Drosophila

[Kurt Wirz]

Hallo

Schön sind sie, aber lästig,
die Körperlänge der Essigfliege beträgt 4mm.

Frontale:

www.focus-stacking.ch/B/05268_00.JPG

Kamera: Nikon D810
Objektiv: MITUTOYO M Plan Apo 10X/0.28 ∞/0 f=200
Tubuslinse: Nikon ITL200
Belichtungszeit: Blitz
ISO: 64
Beleuchtung: 4 Blitzgeräte
Diffusor: weisses Schreibpapier
Aufnahmedateiformat (RAW/JPG): RAW
Beschnittsbetrag in % (Breite u. Höhe): 40, 19
Stativ: Reprostand
Artenname: Drosophila
Multishot-Technik: Stack
Stacking Software / - Methode: Zerene Stacker / PMax
Abbildungsmassstab: 12:1
Anzahl Stackschritte: 267
Durchschnittliche Stackschrittgrösse (mm) mit Cognisys StackShot: 0.005

Bei jedem Einzelauge (Ommatidium) befindet sich ein kurzes, schwarzes Haar.
Auf der linken Seite des Bildes kann man gut die Spiegelung der Haare in den Einzelaugen sehen, ein kleines Chaos ist die Folge.

Ausschnitt von Bild oben



Und nun die Seitenansicht:

www.focus-stacking.ch/B/05270_00.JPG

Wie oben, ausser:
Beschnittsbetrag in % (Breite u. Höhe): 45, 23
Anzahl Stackschritte: 362

Ausschnitt vom Auge:


Kurt

[Nochnmikroskop]

Hallo Kurt,
Deine Bildfolge begeistert, sieht klasse aus.
Ich dachte das diese fiseligen kleinen Haare nicht mehr aufgelöst werden können vom Mitutoyo 10x / 0,28.
Die Haaresbreite an den Augen liegt um 0,001 mm, somit an der Auflösungsgrenze des Objektivs.

Danke fürs Zeigen.

LG Frank

[Kurt Wirz]

Hallo Frank

Schön, dass dir die Bilder gefallen, vielen Dank.

"Die Haaresbreite an den Augen liegt um 0,001 mm, somit an der Auflösungsgrenze des Objektivs."

Zur Auflösungsgrenze:
Das Mitutoyo 10x/0.28 an der Nikon D810 löst bei 12:1 ein Objekt mit etwa 950 Linienpaare /mm auf.
Ein Linienpaar besitzt eine Breite von (1mm/950) etwa 0.001mm.
Da es ein Linienpaar aus einer schwarzen und einer weissen Linie ist, besitzt die schwarze Linie eine Breite von 0.0005mm.
Es kann somit ein schwarzes Haar mit 0.0005mm mit etwa 10% Kontrast abgebildet werden.
Sind die schwarzen und weissen Linien eines Auflösungstarget etwas feiner, wird aus den feinen Linien eine graue Fläche.
Ist ein einzelnes schwarzes Haar z.B. 0.0004mm Breit und dies auf hellem Grund wird es immer noch erkennbar abgebildet.
Die Vollformat (36x24mm) Nikon D810 mit 7360x4912 Pixeln, kann bei 12:1 mit einem Pixel einen objektseitigen Gegenstand von 0.0004mm Breite abbilden.
(Ist im Bild Rauschen vorhanden, das auf Pixelebene ist, kann sich dieses mit den feinsten Strukturen summieren oder subtrahieren, es entsteht ein unruhiges und unnatürliches Chaos.)
Es können sogar kleinere Objekte abgebildet werden, diese jedoch nicht in ihrer entsprechenden Grösse, sondern grösser und im Falle eines schwarzen Objektes auf hellem Grund, nur in einem schwachen Grau sichtbar.
Dieses feine Objekt von etwa 0.0003mm Breite kann mit Bildbearbeitung, Kontrasterhöhung bei hohen Frequenzen, im Bild gut erkennbar gemacht werden.
Es können somit je nach Bedarf für analytische Mikroskopische Zwecke auch Strukturen im Bild sichtbar gemacht werden, die kleiner wie die sogenannte und genormte Auflösungsgrenze von 0.001mm sind.
Für Bilder die einen natürlichen Eindruck machen sollen, wirken solch hoch aufgelöste Bilder (mit Kontrasterhöhung bei hohen Frequenzen) sehr unruhig, da mit steigender Frequenz der Kontrast nicht natürlich absinkt, so wie wir es vom natürlichen Sehen von blossem Auge gewöhnt sind.
Für schöne Bilder ist es somit nur selten dienlich, wenn die feinsten Strukturen durch Kontrastanhebung verstärkt und besser sichtbar gemacht werden. Glatte Kanten sorgen für Ruhe im Bild, Unebenheiten in Kanten sorgen für Unruhe im Bild.
Eine Kamera sollte somit möglichst wenig rauschen und höher auflösen können wie das Objektiv.

Zum Durchmesser der Haare zwischen den Ommatidien.
Bei den Bildausschnitten, Bild 2 und 4 entspricht ein Pixel im Bild einem Pixel des Kamerasensors.
Im vierten Bild linke Seite unten, sieht man die schwarzen Haare waagrecht.
An ihrem Grund besitzen sie eine Breite von etwa 5-6 Pixeln.
Wie oben erwähnt entspricht die Abbildung eins Pixel, objektseitig einer Breite von 0.0005mm, 5-6 Pixel entsprechen somit einem Durchmesser von (5.5 x 0.0005mm) etwa 0.0028mm, was dem Durchmesser des Haares am Grund entspricht.
Auf halber Länge besitzt im Bild ein Haar einen Durchmesser von 4 Pixel und somit einen Durchmesser von (4 x 0.0005mm) etwa 0.002mm.
Am linken Bildrand, die hellen Haare ausserhalb des Facettenauges, besitzen einen Durchmesser von 1-2 Pixel und somit 0.0005 – 0.001 mm.

