Makrofotografie Technik 2

peter-h · Oktober 22, 2012, 11:24:55 VORMITTAG

Liebe Makrofotografen / innen,

nach zeitraubenden und sehr arbeitsintensiven Tagen mit Messungen und Rechnungen habe ich nun die Untersuchung an den beiden optischen Systemen beendet. Eine Tendenz ist abzuleiten, aber eine klare Aussage gibt es nicht ! Zu vielseitig ist das Angebot an Optikkonstruktionen. Macht es überhaupt einen Sinn solche Tests durchzuführen? Ja , nach meiner Meinung, denn es lassen sich viele Randerscheinungen besser verstehen.

http://www.mikroskopie-ph.de/Makrotechnik.doc ca. 4,7 MB groß

Wer Lesestoff zu diesem Thema braucht - bitte. Wer vorher glaubte dass ich mich für 14 Tage bei der PTB in Braunschweig mit einem Lastwagen voller Optik eingemietet habe wird enttäuscht sein.
Mögen die Diagramme eine Anregung für experimentierfreudige Makroskopiker und die es werden wollen sein.

Einen guten Start in die neue Woche
und datensüchtige Grüße
Peter

P.S. nicht umsonst ist ein Wort unterstrichen und fett geschrieben.

wilfried48 · Oktober 22, 2012, 12:24:17 NACHMITTAGS

Lieber Peter,

sehr schön ! eine Mordsarbeit, aber ich denke die Mühe hat sich gelohnt, jetzt hat man endlich auch quantitative vergleichbare Werte.

Was mich am meisten beeindruckt ist die Anhebung der MTFs durch Mittellung vieler Bilder und Untergrundabzug mit Registax.

Da holt man ja fast durchweg noch den Faktor zwei, sowohl bei Kontrast als auch in der Auflösung.

Nach dieser Arbeit ist es verständlich, dass du das Wort beendet unterstreichst. Aber du hast ja die Vorgehensweise sehr genau beschrieben,

sodass jeder seine spezielle Objektivausrüstung danach testen kann, sofern er das Testtarget hat.

Daher mein Angebot: Ich schenke jedem, der seine Objektive nach dem von Peter beschriebenen Verfahren testen will und die Kurven nachher hier im forum veröffentlicht, ein solches Testtarget.

Ihr braucht keine Hemmungen zu haben, das Testfeld ist Teil einer Lithografiemaske wie sie bei uns im Institut in der Photolithografie regelmässig anfallen. Wenn die Arbeitskopien durch das Kontaktkopieren auf die Photolacke kleine Fehler haben werden sie ausgemustert und weggeschmissen. Es kann natürlich auch sein dass manchmal dieses Testfeld beschädigt ist.

viele Grüsse
Wilfried

RainerTeubner · Oktober 22, 2012, 12:27:12 NACHMITTAGS

Hallo Peter,

vielen Dank für die Arbeit!

Rainer

hinrich husemann · Oktober 22, 2012, 13:57:45 NACHMITTAGS

Lieber Herr Höbel,
Super Arbeit! Schliesse mich meinen "Vor"-Schreibern an!
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann

Kurt Wirz · Oktober 22, 2012, 20:14:55 NACHMITTAGS

Hallo Peter
Schluck, schluck, da habe ich nun zu tun.
Zu bedenken ist, dass es sich um Fotografie und nicht Beobachtung
durch das System handelt.
Vorerst steht für mich in der Luft, was vom fotografischen Eindruck besser ist:
Hohe Auflösung in der Bildmitte mit starkem Abfall am Bildrand bis etwa auf 80%.
Nicht so hohe Auflösung, die sich bis zum Rand hält und am Rand höher ist wie bei vorgenannter Situation.

Gut Stack

Da fällt mir ein, dass es einem Stacker nicht so sehr auf die PLAN Korrektur an kommt,
sondern auf die maximale Auflösung am Rand, auch wenn bei dieser Einstellung die Bildmitte nicht am schärfsten ist.

Beginnt man zu messen, dann tauchen viele Fragen auf und man kann oft nur für eine Fragestellung
Antwort geben.

Auf jeden Fall, danke ich dir für deine sauber ausgeführte und vorbildlich dokumentierte Arbeit.

