Auflösung Orthoplan Objektive 50x/0,85 und 100x/0,90

[Nochnmikroskop]

Hallo zusammen,

bei meinem Ortholplan mit ICR DIC habe ich einmal die max. mögliche Auflösung ermittelt.
Verwendet wurde die originale Auflicht-Beleuchtung mit dem Zeiss Auflösungstestobjekt und einer Touptek Kamera mit RAW 12Bit. Ich habe alle vorhandenen Möglichkeiten der Auflösungsoptimierung ausprobiert, glaube ich zumindest. Im Okular (10x, 25x) war auch nicht mehr Auflösung erkennbar

Bei Vergleich mit der berechenbaren Auflösung für die Objektive erreiche ich "nur" ca. 75% bis 80%.

Objektiv 50x/0,85: erreicht knapp 2500 LP/mm, lt. Berechnung sollten es 3091 LP/mm sein (bei 550 nm Licht)
Objektiv 100x/0,90: erreicht gut 2500 LP/mm, lt. Berechnung sollten es 3273 LP/mm sein (bei 550 nm Licht)

Frage an die Optikspezialisten:
liegt das ausschließlich an dem warmen Licht des Orthoplan,
oder liegen die erreichten %-Werte im Bereich einer Objektiv-Streuung (sind ja schon etwas älter  )?

LG Frank

Links das 100x, rechts das 50x Objektiv, Vergleich mit XnView

[Stuessi]

Hallo Frank,

hast Du mal mit einem Grün Filter probiert?

LG,
Rolf

[liftboy]

Hallo Frank,

Rolf hat recht! Die Werte gelten für monochromes Licht.

Grüße
Wolfgang

[Nochnmikroskop]

Hallo Rolf und Wolfgang,

danke für Eure Anmerkungen, einen Grünfilter habe ich (noch) nicht. 
Dafür müsste man auch ein Filterpfännchen erstehen, wenn ich das bei Ebay so lese. Aber an sowas kann man ja rankommen. 

Muss der Filter dann grün sein, oder nur grün durchlassen und eine andere Farbe haben? 
Der kommt dann direkt hinter das Lampenhaus, oder? Durchmesser 50 mm?

LG Frank

[Lupus]

Hallo Frank,

ich nehme an dass das keine DIK-Aufnahmen waren, sondern nur die Auflichteinrichtung davon verwendet wurde?
Ist die Kamera eine Farbkamera? Dann wäre ein Grün-Farbauszug per Software möglich - nicht ganz so gut wie ein engerer Filter aber bei Halogenbeleuchtung müsste der Effekt sichtbar sein. Und die Frage ist auch ob es sich bei den Objektiven um Achromate handelt (keine Apochromate)? Dann kommt der Effekt der chromatischen Aberration hinzu.
Hier ein Link zu einer Messung von Peter Höbel dazu
http://www.mikroskopie-ph.de/Pinnularia-Farbtrennung.jpg
aus einer früheren Diskussion über Grünfilter/Farbauszug zur Auflösungs-/Kontrastoptimierung bei einen Apochromaten
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4597.msg30594;topicseen#msg30594

Hubert

[liftboy]

Hallo Frank,

der Grünfilter wird eigentlich nur aus einem Grund genommen:
das menschliche Auge hat da seine größte Empfindlichkeit, kann also besser auflösen. Von der optischen Lehre her wäre ein Kobaltfilter besser... nur da sieht Dein Auge kaum noch was. Du kannst das gerne mal testen; einen Grünfilter und einen Kobalt kann ich Dir gern schicken :-) Die Fotos musst Du dann aber in s/w machen, sonst ist das kein echter Vergleich.

Grüße
Wolfgang

[Lupus]

Hallo,

der Grünfilter wird eigentlich nur aus einem Grund genommen:
das menschliche Auge hat da seine größte Empfindlichkeit, kann also besser auflösen. Von der optischen Lehre her wäre ein Kobaltfilter besser...

ein Vorteil nicht nur für das Auge. Je nach Kameraadaption (d.h. wieviel Pixel das beugungsbegrenzte Airy-Scheibchen des Objektives abbilden) ist bei Farbkameras mit Bayer-Sensor die Sensorauflösung durch die doppelte Grünpixel-Anzahl etwas besser als bei blauem Licht.