Ich hoffe das Ganze ist nachvollziehbar und richtig berechnet.

Kurt

[Nochnmikroskop]

Hallo Kurt,
vielen Dank für Deine ausführliche Dokumentation und Deine nachvollziehbaren Berechnungen.
Du schaffst hier tatsächlich mit Deinem Aufbau das Maximum (Zitat 950 lp/mm) herauszuholen, ohne signifikante Unschärfe.
Selbst die Haarspitzen, welche ja im Prinzip deutlich unterhalb der Auflösungsgrenze liegen, sind gut herausgearbeitet, obwohl hier nicht Schwarz auf Weiß vorliegt, toll.
Interessant finde ich auch die dicken, längeren dunkelgrauen Borsten oberhalb des Auges. Da sind längliche Streifen sichtbar. Die verlaufen bis zur Mitte der Borsten erkennbar und erst später ins Undeutliche. Da zeigen sich wohl auch die Vorteile der superkurzen Belichtung mittels Blitz. ​
Mir gefällt das dritte Bild mit der Seitenansicht besonders gut.
Eine Frage bleibt, sind hier wirklich nur 5 µm große Stackschritte durchgeführt worden? Das Mitu hat doch nur 3,5 µm Schärfentiefe (lt. Edmundsoptics).
Liebe Grüße vom Frank

[Kurt Wirz]

Hallo Frank

Wir berechnen die Schärfentiefe folgendermassen:
λ/(NA x NA) also Lichtwellenlänge durch Apertur im Quadrat.
Diese Schärfentiefe erstreckt sich vom Nahpunkt über den Fokuspunkt (exakte Schärfeebene), weiter bis zum Fernpunkt der Schärfentiefe.
Im Falle einer Apertur von 0.28, Schärfentiefe = 7µm

Mitutoyo (Edmundsoptics) betrachtet die Schärfentiefe vom Fokuspunkt aus, also vom Fokuspunkt zum Nahpunkt, oder vom Fokuspunkt zum Fernpunkt.
Die Formel lautet dann λ / 2 (NA x NA).
Im Falle einer Apertur von 0.28, Schärfentiefe = 3.5µm.
Somit ist bei den Werten von Mitutoyo die Schärfentiefe halb so gross, wie wir sie üblicherweise berechnen.

Meine verwendete Schrittgrösse war 5µm, was eine minime Überlappung der Schärfentiefe ergibt.
Dies reicht bei entsprechender Bildbearbeitung für Internetbilder aus.

Kurt

[Nochnmikroskop]

Nabend Kurt,
danke für Deine Infos. Ich werde mich daran auch mal versuchen, das Mitu 10x habe ich ja schon.

Hast Du zufällig die Fruchtfliege, speziell die Bereiche um das Auge (im Prinzip der obere Bereich in Deinem Bild 4), mit dem Nikon 60x / 0,7 gestackt?
Mich würde das sehr interessieren, da ich mir ein stärker vergrößerndes Objektiv mit recht hoher nA. anschaffen möchte.

LG Frank

[Kurt Wirz]

Hallo Frank

Den von dir angesprochene Bereich habe ich nicht mit dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 gestackt.
Das Objektiv hat wohl eine hohe Auflösung, jedoch eine extrem geringe Schärfentiefe, so dass es für gewölbte Objekte nicht geeignet ist.
Schon bei flachen Schmetterling Flügelschuppen ist die benötigte Anzahl von Bildern bei 500 bis über 1000.
Für kleinere Details würde ich das MITUTOYO M Plan Apo 20X/0.42 ∞/0 f=200 empfehlen, es löst ein Objekt mit etwa 1500 LP/mm auf.
Das NIKON M Plan, 60/0.7 löst mit 2300 LP/mm, nicht mal doppelt so hoch und bietet dabei mehr wie doppelt so grosse Probleme.
Man sollte nicht so stark wie möglich vergrössern, sondern gerade so stark wie unbedingt nötig.
Ich investiere vorzugsweise in eine angepasste Bearbeitung.

Kurt

[Nochnmikroskop]

Hallo Kurt,
vielen Dank für Deinen Vorschlag des Mitutoyo Objektivs. Neu würde ich mir dieses wohl nicht zulegen, gebraucht ist die Auswahl auch dürftig, meist aus Übersee.

Nach der Formel λ/(NA x NA) ergibt sich bei NA von 0,7 eine Schärfentiefe von ca. 0,0011 mm. Das Nikon hat, so meine gelesen zu haben, 10 mm Arbeitsabstand. So könnte man schon ein tiefer liegendes Detail präzise ablichten, bei guten bis sehr guten Beleuchtungsmöglichkeiten. Das Ganze noch ohne Teile eines Insekts abzutrennen, das war mein Ansatz. Die Region welche ich meine, hätte schätzungsweise <0,1 mm Tiefe, so sind die Haare zwischen den Facetten bei meinem Exemplar (leider nicht mehr vorhanden) 0,01 bis 0,02 mm lang gewesen.

Du möchtest ja mit Deinen Bildern das Auge des Betrachters erfreuen, was Dir zweifelsfrei gelingt.
Die Details, oder 100% Crops sind da ggf. nicht so schön in Szene zu setzen.

LG Frank