Phasenkontrast, Apertur und Auflösung

[Holger Adelmann]

- I'm not sure you can say that the presence of the phase ring causes the reduction in resolution, as the maximum aperture stays the same. The reduction in contrast causes the reduction in resolution! A theoretical point though, not important in practice.

Hi René,
I think you misinterpreted what I said.
I said that the phase ring would reduce resolution if you would place him on the outside of the Fourier plane in high n.A. objectives, because that is where the data with the highest spatial frequency information is located.
Therefore it does not make sense to further increase the aperture of the illuminating beam as with further increase of its diameter, the matching ring in the objective would move to the outside and hence destroy resolution.

I check if I have a P. angulatum in balsam, so far I have only tested one in air.

Cheers,
Holger

[rhamvossen]

Hallo Holger,

Was verwendest Du?

Die Diatomeeën sind in Luft eingeschlossen. Beste Grüsse,

Rolf

[wilfried48]

.... falls der Phasenkontrast also beleuchtungsseitig etwas weniger Apertur aufzubieten hat als das Hellfeld,
sollte er das mit höherem Kontrast wieder wettmachen, was also unterm Strich mindestens eine ähnliche Detailerkennbarkeit ergeben sollte wie das Hellfeld.
... ersehe ich also keinen nennenswerten praktischen Nachteil für den Phasenkontrast. Die mir bisher untergekommenen Phaco-Objektive mit n.A. 0,65 lösten Pleurosigma angulatum jedenfalls alle auf....
....Fazit: Für mich wiegt der in der Fourierebene bewirkte Auflösungsverlust durch einen ganz aussen liegenden Phasenring deutlich schwerer als der Zugewinn durch eine etwas grössere Beleuchtungsapertur. [/b]

Es bleibt zum Nachteil einer möglichst objektgetreuen Abbildung m.E. aber die durch den Phasenring in einem bestimmten Ortsfrequenzbereichs des Beugungsbildes hervorgerufene Störung.
Ich kenne aber keine Literatur, die das systematisch untersucht hat.

Herzliche Grüsse
Holger

Lieber Holger,

grundsätzlich neige ich dazu deinem Fazit zuzustimmen, aber hast du tatsächlich ein Phakoobjektiv mit Apertur 0,65 PH2,  das im PHAKO (also nicht im Hellfeld) Pleurosigma auflöst.
Und wenn ja könnte es nicht daran liegen, dass bei Leitz der Phasenring etwas grösser ist (also doch die Beleuchtungsapertur entscheidet ?)

Im von Peter Höbel oben dargestellten Vergleich ist das ja nicht so. Und hier wäre es ja interessant ob durch einen grösseren Phasenring (und damit grösserer Beleuchtungsapertur) das wieder wettgemacht würde. Im Hellfeld müsste dann dieses Objektiv, nach deiner für mich gut nachvollziehbaren Begründung wegen der Schwächung des Kontrasts den hohen Orsfrequenzen durch den weiter aussen liegenden Phasenring, dagegen schlechter werden.

viele Grüsse
Wilfried

[Holger Adelmann]

Lieber Wilfried,

leider habe ich derzeit kein Leitz Ph2 40/0,65, bin aber ziemlich sicher, dass ich das damals mit einem solchen Objektiv aufgelöst bekommen habe.

Ersatzweise hier mal ein gerade eben geschossenes Phasenkontrast Foto mit P. angulatum mit meinem Heine Kondensor und dem 40er Pv Apo mit 0,70er Apertur.
Bitte beachten: Das Bild ist absolut RAW - d.h. keinerlei Kontrast- oder Schärfekorrektur, dazu auch noch mit einer weichen Gradation der Kamera aufgenommen.
Kamera: Moticam 2300 direkt am Trinotubus, d.h. auch OHNE Okular, d.h. ohne zusätzliche Kompensation!
Ich habe einen 900 Pixel breiten Bildausschnitt hier gewählt, damit ich das Bild nicht noch für's Forum umskalieren muss.

Wie ich finde sind die Poren sensationell aufgelöst (bei peter_h's Aufnahme mit dem 0,75er Zeiss Neofluar sehe ich eher Rauten statt runder Poren....).

