Mikro-Forum

Hallo,

zur Abschätzung der Vergrößerung eines Selbstbau-Mikroskops (früherer Beitag) habe ich eine alte Messschraube auf die Probenbühne gespannt (Wäscheklammer, sehr provisorisch, geht aber). Fokussiert habe ich mit Auflichtbeleuchtung. Dabei sind aber nicht beide Seiten der Schraube gleichzeitig scharf und es gibt scheinbar eine Fase an der Kante. Deshalb ist der Spalt bei Durchlichtbeleuchtung auch wesentlich kleiner und in meinen Augen verlässlicher. Der Nullpunkt meiner Schraube liegt bei etwa 2.5 µm auf der Skala. Der Genauigkeit der Schraube und der Ausmessung des Mikroskop-Bildes würde ich ab etwa 5 µm Spaltbreite trauen. Das ganze hat mit Rumprobieren etwa 15 Minuten gedauert.

Viele Grüße und ein schönes Wochenende
Christian

Wegen der Ausdehnung der Meßflächen und Lichtleitereffekten ist die Messung sehr ungenau. Außerdem herrscht am Objektiv kein telezentrischer Strahlengang.

Besser: einen dünnen Draht mit der Meßschraube ausmessen und den betrachten.
Für noch dünner: Haare. Durchmesser aus Laser-Interferenzbildern an der Zimmerwand ausmessen und rechnen.
Am besten: Kauf Dir ein Objektmikrometer, gibts auch preiswert.

Gruß - Werner

Hallo Werner,

Zitat von: WernerFür noch dünner: Haare. Durchmesser aus Laser-Interferenzbildern an der Zimmerwand ausmessen und rechnen.

Finde ich interessant. Kannst Du dafür mal einen Aufau skizzieren oder verlinken, sowie ein Rechenbeispiel?
LG Gerd

Hallo Gerd,

der Aufbau ist ganz einfach: Man hält dass Haar in den Laserstrahl und rechnet aus dem Abstand der Beugungsordnungen zueinander auf dem Beobachtungsschirm und dem Abstand dieses Bildes zum Haar den Beugungswinkel aus. Der ist dann identisch mit dem Winkel der Beugungsordnungen eines Spaltes (Babinetsches Prinzip). Den kann man mit der üblichen Formel für Beugung am Einfachspalt ausrechnen sin(winkel_n)=(n+1/2)*Wellenlänge/d.
Hier ein Beispiel des Beugungsbildes, etwas unscharf aus der Hand mit Smartphone aufgenommen.

Hubert

@ Werner, danke für den Tip mir dem Objektmikrometer. Mir fehlte der übliche Name für eine Kalibrierprobe. Allerdings bin ich eigentlich schon fertig. Mit der Genauigkeit sehe ich das etwas anders. Klar dass das Licht ähnlich wie in einem Wellenleiter durch Wandreflexionen durch den Spalt transportiert wird. Mit der begrenzen Schärfentiefe bildet das Objektiv dann die obere Öffnung des Spalts (Wellenleiters) ab, das sollte recht genau sein. Auf jeden Fall nimmt die Spaltbreite im Kamerabild schön linear mit der Einstellung der Messschraube zu. Ein Vergleich mit einer Referenzprobe (20x20 µm Fenster, vermessen mit Olympus BX51M) zeigt eine Abweichung der Kalibrierung von etwa 10%.

@ plaenerdd, eine Zeichnung würde eigentlich nicht mehr als das Foto zeigen. Wie oben beschrieben, nehme ich einen optischen Strahlengang im Spalt ähnlich wie bei einem Wellenleiter an. Als Beispiel ergibt ein 10 µm Spalt auf dem Kamerabild 468 Pixel (Kameraauflösung 2048 Pixel). Damit entspricht jeder Pixel etwa 0.021 µm auf der Probe.

@Gerd:
Wikipedia: "Optischer Spalt", da sind Formeln und Bilder.
Zur Ausführung: Vor den Laser eine Lochblende (1mm) kleben, damit das Rand-Störlicht abgeblendet wird. Ein Gaslaser (HeNe) ist viel besser als eine Laserdiode, weil er nur 1 definierte Wellenlänge hat und keinen Lattenzaun wie eine Diode. Außerdem ist keine Linse im Strahlengang und das Licht homogener. An die einige Meter entfernte Wand einen hellen Karton stellen und die Mitte der dunklen Stellen (Minima) mit einem Stift markieren. Daraus das Mittel bilden und den Abstand messen. Daraus kann man den Winkel ziemlich genau errechnen (tan).

@Christian:
Deine Methode ist nicht ziemlich genau, sondern ziemlich ungenau. Das hat nichts mit der Tiefenschärfe zu tun, der Ort ist unbestimmt. Das Objektmikrometer hat geschätzt eine 1µm dicke Skala, auf die man gut scharfstellen kann, da paßt es.