Gut Licht

Kurt

wilfried48 · Oktober 23, 2012, 12:27:46 NACHMITTAGS

Zitat von: wilfried48 in Oktober 22, 2012, 12:24:17 NACHMITTAGS
Daher mein Angebot: Ich schenke jedem, der seine Objektive nach dem von Peter beschriebenen Verfahren testen will und die Kurven nachher hier im forum veröffentlicht, ein solches Testtarget.

Ihr braucht keine Hemmungen zu haben, das Testfeld ist Teil einer Lithografiemaske wie sie bei uns im Institut in der Photolithografie regelmässig anfallen. Wenn die Arbeitskopien durch das Kontaktkopieren auf die Photolacke kleine Fehler haben werden sie ausgemustert und weggeschmissen. Es kann natürlich auch sein dass manchmal dieses Testfeld beschädigt ist.

Liebe Objektivtester Fangemeinde,

was habe ich mir da nur wieder aufgeladen ?

Ich habe in kurzer Zeit schon so viele Anfragen erhalten, dass ich sie wahrscheinlich gar nicht alle auf einen Schlag
befriedigen kann. Ich werde mich aber bemühen alles zeitnah abzuwickeln nach der Reihenfolge des Eingangs der PNs und hoffe, dass wir in nächster Zeit überhaupt so viele Lithografiemasken ausmustern, bzw. nicht alle Ausgemusterten bereits "entsorgt" haben.

viele Grüsse
Wilfried

P.S.: Einige schrieben, dass sie aber nur mit einer Kamera mit Bayer Maske testen könnten. Ich denke, das ist keine Einschränkung sondern im Gegenteil auch sehr interessant, da man dann die MTF der gesamten Kette misst.

reblaus · Oktober 23, 2012, 17:04:45 NACHMITTAGS

Hallo Peter -

TOP-Dokumentation - vielen Dank.
Geht es jetzt an die Peripherie

?

Viele Grüße

Rolf

PS. Ein Vorteil wurde nicht erwähnt - wer keine Zwischenringe hat, aber ein Tele, spart doch eine ganze Menge.

Rawfoto · Oktober 23, 2012, 20:02:13 NACHMITTAGS

Hallo Peter

Da hast Du wirklich viel Aufwand betrieben, ich habe zwar noch nicht alles verstanden aber daran arbeite ich noch :-)

Liebe Grüße

Gerhard

Jens Jö · Oktober 23, 2012, 23:29:03 NACHMITTAGS

Hallo Peter,

mit welchem Programm machst Du die Mittelung der 100 Fotos ?
Und könntest Du mal den Unterschied zwischen einem der Rohfotos und dem gemittelten Ergebnis zeigen ?

Das Umrechnen der Helligkeitsunterschiede in Kontrast war für mich neu und interessant.
Aber wie ist eigentlich "Schärfe" definiert ? Erste Ableitung des Kontrasts über den Weg ?

Danke und Gruß
Alfred

peter-h · Oktober 24, 2012, 10:57:30 VORMITTAG

Hallo Alfred,

zur Mittelung gibt es unzählige Programme. Z.B.: GIOTTO , REGISTAX , FITSWORK , usw. Es kommt darauf an, was man erreichen will und wie die Programme mitteln. Weiter ist zu beachten, dass die Programme intern auch mit 16bit rechnen. Registax 5 kann das.
Das Thema Schärfe und wie eine MTF Grafik zu interpretieren ist findet man in vielen Beiträgen bei google, daher will ich nicht auch noch eine weitere Version verbreiten.

Da ich meinen Versuchsaufbau abgebaut habe (beendet) und auch die unzähligen GBs an Rohdaten von der Festplatte gelöscht sind, kann ich jetzt auf die Schnelle keinen Vergleich zeigen. Beispiele wurde im Forum schon gezeigt.

