytros kann man ja das integrierte Zoom-Objektiv entfernen. Folglich dürfte es auch sehr schwer sein, die Kamera unter Verzicht auf das Okular so zu adaptieren, dass der Sensor in der Zwischenbildebene liegt. Auch mit einem Projektionsokular erhält man kein verwertbares 3D-Bild (habe auch dies ausprobiert).

Ich erkläre mir diesen ,,Reinfall" damit, dass der Algorithmus beider Lichtfeldkameras offenbar nur für  ,,normale" Aufnahmesituationen ausgelegt ist und daher am Mikroskop versagt. Bei allen Objekten, seien sie dünn oder dick, zeigt auch die Tiefenkarte der Kamera, dass die tatsächlichen Höhen und Tiefen des Objekts nicht erkannt werden. Dies belegt den obigen Erklärungsversuch.

In verschiedenen allgemeinfotografischen Situationen hat die Kamera durchaus ihren Reiz, aber das steht auf einem anderen Blatt.

Ich würde also empfehlen, die Kamera zur dann zu kaufen, wenn kreatives Spiel mit der Schärfe und Tiefenschärfe außerhalb der Mikrofotografie ein Thema sein sollte und wenn man Freude daran hat, ein fotohistorisch interessantes Relikt zu sammeln. Bei konventionellen Anwendungen gehe ich davon aus, dass man die rekonstruierten Bilder (4 MP groß) durchaus vergrößerungsfähig bekommt, wenn man sie mit geeigneter Software weiterverarbeitet und digital ,,aufbläst".

Schöne Grüße
Jörg

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Hallo Jörn,

ja, leider ist es so. Ich hatte mir im Vorfeld einiges von der Adaptation versprochen.  :-(
Aber: "Versuch macht kluch".

Liebe Grüße

Jörg

Hallo Herr Piper,

bitte entschuldigen Sie meine jetzt sehr laienhafte und unphysikalische Ausdrucksweise, ich hoffe, ich kann meine Überlegungen verständlich machen:

In einer normalen Aufnahmesituation ist doch das ganze "Objekt" scharf. Normale Kameras können jedoch nur eine Ebene bzw. einen Bereich davon scharf abbilden. Die Lichtfeld-Kamera ist nun in der Lage, auch "Schichten" davor und dahinter abzubilden (die aber an sich "scharf" vorhanden sind).

Blickt man hingegen durch das Okular eines Mikroskops, ist aber per se nur eine Ebene (oder ein "Bereich") scharf. Nimmt die Kamera nun auch die Bereiche vor und hinter dieser Ebene auf, findet sie dort nur unscharfe Bereiche. Die verschiedenen Schärfeebenen können meines Erachtens nur durch den Trieb des Mikroskops angefahren werden.
Insofern war mir immer schon klar, dass eine solche Kamera am Mikroskop gar nicht funktionieren kann! Oder mache ich da einen Gedankenfehler?

Herzliche Grüße
Peter Voigt

Hallo,

ZitatBei keiner der Lytros kann man ja das integrierte Zoom-Objektiv entfernen. Folglich dürfte es auch sehr schwer sein, die Kamera unter Verzicht auf das Okular so zu adaptieren, dass der Sensor in der Zwischenbildebene liegt.

Auch das trifft nicht den Punkt:
selbst wenn man das Objektiv abschrauben könnte und direkt auf den Chip abbildet, ginge es nicht.
Der Chip selbst kann ja nicht fokussieren, sondern erhält viele Einzelbilder von dem Linsensystem, welches dann nicht mehr da wäre.

MfG
Alfred

Zitat von: Peter V. in Juni 27, 2016, 11:17:47 VORMITTAG
Blickt man hingegen durch das Okular eines Mikroskops, ist aber per se nur eine Ebene (oder ein "Bereich") scharf. Nimmt die Kamera nun auch die Bereiche vor und hinter dieser Ebene auf, findet sie dort nur unscharfe Bereiche. Die verschiedenen Schärfeebenen können meines Erachtens nur durch den Trieb des Mikroskops angefahren werden.

Hallo Peter.