ALLE Meßobjektive sind telezentrische Objektive, deren Bildgröße unabhängig von der Objekt-Entfernung gleich bleibt.
Ein interessantes Thema, bei Interesse nachlesen.
Bei den klobigen Maschinenbauer-Meßmikroskopen (Werkzeugmikroskopen) ist das relativ lange, mehrlinsige Transfer-Objektiv auch telezentrisch oder die Beleuchtung ist telezentrisch aufgebaut. Zeiss, Leitz, Mitutoyo lassen sich diese Sonderoptik auch gut bezahlen.
Sogar bei guten Marken-Meßlupen mit Strichplatte (1/10 mm) kann man Meßfehler erhalten, wenn das Objekt nicht dicht an der Strichplatte anliegt. Diese Meßfehler verschwinden, wenn man im augenseitigen Fokus der Lupe eine Lochblende mit 1-2 mm anbringt. Damit wird die Lupe telezentrisch. Bei mir paßte eine Plastik-Filmdose mit Loch im Boden ganz genau. Merkwürdigerweise werden die Meßlupen nicht mit Blende angeboten.

Gruß - Werner

Hallo Werner und HUbert,
danke für die Nachhilfe in Physik!
Wenn es einigermaßen genau werden soll, muss man selbst bei der Auswahl des Objektmikrometers aufpassen. Es gibt weilche für Durchlicht (die haben dann auch ein Deckglas) und solche für Auflicht, ohne Deckglas.
Beste Grüße
Gerd

@Werner,
nur damit ich es richtig verstehe. Der Stift der Messschraube hat einen Durchmesser von 8 mm oder einen Radius von 4000 µm. Die in der Kamera abgebildete Fläche hat eine Breite von etwa 60 µm. Als Kreissegment ergibt das einen Öffnungswinkel von 0.86° und das eine Segmenthöhe von 0.11 µm. Das bedeutet, die Mitte des abgebildeten Bereichs ist 0.11 µm höher als der Rand. Warum bewirkt diese Wölbung im Vergleich zu einer planaren Oberfläche eine ungenaue Messung?

Hallo Gerd,
ich habe mindestens 3 Objektmikrometer für Durchlicht. Aus China aber auch original Zeiss (West). Keines davon hat ein Deckglas. Wo hast du das her?

Grüße
Martin

@ Christian:
Ich kann das aus dem Stegreif jetzt auch nicht schlüssig erklären.
Beschäftige Dich mal mit telezentrischen Objektiven, man kann im Netz einiges finden, auch warum man dieses Prinzip  braucht.

Nicht ohne Grund werden diese aufwändigen Teile von Firmen speziell für diesen Zweck gefertigt. Leider gibt es keine ausführlichen Unterlagen zu Meßmikroskopen im Netz, nur Anleitungen und Propaganda.

Gruß - Werner

Hallo Martin,
ich habe eins mit und eins ohne DG. Daraus habe ich geschlossen, dass das eine für bedeckte und das andere für unbedeckte Objekte ist. Und

Zitat von: BEYER "Handbuch der Mikroskopie" 2. Auflage 1977, Seite 396"Für genaue Messungen empfihlielt sich, den Skalenwert empirisch mit einer Objektmeßplatte zu bestimmen...Sie trägt in der Mitte eine 1mm lange Strichskale mit 100 gleichen Teilen..., die mit einem keisförmigen Deckglas standardisierter Dicke abgedeckt ist ( Das Deckglas entfällt bei Objektmeßplatten für Auflicht.)"

LG Gerd

Hallo Gerd,
prinzipiell macht das ja Sinn, da die meisten Objektive ja mit Deckglas gerechnet sind. Wenn ich ein 100er kalibriere mache ich auch Öl drauf. Aber hat das Deckglas was mit dem Maßstab zu tun?

Grüße
Martin

Hallo Martin,
irgendwo in den Tiefen dieses Forums gab es vor ein paar Jahren mal eine Diskussion darüber wo das jemand schlüssig erklärt hat. Ich denke, dass das wirklich erst bei den hohen Vergrößerungen bzw. Aperturen greift, schließlich kommen da die bildwichteigen Beugungsmaxima in ziemlich großen Winkeln aus dem Deckglas und die sind solange sie im Glas bzw. Eindeckmedium laufen ganz andere.
LG Gerd

Wahrscheinlich ist eine Abweichung da, aber für die meisten Anwendungen nicht relevant, sonst hätte man schon öfter davon gehört. Hoffe ich...