Ich kann mir daher nicht vorstellen, dass ich mit dem 0,65 Leitz gar nichts aufgelöst bekomme.

Herzliche Grüsse
Holger



P. angulatum Phasenkontrast, Heine Kondensor, Objektiv Pv Apo 40/0,70 (raw)

[Jürgen Boschert]

Hallo zusammen,

habe das gerade mal selbst überprüft: Zeiss West Plan 40 / 0,65 Ph 2.

Das Objektiv löst die Pleurosigma im Hellfeld problemlos auf; aber -und das war wirklich eine Überraschung für mich- im Ph gerade eben nicht mehr, allenfalls noch andeutungsweise.

[peter-h]

Hallo zusammen,

nachdem ich bei Holger das Präparat mit dem Hinweis in Luft gesehen habe, wollte ich doch noch einmal einen Versuch starten. Glücklicherweise besitze ich Pleurosigma angulatum sowohl in Balsam (was auch immer das genau ist) und in Luft. Das ist ein großer Unterschied! Da das Bild auch in starkem Maß vom Kontrast beeinflußt wird, könnte hier eine Quelle für unterschiedliche Erkennbarkeit liegen.

Die Bedingungen sind nun etwas verändert. Um überhaupt eine Sichtbarkeit der Struktur zu bekommen wurde ein Blaufilter BG12 in den Strahlengang gelegt (Maximum ~ 400nm) und eine monochrome Kamera ohne Zwischenoptik am Trinotubus angebracht. Objektiv Zeiss F 40/0,65 Ph2 , Kondensor Leitz Heine



Bild 1 in Balsam
Bild 2 in Luft

Nimmt man für Balsam einen Refraktionsindex von 1,56 an und P. angulatum (frühere Messungen) 1,40 - 1,46, so ist nur eine geringe Differenz von 0,1 bis 0,16 zu erkennen.
Bei dem Luftpräparat ändert sich das recht kräftig und die Differenz beträgt nun 0,4 bis 0,46 !

Es kann also durchaus an den unterschiedlichen Versuchsbedingungen liegen, dass bei verschiedenen Beobachtern auch unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden.

Damit noch einen schönen Sonntagabend
Grüße Peter

[Holger Adelmann]

Hallo Peter,

Danke für die Ergänzung.

Ist aber erstaunlich, dass ich mit dem 40er 0,70 Heine Apo von Leitz aus den 1960er Jahren die Poren selbst bei Weisslicht so eindrucksvoll aufgelöst bekomme, nicht wahr?

Wie ich Deinen Anmerkungen entnehme, kannst Du die Poren mit Weisslicht mit dem Zeiss 40/0,65 überhaupt nicht auflösen? Ist das korrekt? Da ist schon seltsam....
Ich denke das kurzwellige Licht hilft Dir in Deinem Beispiel mehr als der Fakt des Lufteinschlusses.

Auch früher schon konnte man hervorragende Objektive bauen, das Pv Apo 40/ 0,70 von Leitz gehört sicher dazu  
Ich hoffe, mal zum Vergleich noch ein Leitz 40/0,65 Phase aufzutreiben.

Herzliche Grüsse
Holger

[TPL]

(...) Glücklicherweise besitze ich Pleurosigma angulatum sowohl in Balsam (was auch immer das genau ist) (...)

Lieber Peter,
das mit ziemlicher Sicherheit Kanadabalsam.

Sehr schön, wie Ihr dieses legendenumwobene Thema zerpflückt und klasse, dass Du dazu solche Vergleichsaufnahmen bereit stellst!
Eins noch: nicht ohne Grund lagen den frühen Phako-Achromaten dicke Grünfilter bei. Die Auflösung wird damit zwar nicht beeinflusst, aber Farbfehler sind dann (natürlich) weg und der Kontrast steigt.

Herzliche Grüße
Thomas

[peter-h]

Hallo Holger,

Du hast noch Glück, dass ich den Aufbau noch nicht zerlegt habe und so kommt ein weiteres Bild sehr schnell.