Gruß
Peter

wilfried48 · Oktober 30, 2012, 10:40:14 VORMITTAG

Zitat von: wilfried48 in Oktober 23, 2012, 12:27:46 NACHMITTAGS
Liebe Objektivtester Fangemeinde,

was habe ich mir da nur wieder aufgeladen ?
Ich habe in kurzer Zeit schon so viele Anfragen erhalten, dass ich sie wahrscheinlich gar nicht alle auf einen Schlag
befriedigen kann. Ich werde mich aber bemühen alles zeitnah abzuwickeln nach der Reihenfolge des Eingangs der PNs und hoffe, dass wir in nächster Zeit überhaupt so viele Lithografiemasken ausmustern, bzw. nicht alle Ausgemusterten bereits "entsorgt" haben.

viele Grüsse
Wilfried

P.S.: Einige schrieben, dass sie aber nur mit einer Kamera mit Bayer Maske testen könnten. Ich denke, das ist keine Einschränkung sondern im Gegenteil auch sehr interessant, da man dann die MTF der gesamten Kette misst.

Hallo,

fünf von sieben angefragten Testtargets sind inzwischen verschickt die restlichen zwei müssen sich leider noch ca. 2 Wochen gedulden.
Zur Erläuterung:
die Lithografiemasken haben am Rand eine Teststruktutr mit fein abgestuften Linien zwischen 10 µm und theoretisch ca. 0,1 µm. Ich habe diese Teststruktur zur leichteren Auffindbarkeit mit einem schwarzen Ring kenntlich gemacht.
Da es sich um Arbeitkskopien handelt, sind natürlich nicht alle Strukturen bis zu den theoretischen 0,1 µm erhalten. Die enthält nur der sehr teuere Master (falls er mit dem Elektronenstrahl geschrieben ist) , von dem diese Arbeitskopien durch Kontaktkopie gezogen werden. Ich habe die kleinste Strukturgrösse, die jeweils auf den Kopien noch erhalten ist neben den schwarzen Kreis geschrieben (je nach Qualität zwischen 0,9 und 0,7 µm).

Ich hoffe dass wir nun hier weitere Tests von interessanten Makroobjektivkombinationen nach der Vorgehensweise von Peter Höbel sehen werden.
Um das ganze noch ein bisschen anzustacheln lobe ich für den (für mich) interessantesten Test einen mit einem Laserschreiber belichteten Master aus, der noch Strukturen bis 0,3 µm enthält.

Bis jetzt ist Peter Höbel mein Favorit, der diesen Master abkassieren wird, falls hier nichts interessanteres kommt

viele Grüsse
Wilfried

P.S.: Messungen der MTF von STEMIs sind natürlich auch interessant

knipser009 · November 01, 2012, 02:05:23 VORMITTAG

hallo Wilfried

vielen Dank für das Testtarget

schöne Grüsse aus dem Saarland

Wolfgang

Stuessi · November 03, 2012, 17:53:10 NACHMITTAGS

Liebe Freunde und Freundinnen der Makrofotografie,

nun liegt auf meinem Arbeitstisch auch ein Testtarget von Wilfried, dem ich auch an dieser Stelle noch einmal herzlich danke. Natürlich habe ich gleich damit erste Beobachtungen durchgeführt und will darüber pflichtgemäß berichten. Erst bei der Beschäftigung mit dem Thema habe ich gemerkt, welche Arbeit Peter H. investiert hat. Seine Untersuchungen zu den 2 unterschiedlichen Makrosystemen sind so umfassend und gut dokumentiert, dass sie als Referenz dienen können. Mein Ziel war es deshalb, zu zeigen, welche Ergebnisse ich mit einer ,,normalen" Kamera und einem MTF-Programm erreiche.

Kamera: Sony NEX-5N mit 16 Mpixel, APSC-Format, 4,78µm Pixelabstand (210 Pixel/mm)
Die Bayer-Maskierung des Sensors führt nach meiner Erfahrung zu einem Verlust von 30..40% der Auflöung. Bei einem Abbildungmaßstab von 4:1 liegt die Auflösungsgrenze dann bei ca. 280 Lp/mm.
Objektive: Sigma Makro 50mm/2,8 retro am Balgen und ein Minolta 200mm/4 mit einem Minolta 50mm/1,4 in Retrostellung kombiniert.
Versuchsaufbau etwa wie Abb. 1:
Das Testtarget liegt auf einem Mikroskoptisch,
die Kamera ist an der Säule eines Vergrößerungsgeräts befestigt.

Beleuchtung: LED-Licht über eine Mattscheibe.