Jaein. Es hängt von der Aufnahmetechnik ab. Wäre die Aufnahme z.B. ein Hologramm, dann könnte man nachträglich in dem Hologramm (vom Mikroskop) die Schärfeebene neu fokusieren. Ähnlich ist es bei der Lichtfeldkamera. Bei den erzeugten Daten ist es möglich, nachträglich die Schärfeebene zu verändern.

Ich habe z.B. ein Hologramm mit einer Lupe. Durch hin und herbewegen des Kopfes kann ich mir verschiedene Objekte im Hologramm mit der im Hologramm enthaltenen Lupe anschauen. Durch umfokusieren mit den Augen auch verschiedene Bereiche scharf.

In welcher Form die Daten in der Lichtfeldkamera ausgewertet werden, kann ich nicht sagen. Und in wieweit man die Schärfe nachträglich ändern kann. Es ist halt kein Hologramm sondern nur eine sehr schlechte Nachahmung des Prinzipes, den Lichtweg (Richtung) aufzuzeichnen. Ein Hologramm kann das wesentlich besser.

Liebe Grüße Jorrit.

Hallo Jorrit,

Nein. Wenn ich die Lichtfeldkamera richtig verstanden habe, gibt es dort ein Array von Objektivlinsen mit unterschiedlichen Dioptrien. Jede Linse belichtet ein separates Segment des Chips. Selbiger hat also x Einzelbilder mit unterschiedlicher Schärfeebene. Hat nichts mit Holografie zu tun.

Wenn man das am Mikroskop einsetzt, ist, wie Peter sagt, ein einziges Einzelbild scharf.

Gruß Alfred

Hallo Alfred.

Ja. So sehe ich das auch. Bzw es gibt Pixel wo Linse a (Dioptrin A) ein scharfes Pixel erzeugt und Pixel, wo Linse b (Dioptrin B) hoffentlich ein scharfes Pixel erzeugt. Ich weis nicht, ob dann noch zwischen dem Bildern interpoliert wird um zusätzliche Schärfeebenen zu errechnen.

Es ist denkbar, daß unter günstigen Vorraussetzungen (passende Dioptrin der Linsen) etwas dabei herauskommt. Der Kamera ist es schlußendlich egal, ob das Sensorbild über eine Mikroskopoptik oder eine Kameraobjektiv-Optik erzeugt wird. D.h. Jain. Ein Test wäre trotzdem interessant.

Wie gesagt. Es ist kein Hologramm.

Liebe Grüße Jorrit.

Hallo Jorrit,

ZitatDer Kamera ist es schlußendlich egal, ob das Sensorbild über eine Mikroskopoptik oder eine Kameraobjektiv-Optik erzeugt wird.

Irgendwie verstehe ich Dich nicht:
das Mikroskopokular fokussiert doch auf die Ebene des Zwischenbildes. Alles andere ist unscharf.
Du kannst doch nicht stacken, indem Du den Focus der Kamera veränderst, die ins Okular schaut. Der liegt doch bei Unendlich, oder sehe ich das falsch ?

Gruß Alfred

Hallo,

eine kurze Erklärung des Prinzipes und des Problemes:

Die 3D-Information der Lichtfeldkamera entsteht dadurch, dass zusätzlich zur 2D-Postition auch noch die Richtung, aus der das Licht kommt, aufgezeichnet wird. Das geht auf einem 2D-Sensor nur dadurch, dass für jeden Bildpunkt eine größere Fläche aus mehreren Sensorpixeln reserviert wird, auf der diese Zusatzinformation gespeichert wird. Das Bild des Objektes wird also vom Kameraobjektiv auf einen sensorgroßen Linsenarray abgebildet, der in Brennweitenabstand der Linsen vor dem Kamerasensor montiert ist. Die Fläche jeder der winzigen Einzellinsen deckt den Bereich des Sensors ab, der für einen 3D-Bildpunkt reserviert ist. Umso größer die Anzahl der Pixel dieses Bereiches, desto mehr Tiefeninformationen können gespeichert werden. Das Kameraobjektiv hat ein möglichst großes Öffnungsverhältnis, damit ein großer Objektwinkel aufgezeichnet wird (die Lytro Illum z.B. konstant Blende 2). Von einem z.B. auf der Achse liegenden Objektpunkt ausgehend wird daher ein Lichtstrahl, der über den Objektivrand auf den Linsenarray abgebildet wird, mit einem sehr schrägen Winkel dort auftreffen und daher auch am Rand des dazugehörigen Sensorbereiches abgebildet. Ein auf der Achse verlaufender Lichtstrahl wird senkrecht auf den Linsenarray auftreffen und daher in der Mitte des Sensorbereiches abgebildet. Aus der Intensitätsverteilung jedes einzelnen hinter einer Linse liegenden Sensorbereiches kann man mit einem Rechenprogramm (Mathematisch eine sog. Faltung der Intensitätsverteilung mit einer Abbildungsfunktion) die Intensitätsverteilung und Strahlrichtung der Objektstruktur Punkt für Punkt zurückverfolgen und damit verschiedene Schärfeebenen rekonstruieren.

