warum nicht abblenden?

[wittwer]

guten Tag, eine Bitte an die Physiker.
Ich bin neu im Mikroskopieren, aber schon lange beim Fotografieren dabei. Was ich am Mikroskop lästig finde, ist die geringe Schärfentiefe.
Bei der Makrofotografie habe ich die Schärfentiefe durch hohes Abblenden vergrößern können. Warum gibt es beim Mikroskop keine solche Schärfentiefeblende?
vielen Dank

[Eckhard F. H.]

Das Thema wurde im alten Forum schon diskutiert. Vorab: Die Tiefenschärfe sinkt mit dem Quadrat des Abbildungsmaßstabes und kleine Blenden reduzieren die Auflösung um so drastischer, je größer der ist. Das behaupte ich jedenfalls und harre auf Widerspruch.
Gruß - E. Nowack

[Frank D.]

Hallo wittwer,

schau Dir einmal den letzten Beitrag an, speziell den vorletzten Absatz.

http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=536.msg2292#msg2292

Freundliche Grüße
Frank

[wittwer]

gibt es denn eine software mit der man aus verschiedenen Bildern, jedes mit unterschiedlicher Schärfenebene  ein gesamtes scharfes Bild eines größeren 3 dimensionalen Mikrobjektes machen kann?

[A. Büschlen]

Hallo,

schau dir einmal in aller Ruhe www.picolay.de an

Freundliche Grüsse

Arnold Büschlen

[Klaus Henkel]

Ich bin neu im Mikroskopieren, aber schon lange beim Fotografieren dabei. Was ich am Mikroskop lästig finde, ist die geringe Schärfentiefe.
Bei der Makrofotografie habe ich die Schärfentiefe durch hohes Abblenden vergrößern können. Warum gibt es beim Mikroskop keine solche Schärfentiefeblende?

Physiker bin ich nicht, aber (Makro-)"Fotograf" war ich - wie Sie. Zunächst die gute Nachricht. Die Schärfentiefe regeln Sie mit dem Hebel der Aperturblende am Kondensor. Eine kleine Einschränkung: Im Prinzip. Es gibt eine gewisse Ausnahme. Bei manchen Mik-Fabrikaten und bestimmten Mik-Modellen und bestimmten Kondensoren, verkehren sich die Verhältnisse bei der Verwendung geringvergrößernder Objektive um. Da wirkt die Aperturblende dann wie eine Leuchtfeldblende, und diese wiederum wie die Aperturblende. Das kommt aber relativ selten vor. Aber man muß es wissen und sich daran erinnern.

Jetzt kommt die schlechte Nachricht in Sachen Schärfentiefe: Sie haben keine!

Die Erklärung ist (relativ) einfach. Aber sie setzt voraus, daß Sie und ich die gleiche Vorstellung von "Makrofotografie" haben. Deshalb will ich, damit wir nicht längere Zeit aneinander vorbei reden, erst einmal die gängigen Begriffe klären.

1. Abbildungsmaßstäbe bis 1:10 auf dem Negativ oder auf dem "Chip" fallen "eher" unter den Begriff Nahaufnahmen.
2. Von da abwärts bis zum Abb.m. 1:1 oder gar 5:1 werden als Makroaufnahmen bezeichnet.
3. Größere Maßstäbe sind Lupenaufnahmen.

Aber das sind nur Konventionen, denen nicht alle Fototechniker, -praktiker oder -theoretiker zustimmen werden. Doch zwischen uns beiden sollen sie zunächst einmal gelten - nur damit wir beide wissen, wovon der Andere jeweils redet.
Der nächste Schritt der Erkenntnis sind die beiden folgenden Tabellen. Hier bitte ich nun um Ihre Nachsicht. Es könnte ja sein, daß diese Daten Ihnen  als Makrofotograf nur allzu gut bekannt sind. Trotzdem bringe ich sie und die Erläuterungen sozusagen "in voller Länge", weil ich mir ganz sicher bin, daß sie, wenn nicht Ihnen selbst, dann doch anderen, die von Makro auf Mikro überwechseln, behilflich sein können.

Schauen Sie in der folgenden Tabelle in die waagrechte Mitte. Abb.maßstab 1:1.



Beim Abb.maßstab 1:1 hat das Bild des Objekts auf dem Film oder dem Chip dieselbe Größe wie in natura. Bei Blende 5,6 ist die Schärfentiefe immerhin noch 0,75 mm. Millimeter! Nun betreten wir den Bereich der Lupenfotografie und sehen, daß bei 10facher Vergrößerung auf dem Film/Chip die Schärfentiefe gerade noch beträgt: 0,041 mm. Würden wir die Blende nun eine Stufe schließen, also auf 1:8, so würde sie auf 0,058 mm anwachsen. Das ist nicht gerade viel und mit dem Auge kaum wahrnehmbar, auch auf einem späteren Foto nicht.

Stärker können wir die Blende aber nicht schließen, weil dann das ganze Bild, sowohl im Okular als auch auf einem Foto, unscharf würde. Die zweite Tabelle gibt Aufschluß. Sie enthält je Abbildungsmaßstab die Angabe, bis zu welcher Blendenzahl die Blende gerade noch geschlossen werden darf, bevor sich Bildunschärfen über das gesamte Bildfeld bemerkbar machen.



Das ist das Dilemma der Makro- und Lupenfotografie. Wegen der mit dem wachsenden Abb.maßstab dramatisch sinkenden Schärfentiefe, müßte man eigentlich zum Ausgleich die Blende immer weiter schließen, aber wegen der dann auftretenden Beugungsunschärfe muß man sie in Wirklichkeit immer weiter öffnen, weil sonst das ganze Bild unscharf wird. Die Schärfentiefe steigt dabei zwar an, aber davon hat man nichts, weil das Bild insgesamt unscharf wird und die kleinen Details verliert, die Auflösung also sinkt.