Der Kontast der Linien wurde längs einer
in das Bild des Testtargets gezeichneten Geraden
mit dem Programm ImageJ ermittelt.

Die MTF-Messungen erfolgten mit dem Programm Quick-MTF. Dazu wurde eine Hell-Dunkel- Kante des Testtargets mit einer Neigung von ca. 5° fotografiert und ein Bereich des Kantenbildes zur Auswertung ausgewählt. Das Programm zeigt dann den Kontrast in Abhängigkeit von der Auflösung an. Die x-Achse ist in Linienpaare/Pixel skaliert, z.B. bedeutet 0,5 L/P: 1 Linienpaar / 2 Pixel (Nyquist-Frequenz).Es wurden immer mehrere Bilder mit unterschiedlichen Fokussierungen (Verstellung der Tischhöhe) gemacht und mit dem Programm das Bild mit der kleinsten chrom. Aberration ermittelt und ausgewertet.

Bild 3 zeigt die Ergebnisse mit einem 50mm Makroobjektiv retro an einem Balgen beim ABM 4:1

Die mit QuickMTF ermittelten Werte liegen bei kleiner Ortsfrequenz über denen mit dem Strichgitter gemessenen.

Bild 4 zeigt Ergebnisse mit der Kombination 200mm-Tele- + 50mm-Normalobjektiv.

Es wurden ca. 60 Einzelbilder gemittelt. Die mit ImageJ ,,per Hand" ermittelten Kontrastwerte liegen in dem Bereich der mit Quick MTF-ermittelten Werte.
Nur, was kommt wirklich bei einer einzelnen Aufnahme auf dem Bild an?
Dazu habe ich einzelne Bilder ausgewertet. Immer zeigt sich der oben sichtbare Kontrastverlust, auch wenn die visuell noch sichtbare Auflösung manchmal –je nach zufälliger Übereinstimmung von Linienbild und Pixelreihe- sehr groß zu sein scheint.

Diese Kombination aus Tele- und Normalbrennweite liefert, wie bei Peter H., einen etwas größeren Kontrast als das Objektiv am Balgengerät. Allerdings ist die Kombination schwer und nicht bei Kleinbildformat sinnvoll, da höchstens das APS-C Format ausgeleuchtet wird. Hinzu kommt eine kissenförmige Verzeichnung. (Bilder 5 und 6)

Nun noch ein Vergleich des Tandems bei den Blendenwerten 4 und 5,6:

Ein solcher Vergleich ist mit der Quick-MTF-Methode schnell zu machen und er liefert recht gute Ergebnisse.

Zuletzt möchte ich noch zeigen, welche Auflösungswerte mit Siemensstern mit dem hier benutzten 50mm/1,4 Objektiv in Normalposition sichtbar sind. Dazu wurde das Luftbild des Siemenssterns aus ca. 6 m durch ein Mikroskop fotografiert.

Viele Grüße,
Stuessi

Kurt Wirz · November 03, 2012, 19:58:27 NACHMITTAGS

Hallo Stüsse
Ich weiss es gehört nur bedingt zum Thema.
Schön finde ich deine Kontrastkurven.
Sie zeigen klar, dass unter 10% Kontrast, da wo die Kurve abflacht,
immer noch Information kommt.
Wählt man nun die maximale Auflösung der digital Kamera entsprechend dem
Auflösungsvermögen der analogen Optik, am Punkt wo sie die
10% Marke unterschreitet, dann verschenkt man viel an Detailzeichnung (Auflösung).
Gerade heute, mit digitaler Bearbeitung lässt sich der Kontrast gezielt verstärken
und dadurch noch einiges Mehr an Auflösung erzielen wie zur analogen
Zeit der Fotografie.
Deshalb verwende ich eine digitale Kamera (Nikon D7000) die etwa zwei bis drei mal
so hoch auflöst wie meine Mikroskop Objektive.

Gut Stack

Kurt

Stuessi · November 04, 2012, 11:27:44 VORMITTAG

Hallo Kurt,

den Satz
Deshalb verwende ich eine digitale Kamera (Nikon D7000) die etwa zwei bis drei mal so hoch auflöst wie meine Mikroskop Objektive.
verstehe ich nicht. Was meinst Du damit?

Gruß,
Stuessi