Diese so für den normalen Fotomaßstab (evt. bis in den Makrobereich) optimierte Kamera lässt sich nicht an ein Mikroskop üblicher Vergrößerung anpassen. Ganz einfach deshalb, weil zur optimalen Funktion die Linsen des Linsenarrays das gleiche Öffnungsverhältnis haben müssen wie das aufnehmende Objektiv - sonst wird der sowieso schon kritisch kleine Sensorbereich, der alle Tiefeninformationen enthalten muss, noch weniger ausgenutzt. Ich hatte in dem Thread schon einmal auf die Fehlanpassung hingewiesen, und darauf, dass in dem anfangs verlinkten Bericht nur eine sehr kleine "Mikroskop"-Vergrößerung verwendet wurde. Daher hat die Lytro-Kamera auch nur eine Festblende. Ein typisches Mikroskopobjektiv hat bildseitig ein sehr kleines Öffnungsverhältnis (typisch wenige mm Austrittspupillendurchmesser : 160 mm Tubuslänge, also vielleicht 1:40, je nach Objektiv, im Vergleich zu 1:2 bei der Lytro Illum). D.h. wenn man mit einem Mikroskopobjektiv die Sensoreinheit einer normalen Lichtfeldkamera belichtet (mit abgenommenem Objektiv), wird wegen der zu schlanken Strahlenkegel im ungünstigsten Fall nur 1 Pixel des jeweiligen Sensorbereiches über dessen Mikrolinse belichtet. Die gesamte notwendige 3D-Information geht verloren. Man müsste einen an das Mikroskopobjektiv angepassten Linsenarray verwenden.

Und wenn man wie hier mangels Wechselbarkeit des Kameraobjektives mit dem Okular anpasst - was ja nichts am Grundprinzip der Lichtfeldaufnahme ändern würde - wird die Winkelanpassung zwischen bildseitigem Mikroskopobjektiv-Öffnungsverhältnis und Arraylinsen-Öffnungsverhältnis noch schlechter, da regelmäßig das Kameraobjektiv eine größere Brennweite hat als das Okular und damit der Strahlkegel noch schlanker wird.

Man müsste noch hinweisen, dass es auch noch andere Probleme mit Mikroskopaufnahmen im Vergleich zu Fotoaufnahmen im üblichen Maßstab gibt, da bei der Berechnung des 3D-Bildes andere mathematische Algorithmen angewendet werden müssten (erhöhter Einfluss von Beugungseffekten im Vergleich zu rein geometrischer Optik).

Hubert

Hallo Hubert.

Danke für die Aufklärung. Dann gibt es nur eine Linse vor einem "Pixelarray"? Also keine Linsen mit einer Fokusierung vor und hinter der normalen Schärfeebene? Werden dann unscharfe Bereiche als unscharfer Fleck auf dem Array abgebildet und man kann aber trotzdem aus diesem Fleck die Richtung errechnen?

Liebe Grüße Jorrit.

seid mir nicht böse, aber ich bin wohl einfach zu dumm, um das zu verstehen.

Wenn ich durch eine Fenstergardine auf die Straße schaue, kann ich an einem Fleck die Gardine oder die Straße scharfstellen.
Die Richtung des einfallenden Lichtes ändert sich dabei nicht.

Ich verstehs einfach nicht . . .