Grüße
Martin

Hallo Martin,
vor 10 Jahren hattest Du schon die gleiche Frage gestellt (https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=6976.msg179808#msg179808) und auch keine erschöpfende Antwort erhalten...Der Faden ist trotzdem interessant, schon weil ich gar nicht dachte, dass ich schon 10 Jahre dabei bin...
LG Gerd

Nicht zu fassen! Es sind zwar nicht 10 sondern nur 5 Jahre her, aber um so schlimmer, daß ich mich nicht mehr erinnern konnte! Beruhigend ist, daß mein Ansatz der gleiche geblieben ist und die Lösung nicht näher...

Grüße
Martin

Hallo Martin,
der Faden war vor 10 jahren begonnen (https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=6976.0) und später wieder aufgenommen worden. Das hab ich nicht mitbekommen.
Sorry
Gerd

hallo
Wie ich verstanden hatte, sind Mikroskopobjektive generell telezentrisch, wenn auch nicht ausgewiesene Messobjektive diesbezüglich. Zumindest muß dafür die Öffnung so groß oder größer sein wie der Objektbereich. Auflichtobjektive gibt es auch mit Deckglaskorrektur, und bei den tintengedruckten Objektmikrometern hat man beim selbst eindecken Gefahr des Verlaufs der Druckfarbe.
gruß conso

Hallo,

ZitatAber hat das Deckglas was mit dem Maßstab zu tun?

primär ist die Bildschärfe durch die je nach NA unterschiedliche Schnittweite der Strahlen bei fehlendem Deckglas betroffen (entsprechend sphärischer Aberration). Zusätzlich wird dann aber auch auf eine andere Gegenstandsweite fokussiert (Mittelwert des sich nicht mehr in einem Punkt treffenden Strahlenbündels). Und eine andere Gegenstandsweite verändert den Abbildungsmaßstab. Auch bei kurzbrennweitigen, hochaperturigen Objektiven dürfte das nur in den Bereich weniger Prozent Abweichung gehen.

Hubert

Zitat von: konsonant in März 08, 2020, 01:26:03 VORMITTAG
hallo
Wie ich verstanden hatte, sind Mikroskopobjektive generell telezentrisch, wenn auch nicht ausgewiesene Messobjektive diesbezüglich.

Hallo,

ich habe es genau anders verstanden. Nur spezielle Messobjektive sind telezentrisch, die "normalen" Mikroskopobjektive aber nicht.

Gruß,
Rolf

Hier ist ein Ausschnitt aus Hager (1932) Das Mikroskop und seine Anwendung, S. 56. Es geht hier zwar um Okularmikrometer, ist für unseren Fall trotzdem interessant. Es wird beschrieben, daß die Skala zum Schutz von einem Glasplättchen abgedeckt wird, wenn sie nicht eingeschliffen, sondern fotografisch aufgebracht wurde. Ich kann mir vorstellen, daß das bei Objektmikrometern nicht anders ist.

Grüße
Martin

Ehe man so was kompliziertes macht und nur geringe Genauigkeit hinbekommt: Es geht viel einfacher.
Ein wenig vergrößerndes Objektiv (z.B. 4x) hat mehrere Millimeter eines transparenten Lineals im Bildfeld. Damit kann man ein Okularmikrometer so auf 5% genau kalibrieren, vielleicht sogar genauer - wenn man das Lineal wiederum kalibriert (mit einer Schublehre gegenmißt).
Bei höheren vergrößerungen bekommt man dann nur noch 1 mm hinein oder sogar weniger, und das funktioniert nicht mehr. Der Abbildungsmaßstab verändert sich aber linear mit der Objektiv-Vergrößerung. Wenn man letzterer Glauben schenkt, kann man einfach umrechnen. Natürlich ist ein 40x nicht unbedingt genau 40x, es können auch 42x sein. Das ist dann der zusätzliche Fehler, den man einführt. Um die Größe von Kleinlebewesen oder botanischen Strukturen anzugeben, reicht diese Genauigkeit dicke.

Hallo,

ZitatWie ich verstanden hatte, sind Mikroskopobjektive generell telezentrisch, wenn auch nicht ausgewiesene Messobjektive diesbezüglich

generell nicht, das hängt vom inneren Aufbau ab und in der Konsequenz von der sich daraus ergebenden Blendenlage. Bei hochaperturigen Objektiven dürfte sich kein praktischer Unterschied ergeben, weil die Schärfentiefe zu gering ist dass es sich praktisch auswirken würde.