Hubert

[Jürgen Boschert]

Hallo Hubert,

wobei ja der Bayer-Sensor den menschlichen Seheindruck imitieren soll und wegen der höheren Grünempfindlichkeit des humanen Retina eben doppelt soviele Grünpixel hat wie für die anderen Farben.

[Nochnmikroskop]

Hallo Hubert,
 
meine Angaben waren nicht vollständig. Es sind die Auflicht ICR DIK NPL Fluotar unendlich Objektive, Verwendung  ohne Deckglas. Die Kamera ist eine Farbkamera mit 1 Zoll, 20 Mpix.
Mit XnView hatte ich versuchsweise die Farbkanale separat extrahiert, da war es aber nicht wirklich besser. Auch chromatische Aberration Verringerung per ACDsee brachte nur wenig Verbesserung, lediglich etwas roter "Schatten" wurde gering vermindert.
 
Danke auch für die Links. 
 
Inzwischen habe ich nochmals etwas mit den Einstellungen gespielt und wieder per Handy über das Okular das Ergebnis festgehalten. Tatsächlich war nun beim 100x/0,90 eine noch bessere Auflösung sichtbar (gut 2800 LP/mm) wobei auch der rote Stich wesentlich geringer wahrnehmbar war. Wenn ich den roten Kanal extrahiere, sieht das Ergebnis m.M.n. noch etwas klarer aus.

LG Frank

 

[Nochnmikroskop]

Hallo Wolfgang,

danke für Dein Angebot!

Ich habe aber mal mit Diana geschrieben, da bestelle ich einfach mal einen Filter zum Testen. Es muss einer mit 50 mm Durchmesser sein.


LG Frank

[Nochnmikroskop]

Hallo nochmals,

es scheint mir doch so zu sein, dass auch die Kameraanbindung noch nicht optimal ist. Oder ich da noch nicht die richtigen Einstellungen habe.
Die C-Mount Kamera möchte ich noch ablösen durch eine Panasonic G9. Die MFT Kamera wird dann über ein Meike 28 mm/2.8 angeschlossen. Aber da bin ich noch nicht mit durch. Der Tubus fehlt noch.

LG Frank

[Lupus]

Hallo Jürgen,

der Grund warum man die Grünpixel als Annäherung an das Auge verdoppelt hat (was sich dann auch fast zwangsläufig aus der technisch einfachen quadratischen Rasteranordnung für alle drei Farbpixel ergibt) ist - wie von Dir beschrieben - klar. Andererseits gibt es eben auch Unterschiede im Vergleich zwischen Augen und Kamerasensor.

Einer besteht darin dass die Empfindlichkeitskurven für Grün und Rot aus Gründen der Evolution ziemlich eng nebeneinander liegen und sich daher deutlich überschneiden (beide haben sich erst später aus einem früheren Augen-Entwicklungsstadium mit ursprünglich nur zwei Farbrezeptoren aus dem langwelligeren Rezeptor aufgespalten), während bei Kameras alle drei Farben etwa gleichmäßig im spektralen Abstand verteilt sind. Das ist einer der Gründe warum eine "perfekte" augengerechte Farbwidergabe mit Kameras nur schwer möglich ist.

Der andere ist dass der Kamerasensor für Grün wegen der höheren Pixeldichte einen um etwa den Faktor √2 ≈ 1.4 höhere Auflösung hat als für Rot und Blau. Beim Auge ist es auch wieder etwas anders, da sind in der Fovea centralis, also dem Bereich des schärfsten Sehens an der optischen Achse die roten und grünen Rezeptoren etwa gleich dicht verteilt und somit ähnlich gut auflösend, während blaue Rezeptoren dort nicht vorkommen und erst am Rand der Fovea centralis mit einer zunehmenden Konzentration in Erscheinung treten - die aber vergleichsweise gering bleibt. Daher ist Blau die schlechteste Farbe für visuelle Beobachtung - entgegen dem physikalischen Vorteil der im kurzwelligen Spektralbereich höheren beugungsbedingten Auflösung.

Hubert

[Lupus]

Hallo Frank,

Inzwischen habe ich nochmals etwas mit den Einstellungen gespielt und wieder per Handy über das Okular das Ergebnis festgehalten.

mit JPG-Bildern kann man im Pixel-Auflösungsbereich keine saubere Trennung der RGB-Kanäle erreichen. Ich hatte früher schon demonstriert dass die Farben nach der JPG-Kompression z.T. erheblich an Intensität und Objekttreue leiden:
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=48097.0
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=48929.msg358958;topicseen#msg358958
Daher sind hier vergleichende Farbauszüge für die Beurteilung der Kanten des Auflösungstestobjektes wenig aussagekräftig.