Hallo Jorrit,

jeder zukünftige Bildpunkt wird durch eine einzelne "Arraylinse" und den dahinter liegenden Pixeln des zugehörigen Sensorbereiches gebildet, sozusagen jeweils eine kleine Kamera. Für die Richtungbestimmung ist egal ob das "Bild" scharf oder unscharf ist, die Richtung wird einfach durch den Abstand des belichteten Pixel von der optischen Achse dieser "Minikamera" definiert. Es geht nicht um scharfe Abbildungen von Bildpunkten, sondern um idealisierte geometrische Lichtstrahlen, die aus verschiedenen Objekttiefen kommen können. Das richtige Bild entsteht erst nach dem Rechendurchlauf, da muss keine Objektebene an einer Stelle scharf abgebildet sein, und keine andere Objektebene an anderer Stelle. Nur im Mittel wird das Objektiv auf den gewünschten Abbildungsabstand scharf gestellt, da der Rechenalgorithmus bzw. die geringe Pixelzahl nur einen beschränkten Tiefenbereich errechnen lässt.

Hubert

Hallo Hubert.

Danke. Dann habe ich es richtig verstanden. :)

Liebe Grüße Jorrit.

Hallo,

Zitat von: Jens Jö in Juni 27, 2016, 20:52:37 NACHMITTAGS
Wenn ich durch eine Fenstergardine auf die Straße schaue, kann ich an einem Fleck die Gardine oder die Straße scharfstellen.
Die Richtung des einfallenden Lichtes ändert sich dabei nicht.

doch, der näher am Objektiv gelegene Gardinenpunkt bildet vor dem Objektiv mit dem Objektivrand einen größeren Winkel als ein entfernterer Punkt auf der Straße, nach dem Objektiv aber einen kleineren Winkel (wegen der größeren Bildweite). Und dabei entsteht durch die Arraylinsen-Abbildung eine andere Lichtverteilung, aus der man indirekt den Abstand errechnen kann. Das ist kein Winkel den man mit einem Geodreieck ausmessen kann.  ;)

Hubert

Hallo Hubert,

ich habs verstanden.
Die großflächige (nicht punktförmige, wie beim Mikroskop) Frontlinse bildet zusammen mit dem Linsenarray ein Array von Stereo-Ferngläsern.

Vielen Dank
Alfred

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures005/197962_14751594.jpg) (http://www.smileygarden.de)

Hallo Alfred,

mit Stereo hat das wenig zu tun. Stell Dir vor Du hast nur noch ein Auge, und dummerweise auch noch grauen Star gehabt und kannst nach der OP nicht mehr akkommodieren. Jetzt siehst Du einen Punkt der Gardine und den dahinter liegenden auf der Straße gleichzeitig unscharf. Aber durch Deine Lebenserfahrung kann Dein Gehirn aus dem verwaschenen Gesamtbild auf der Netzhaut identifizieren, dass vorne im Bild etwas weißes sein muss und hinten etwas schwarzes. Das ist die funktonierende Kamera.
Plötzlich scheint die Sonne, und durch das grelle Licht wird die Pupille klein, der Gardinenpunkt und der Punkt auf der Straße wird schärfer auf der Netzhaut - aber dummerweise kannst Du jetzt nicht mehr die Entfernung beide Objekte aus der Unschärfe ermitteln. Das ist mit Mikroskop  ;D

Hubert

Hallo,

noch ein kleiner Nachtrag, speziell zu der Frage von Peter Voigt:
Mit einer normalen fotografischen Kamera, welche mitsamt verstellbarem Objektiv anstelle des Auges am Fotookular adaptiert ist, kann man auch bei konstanter mechanischer Fokussierung des Objektes, d.h. bei unverändertem Arbeitsabstand des Mikroskop-Objektivs, in begrenztem Ausmaß durch ein räumliches Objekt stufenlos fokussieren, also auch stacken, wenn man die Entfernungseinstellung am Kameraobjektiv zuerst auf unendlich stellt und hernach stufenlos auf maximale Naheinstellung.