Hubert

hallo
ich gebe Wikipedia als "Beleg" für meine Aussage an : https://de.wikipedia.org/wiki/Telezentrisches_Objektiv (https://de.wikipedia.org/wiki/Telezentrisches_Objektiv) dort die "Objektseitige Telezentrie". Bei Cyprionka habe ich es auch noch einmal gelesen.  ich will auch nicht darauf beharren und und lerne gern etwas dazu. ich denke aber schon, daß Mikroskopobjektive so abbilden sollen, daß die axiale Draufsicht auf einen walzenförmigen Körper (Säule, Tubus) die nicht fokussierten Wandungsbereiche (out of focus) in der gleichen Position und Größe wie den fokussierten Bereich abbildet. Kurz gefasst, die Wandung der Säule erscheint als Kreis und die Durchsicht durch die Säule nicht nach hinten perspektivisch verjüngt oder aufgeweitet. Die Mikrofibel im Kapitel 2.5.8 "die Fiktion des höheren Bildkontrasts" könnte die Intention der telezentrischen Abbildungsweise illustrieren, denn man will die wahre Größe des Objekts erkennen und keine perspektivische Verzeichnung. So ungefähr, das hat mit Messobjektiv natürlich nichts zu tun. ich bin ja kein Experte sondern nur interessiert das Richtige zu lernen. Wahrscheinlich weichen niedrige Vergrößerungen eher von der Telezentrie ab und so wichtig wird die Telezentrie in der Mikroskopie wohl auch nicht sein.  gruß conso

Hallo Christian, hallo Werner,

Haferkorn, Optik, Seite 294-295: "Objektseitig telezentrischer Strahlenverlauf ist bei Meßmikroskopen wichtig, bei denen eine Teilung (Okularmikrometer) in der Auffangebene angebracht ist, die vor der Messung mit einer Teilung in der Objektebene (Objektmikrometer) kalibriert wird. Jede Abweichung der Lage des auszumessenden Objekts von der Ebene, für die kalibriert wurde, würde einen Meßfehler verursachen, wenn nicht objektseitig telezentrischer Strahlenverlauf eingehalten würde."

Im Anhang: Lipson, Optical Physics, p, 62

LG Helmut

Hallo Uwe,
das wär mir zu ungenau. Wenn man eine Kamera adaptiert hat ist es doch so einfach: mit jedem Objektiv das Objektmikrometer fotografieren und schon weiß man, wieviel µm die Pixelbreite des Bildes bei der entsprechenden Vergrößerung entspricht. Ein Okularmikrometer brauch ich nicht. Einzelne Objekte (Sporen etc.) vermesse ich dann mit ImageJ. Gibt aber zahllose andere Programme, mit denen das geht.

Grüße
Martin

Hallo,

Zitatich denke aber schon, daß Mikroskopobjektive so abbilden sollen, daß die axiale Draufsicht auf einen walzenförmigen Körper (Säule, Tubus) die nicht fokussierten Wandungsbereiche (out of focus) in der gleichen Position und Größe wie den fokussierten Bereich abbildet.

nicht zwingend, da Mikroskopobjektive wie bereits erwähnt im Allgemeinen durch die sehr geringe Schärfentiefe nicht dafür gedacht sind, 3D-Körper in größerer Tiefe abzubilden. Stacking ist ein ganz anderer Prozess, da die selbe Schärfenebene verwendet und verschoben wird. Stacking durch fokussieren ist problematisch da der entstehende variable Bildmaßstab meist nachträglich korrigiert werden muss.

Fotoobjektive sind normalerweise nicht (objektseitig) telezentrisch, da dazu die Systemblende in der hinteren Brennebene liegen muss, die wird aber konstruktiv in das Objektiv verlegt. Bei Mikroskopobjektiven liegt die Brennebene meist im Inneren im hinteren Bereich. Speziell bei Phasenkontrastobjektiven fällt diese mit der Blendenlage zusammen. Bei anderen Objektiven auch wieder nicht.

Hubert

hallo
bezüglich des Deckglases auf dem Mikrometer, es gibt Auflichtobjektive (Metallmikroskop) die kein Deckglas benötigen, andere Mikroskopobjektive sind meist mit Deckglaskorrektur konstruiert. Nicht daß es mir geistig präsent war, ich mußte es erst googlen https://www.solstice.de/cms/upload/pdf/Veroeffentlichungen/Geknickter%20Stab%202016-PhiuZ.pdf (https://www.solstice.de/cms/upload/pdf/Veroeffentlichungen/Geknickter%20Stab%202016-PhiuZ.pdf), es gibt das Phänomen der "optischen Hebung", Bspw sieht eine Münze unter Wasser größer aus, das wäre dann wohl auch für Objektmikrometer so. Es kommt darauf an welche Korrektur die Optik hat ob man richtig misst. Es wird aber so schlimm wohl nicht sein.

@Lupus ,  wegen der geringen Schärfentiefe ist Nichttelezentrie wohl kein Problem, eher noch beim Zuziehen der Aperturblende und der Zunahme der Schärfentiefe dabei. Stacking ist auch nicht gemeint, Picolay ist eigentlich für mikroskopische Aufnahmen gedacht gewesen und führt nacher eine perspektivische Staffelung (perspektivische Größenänderung) für den Stack aus. 

ich merke mir mal, Mikroskopobjektive sind vielleicht oder eher telezentrisch müssen aber nicht.
gruß conso