Auch die Kantendarstellung wird durch kamerainternes Schärfen verfälscht wenn nicht mit RAW-Dateien gearbeitet wird. Daher führen dann allgemein solche Auflösungstests mit JPG-Bildern aus der Kamera nicht zu objektiven Ergebnissen:
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=48776.msg358039;topicseen#msg358039
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=48929.msg358967;topicseen#msg358967

Hubert

PS: Man muss kein Spezialist und Foto-Profi sein um an weitgehend unbearbeitete Bilder zu kommen, die aus RAW-Dateien entwickelt wurden. Ich verwende nur ungern spezielle Programme dazu da die meist wieder sehr aufgebläht sind an Funktionen. Mein Freeware-Programm PaintNET kann das mit einem einfach ladbaren Plugin auch. Es ist zwar sehr rudimentär in der Bedienung, man muss für die wenigen Einstellungen eine Zeile einer Textdatei verändern. Das ist aber auch der Vorteil dass es sich auf die wesentlichen Funktionen beschränkt und die eigentliche Bildbearbeitung dem gewohnten Programm überlässt.

[Nochnmikroskop]

Guten Morgen Hubert,

tatsächlich habe ich hier auf die Schnelle mit JPG am alten Samsung Note 8 gearbeitet (12 MPix). Und natürlich hast Du Recht, das das nicht optimal für ideale Ergebnisse ist.
Normalerweise nehme ich zusätzlich das DNG Format, welches die App ProShot auch abspeichert. Das DNG Format sollte bei allen Programmen verlustfrei bearbeitbar sein. 
Andererseits bilde ich mir ein, mit den "verarbeiteten" JPGs schon recht gut die Grenzen des Möglichen ausgelotet zu haben. Ich bin auch nicht so versiert das allerletzte aus dem RAW-Format herauszuholen wie Du und einige andere User hier. Z.B. gefallen mir die JPGs meiner Panasonic G9 besser, als alles was ich aus den RAWs herausgeholt habe. 
Leider "verarbeiten" immer mehr Programme automatisch mit KI alles was auf die Festplatte kommt, und rühmen sich sogar damit. Das S24 Ultra hatte jetzt ein 3GB !!! Update, welches noch mehr KI installiert. Es ist wohl mein letztes Samsung. 

Die zuletzt ermittelten 2800 LP/mm lagen ja schon etwas näher am "Zielwert" der max. möglichen Auflösung in der Theorie. Den Test mit dem Grünfilter werden ich noch nachholen und mich nochmals mit der komplizierten Optik des Mikroskops auseinandersetzen.

Danke nochmals für Deine Expertise und die Verweise auf ältere Posts, wo Du schon auf das Thema JPG / RAW eingegangen bist.  

LG Frank

[Lupus]

Hallo Frank,

Das DNG Format sollte bei allen Programmen verlustfrei bearbeitbar sein.

das DNG-Format von Adobe ist ja eine der zahlreichen herstellerspezifischen Versionen eines RAW-Datenformates, das u.a. von Samsung-Smartphones verwendet wird. Ich wollte nicht zum Ausdruck bringen dass man mit JPG den Auflösungstest nicht machen kann, aber es ging hier um die Frage der zusätzlichen Farbfilterung. Und auch die objektive, "wissenschaftliche" quantitative Interpretation des Kontrastes der Testbalken ist natürlich nicht möglich wenn im JPG-Format standardmäßig Schärfungsfilter eingesetzt werden.

Ich bin auch nicht so versiert das allerletzte aus dem RAW-Format herauszuholen wie Du und einige andere User hier. Z.B. gefallen mir die JPGs meiner Panasonic G9 besser, als alles was ich aus den RAWs herausgeholt habe.

Ich würde sagen dass das ein Missverständnis ist, ich jedenfalls hole nicht das "allerletzte" aus dem RAW-Format heraus. Sondern umgekehrt, ich verwende es gerade deshalb nur in kritischen Einzelfällen (nicht allgemein, da reicht eine richtig belichtete JPG-Aufnahme vollkommen) um auch unbearbeitet möglichst viele ursprüngliche Bildinformationen als Ausgangsbasis zu haben. Meine Nachbearbeitung beschränkt sich auf wenige Dinge wie Anpassung des Histogramms an den möglichen (oder gewollten) 8-Bit Dynamikumfang. eventuell noch eine Modifikation der Gradationskurve.