Ich habe dies konkret ausprobiert und es funktioniert. Natürlich ist dieser Fokussierungsbereich viel kleiner als wenn man mittels Feintrieb durch ein dickes Objekt fokussiert, aber er ist doch so groß, dass man einen wesentlichen Zuwachs der Schärfentiefe erreicht, wenn ein Vergleich zu einer Einzelaufnahme gezogen wird. Wenn man bei einer visuellen Beobachtung ein Präparat zuerst mit entspannt auf unendlich akkomodiertem Auge betrachtet und dann das Auge unter Anspannung ins Nahfeld akkomodiert (das kann man üben), dann verändert sich auch in Maßen die Fokusebene des beobachtbaren Bildes. Auch der Autofokus der neuen USB-Kamera von TheImagingSource arbeitet nach dieem Prinzip. Hier kann man ja sogar das zu beobachtende Bild gänzlich unscharf einstellen und der Autofokus der Kamera fokussiert dennoch ein scharfes Bild, das sich nicht von demjenigen unterscheidet, welches bei visuell korrekter Scharfeinstellung fofografierbar ist.

Hätte man also eine Mikroskop-taugliche Kamera zur Verfügung, die simultan mit einem Auslösevorgang mehrere unterschiedlich fokussierte Bilder schießt, könnte man hieraus in begrenztem Maße einen Stack anfertigen und eine doch wesentliche Verbesserung der Schärfentiefe erreichen (wenn auch nicht so ausgeprägt wie beim herkömmlichen Stacken). Derselbe Effekt ließe sich auch erreichen, wenn man mehrere Einzelkameras gleichzeitig adaptieren und deren integrierte Objektive auf unterschiedliche Entfernungen einstellen würde.

Praktische Ergänzung zu Hubert´s Ausführungen:
Die kleine Lytro mit geringem Objektivdurchmesser (Frontlinsendurchmesser: 2,5 cm) erkennt wenigstens noch eine Ebene des Objekts und bildet diese in einem Foto ab (ohne ,,Berg- und-Tal"-Artefakte), wenn auch in sehr schlechter Qualität. Die große Lytro Illum (Filtergewinde 72 mm) ist schon hierzu nicht mehr in der Lage und rekonstruiert nur noch ,,Phantasiebilder", weil der ,,Kalibersprung" zwischen der Öffnungsweite des Kamera-Objektivs und dem schmalen bildgebenden Lichtbündel des Mikrokops noch größer ist.

Ich konnte recherchieren, dass die Lichtfeldkameras von Raytrix, die ja zur Mikrofotografie angeboten werden, im Gegensatz zu den Lytros verschiedene Mikrolinsen mit unterschiedlichen Krümmungsradien enthalten.  So sollte eigentlich jeder Krümmungsradius einer definierten korrespondierenden Fokusebene entsprechen können, so dass entsprechend der Anzahl unterschiedlicher Mikrolinsen unterschiedlich fokussierte Mikrobilder in einem Auslösevorgang entstehen dürften. In der Normalfotografie soll durch dieses Design mit unterschiedlich gekrümmten Mikrolinsen der Refokussierungsbereich im Vergleich zu den Lytros noch weiter gesteigert werden.

Es wäre sicherlich mal interessant, eine solche Raytrix-Kamera auszuprobieren (aus rein technischem Interesse, unter Ausblendung des Anschaffungspreises)

Schöne Grüße

Jörg

Hallo Jörg,

ZitatDie kleine Lytro mit geringem Objektivdurchmesser (Frontlinsendurchmesser: 2,5 cm)

2,5 cm?, ich nehme an, Du meist 2,5 mm.
Gruß Carlos

Hallo,

bei den beiden Raytrix Kameras für Mikroskopie sieht man das Problem der notwendigen optischen Anpassung (und die Lösung): Für deren Mikrolinsen wird abweichend von den normalen Kameras ein Öffnungsverhältnis von f/26 angegeben - also etwa der bildseitige Wert, den Mikroskopobjektive im Durchschnitt haben.

Hubert

Hallo Carlos,

auch die kleine Lytro hat eine feste Blende 2,0 und ein optisches 8x-Zoom. Die Außenlinse des Objektivs ist tatsächlich im Durchmesser 2,5 cm groß. Wie sehr sich das Lumen des Lichtkanals im Inneren der Kamera verjüngt, weiß ich nicht. Im Querschnitt mist die kamera insgesamt 4x4 cm, also passen die 2,5 cm gut hinein.  :-)

Viele Grüße

Jörg

Hallo,

so sieht das Objektiv der Lytro innen aus   ;)

http://www.consutecc.com/images/lytro/lytro_kamera_querschnitt.jpg

Hubert