Reines Rohbild nun im Weisslicht, F 40/0,65 Ph2 , Leitz Heine Kondensor. Die Ringbeleuchtung vom Heine ist an den äußersten Rand des Phasenrings vom Objektiv gestellt. Der Phasenring des Objektivs ist recht breit. Die CMOS Kamera ist für die Aufnahme auf das gezeigte Format gestellt, also keine Bildbearbeitung. Recht flau, aber gut sichtbar. Im Medium Balsam gelingt mir kein Bild im Weisslicht.

Viele Grüße
Peter

[Holger Adelmann]

Danke, lieber Peter.

Na bitte, ein gutes 40/0,65er Phasenkontrastobjektiv ist also durchaus in der Lage, die Poren in P. angulatum (zumindest in Luft eingeschlossen) aufzulösen.
Ich hoffe ich kann mein Beispiel bald mal mit einem in Balsam eingeschlossenen Präparat komplettieren.

Zu Wilfrieds Punkt des Einflusses des Phasenring-Durchmessers auf die Auflösung bzw. den Bildkontrast könnte man dann vielleicht abschliessend anmerken, dass ein objektivseitiger Phasenring mit recht grossem Durchmesser wegen der höheren möglichen Beleuchtungsapertur günstiger ist sofern er
1. nicht zu gross im Durchmesser gewählt ist, um nicht den Kontrast der für die feinsten Auflösungen nötigen, höchsten Ortsfrequenzen am Rand der hinteren Brennebene des Objektives beeinträchtigt, und
2. insgesamt möglichst schmal ist, um nicht einen zu grossen Ortsfrequenzbereich zu bedämpfen und damit einen weitergehenden Kontrastverlust zu erzeugen.

Schönen Sonntag Abend allen!
Holger

[Jürgen Boschert]

Hallo Holger,

sorra,aber da geht´s jetzt ziemlich durcheinander. Es war nie die Frage, dass ein Objektiv mit NA 0,65 im Hellfeld eine Pleurosigma auflösen kann; Peter hat COL eingesetzt, für das dies noch mehr zutreffen muss.

Es war von Wilfried gefragt worden, ob ein Ph-Objektiv mit NA 0,65 im Phasenkontrast diese Auflösung noch schafft. Ich muss das für ein Zeiss-West Plan 40 / 0,65 Ph2 verneinen. Dass Dein Apo Pv von Leitz dies noch schafft, ist neben der besseren Korrektur auch dem Umstand zu verdanken, dass dieses Objektiv einen Ph-Ring mit relativ großem Durchmesser und geringer Breite hat.

[Holger Adelmann]

Was geht denn hier durcheinander, Jürgen?

Wilfrieds ursprüngliche Frage war:

warum nutzen eigentlich bei Phasenkontrastobjektiven die Phasenringe nie die volle Apertur der Objektive ?
Kennt jemand den physikalisch/technischen Grund für diesen Auflösungsverzicht ?

Ich denke das habe ich in meinem letzten Post beantwortet.

[rhamvossen]

Hallo,

Wenn Jemand ein Bild einstellen kann wo zu sehen ist das ein Phasenobjektiv 40/0.65 P angulatum auflöst mit Zernike Phasenkontrast, bitte gerne. Beste Grüsse,

Rolf

[Rene]

Hoi Rolf, Peter showed that before, img 3 (4 is the Neofluar):




best wishes, René

[peter-h]

Hallo Rolf,

also auf besonderen Wunsch !



Luftpräparat Pleurosigma angulatum , Original Olympus BH2 Phasenkontrasteinrichtung mit einem Olympus Objektiv A 40/0,65 PL und wie von Olympus für den PK vorgeschlagen mit dem zugehörigen Grünfilter IF550.
Hauptarbeit / -aufwand war die Belichtung. Als AVI einen Film mit 150 monochromen Bilder (2592 x 1944)  aufgenommen und in Registax zu einer Aufnahme in TIFF 16bit gerechnet. Danach nur noch Kontrast und Helligkeit bearbeitet und Bild auf Forumgröße verkleinert und in JPG gespeichert.
Warum der Aufnahmeaufwand ?
Es sollten keine Details verloren gehen und keine Kompressionsartefakte stören. Im Original ist das Bild leider 29,5 MB groß.

Schöne Grüße
Peter

P.S. war das die Frage?