Wenn man gewohnt ist das Bild stark nachzubearbeiten, und die besonderen Vorteile des RAW-Formats wie den größeren Dynamikumfang bei entsprechenden kontrastreichen Motiven nicht benötigt, ist JPG mit den kamerainternen Voreinstellungen sowieso die effektivere Lösung.

Vielleicht interessiert es diejenigen die sich noch nicht mit dem RAW-Format auseinandergesetzt haben worin die "rudimentären" Grund-Einstellmöglichkeiten der RAW-Entwicklung bestehen die z.B. der RAW-Konverter meines Bildbearbeitungsprogrammes besitzt. Wie erwähnt gibt es hier keine benutzerfreundlichen "Schieberegler" o.ä. auf dem Bildschirm wie bei ausgefeilten Programmen, sondern nur eine Textzeile in einem Textfile, den man manuell abändert und danach wieder abspeichert. Das ist insofern kein Problem weil die eigentliche Bildbearbeitung nicht bei der RAW-Konvertierung erfolgt und daher nur selten eine Änderung der Einstellung erforderlich ist. Im folgenden Screenshot ist der Textfile als Beispiel zu sehen, alle Textzeilen mit beginnendem Semikolon sind nur Kommentare ohne Bedeutung, die letzte Zeile ist die Befehlszeile mit den eingestellten Parametern.

Die ersten Kommentarzeilen sind original wie sie im Plugin enthalten sind, es verwendet dcraw als freie Konvertierungssoftware. Die Kommentarzeilen die mit - und einem Buchstaben beginnen habe ich für mich als Erinnerung der Bedeutung einer Auswahl der von mir als interessant eingestuften Parameter eingefügt (es gibt einige mehr, die aber für mich wenig sinnvoll sind). Die letzte Zeile listet die zuletzt konkret gewählten Parameter zur Einstellung der Bildentwicklung auf.



Die Methode zur Einstellung der Parameter besteht darin dass man den entsprechenden Buchstaben schreibt mit darauf folgenden Zahlen.
Z.B.:
-q gibt an wie die in der Bayermaske nicht belichteten Pixel einer bestimmten Farbe an den Positionen der beiden anderen Farben aus den umgebenden belichteten Pixeln der eigenen Farbe ersetzt werden ("Demosaicing"). Das hier ausgewählte AHD (Adaptive Homogeneity-Directed) ist ein relativ ausgefeiltes Verfahren mit geringen Farb-Artefakten.
Dann gibt es die Möglichkeit den Weißabgleich zu definieren (-w wie von der Kamera eingestellt, -a als Mittelwert der Bildpixel, oder -r durch individuelle Einstellung von Faktoren für jedes der vier RGBG-Pixel einer Vierergruppe der Bayermaske, also ein manueller Farbabgleich der z.B. interessant ist wenn man das Farbspektrum eines Spektroskops möglichst unverfälscht aufnehmen möchte.
-g bestimmt die Gammakurve, die Norm (default) mit einem Gamma von 2.222 dient dem Angleich an die Sehgewohnheiten des Auges. Für kontrastarme Aufnahmen einer Diatome z.B. habe ich hier -g 1 0, also eine lineare Gammakurve ohne Offset eingestellt die eine "physikalischere" Umsetzung der Pixelhelligkeiten ermöglicht und damit eine weitere Spreizung des Histogramms.
-n erzeugt beliebig schwach oder stark einstellbare Rauschminderung mit einem Wavelet-Filter.
-b wie hell das Bild erzeugt wird.
Und noch ganz brauchbar, mit -B kann der Bildausschnitt (in Pixelmaßen) gewählt werden mit dem das Bild aus der Originaldatei erzeugt wird. Bei Serienbildern kann man es sich dann sparen, die sehr großen Originalbilder alle nachträglich zu verkleinern wenn man schon vorher den gewünschten Ausschnitt kennt.

Eine RAW-Datei wird dann im Programm mit Hilfe der voreingestellten Parameter geladen und steht wie jede andere Bilddatei für die eigentliche weitere Bildbearbeitung zur Verfügung.

Hubert