Und nun stellen wir uns vor, daß die Mikroskopobjektive erstens noch viel lichtstärker sind als diejenigen, die wir für die Makro- und Lupenfotografie verwenden (sie haben eine viel höhere numerische Apertur), und daß zweitens die Schärfentiefe nicht nur wegen dieser hohen Lichtstärke rapide weiter absinkt, sondern daß sie das mit dem steigenden Abb.maßstab noch zusätzlich tut. Bei den stärker vergrößernden Objektiven, zB 20fach oder 40fach, erhalten wir mit einem normalen Standardokular 10x dann eine Gesamtvergrößerung von 200- bis 400fach. Da beträgt dann die real nutzbare Schärfentiefe so in etwa noch ein Tausendstel Millimeter. Wer das noch Schärfentiefe nennen möchte, der mag es meinetwegen tun.

Selbstverständlich bemißt sich die Schärfentiefe immer nach der Gesamtvergrößerung, d. h. derjenigen des Endbildes, also dem Bild, das wir im Okular sehen, das die Kamera auf dem Chip oder Film sieht. Und wenn wir dieses Bild dann noch vergrößern, zB auf einer Leinwand oder einem Papierfoto, dann zählt allein die Gesamtvergrößerung, die wir mit dem Auge betrachen. Die "förderliche Blende", die man beim Abblenden des Objektivs bzw. des Kondensors nicht überschreiten sollte, weil das Bild sonst unscharf würde, wird immer geringer. Zum Schluß wird es dann meistens so sein, daß man gar nicht mehr abblenden sollte, damit das Bild noch vernünftig scharf aussieht.

Mein Fazit: Vergessen Sie die Schärfentiefe in der Mikroskopie. Sie ist schlicht gar nicht vorhanden.

Wenn die fehlende Sch.tiefe zu einem essentiellen Problem wird, kann man heutzutage auf Stackingverfahren zurückgreifen. Also das Objekt schichtweise fotografieren und dann die einzelnen Schichtfotos mit Computersoftware übereinander legen, um auf diese Weise eine Art "erschwindelte" Schärfentiefe zu erzielen. Viele Aufnahmen, die hier gezeigt werden, bedienen sich dieser Technik sehr erfolgreich.

In der Mikroskopie dreht sich beinahe alles um (Kontrast und) die Auflösung, also die Fähigkeit des Objektivs, feinste Details des Objekts zu trennen, so daß wir sie als nicht als grauen Mischmasch, sondern als einzelne, sauber voneinander getrennte Details erkennen. Prinzipiell ist das auch in der normalen Alltagsfotografie so, doch kommt da die Beugungsunschärfe erst ins Spiel so ab Blende 11 bis 16 (Kleinbildformat), weil bei diesen Öffnungen der freie Durchmesser, den die Blende bildet, so klein wird, daß an ihren Rändern die Lichtstrahlen gebeugt werden und damit eine Minderung der Auflösung eintritt. Mein Freund Dr. Sauer, der sich so manches "Teleobjektiv" aus Pappröhren und und irgendwelchen Linsen selbst gebastelt hat, pflegte überspitzt zu sagen: Auch ein Leica-Summicron zeichnet bei Blende 22 nicht schärfer als ein einfaches Brillenglas. Und tatsächlich zeichnet auch jedes Fotoobjektiv bei voller Öffnung, also größter Blende, immer am schärfsten!

Falls Ihnen die Gedanken um die Lichtbeugung und ihre Auswirkung noch nicht so vertraut sind, empfehle ich die Lektüre des Kapitels 3 der Mikrofibel.

Gut Licht im Mikrobereich wünscht
KH

[wittwer]

Danke, jetzt habe ichs verstanden und mit dem stacking programm auch eine Lösunsgmöglichkeit.

[Fahrenheit]

Lieber Herr Henkel,

leider kann ich Ihre zweite Tabelle nicht sehen: bei mir im Browser gibt es da nur das rote X.

Könnten Sie bitte noch mal prüfen, ob es da einen Fehler gegeben hat? Die erste Tabelle bekomme ich angezeigt, vielleicht gibt es ein Rechteproblem mit der zweiten *.jpg Datei.

Herzlichen Dank!
Jörg

[Johannes R.]

Hallo,

ich habe die zweite Tabelle über die Förderliche Blende mit dem korrekten Link einstweilen gepostet. 
(Ich lese ohnehin gerade in der Mikrofibel über Pupillen- und Lukenstrahlengänge und über Abblenden... )
Der Verweis im Beitrag von Herrn Henkel hat ein Problem mit dem "ö", das man explizit URL-encoded angeben muss. Wir schreiben ja erst 2009, ist wohl ein bisschen früh, dass das Internet schon mehr als die 7bit-Ascii -Zeichen versteht. :-)

MfG

Johannes

Edit: Tabelle wieder entfernt

[Klaus Henkel]

O.K., danke für den Fehlerhinweis. Ich habe das geändert und gleichzeitig auch die Dateinamen nun klein geschrieben.

Bestimmte Betriebssysteme bei manchen Providern können die Umlaute nicht, und mit den Großbuchstaben gibt es bei ihnen auch Schereien, Unix z.B. Wer den Link im Cache hat, muß nun wohl auf Refresh bzw. Neu laden klicken, um die Tabellen zu sehen.
KH