Wie viel MP braucht eine „Digi-Mikroskop-Kamera“?

[JüSchTü]

Hallo Hubert,

jetzt bin aber ich verwirrt, weil Du genau das in Deinen eigenen Worten beschreibst, was ich auch gemeint hatte Die Interpretation des Begriffs "Auflösung" hier im Faden schwankt zwischen Grenzauflösung der Optik, beschrieben durch Abbé, und "alles, was das Zwischenbild hergibt". Bin ich an der Auflösungsgrenze angekommen, kann ich nicht detailgenau abbilden, weil ich nur Beugungsscheibchen sehe. Was ist also "detailgenau"? Das erinnert ein bißchen an das Problem, wie lang wohl die Küste Englands sei...

Viele Grüße, Jürgen

[Lupus]

Hallo,

noch eine Ergänzung zur optimalen Pixelzahl für das Abtasten der Objektivauflösung:
Martin hat bereits aus dem Bereich Astronomie ein Beispiel genannt. Die Mikroskopie unterscheidet sich nicht wesentlich davon. Das Nyquist-Shannon-Theorem der zweifachen Sampling-Frequenz gilt nur theoretisch für ein periodisches Signal, in der Praxis wird auch hier etwa die 2.2 - 2.5-fache Frequenz verwendet (z.B. bei der Musikdigitalisierung). Und je nach zusätzlichen Problemen wie z.B. Rauschen oder einer farbabhängigen Auflösung müssen Zuschläge gemacht werden. Das folgende Bild zeigt ein Objekt mit (u.a.) zwei "Bildpunkten" etwa gleicher Intensität, deutlich unterhalb der Auflösungsgrenze des Objektives (10x/0.25). Der Punktabstand entspricht etwa der Objektivauflösung von etwa 1.35 µm, mit 5 Pixel Abtastung. Die Beugungsstruktur ist deutlich sichtbar, die Abtastung daher eigentlich schon etwas zu hoch:



Das folgende Bild zeigt eine geringere Abtastung von 3 Pixel für den Bildpunktabstand, die Punkte sind noch trennbar, deutlich sind die gegeneinander verschobenen Farbanteile durch die entsprechende Verteilung der 4 Farbsensoren je Kamerapixel erkennbar (Bayer-Maske). Die Farbverschiebung wird durch die beugungsbedingte wellenlängenabhängige Auflösung und chromatische Aberration verstärkt, die Auflösung ist allerdings gegenüber einem SW-Sensor nicht verschlechtert wenn man nur die Helligkeitswerte betrachtet. Diese Effekte werden z.T. in der Intensitätsverteilung entlang des Schnittes durch die beiden Bildpunkte deutlich erkennbar:



Die beiden weiteren Abbildungen zeigen zum Vergleich etwa 2.5 Pixel und 3.7 Pixel Abtastung der Objektivauflösung:



Im Prinzip lässt sich ab etwas 2.5 Pixel die Objektivauflösung abbilden. Wenn man die Farbfehler berücksichtigt müsste man vermutlich auf mindestens 4 Pixel gehen, aber eine scharfe Grenze gibt es sowieso nicht. Bei nur zwei Pixel Abtastung ist die erzielbare Auflösung ein Zufallsergebnis je nach relativer Lage der beiden Intensitätsmaxima im Vergleich zu den Bildpunkten.

Hubert

[Stuessi]

Hallo Hubert,

hat die benutzte Kamera ein AA Filter?

Gruß,
Rolf

[Lupus]

Hallo Rolf,

ja, ohne AA-Filter, man sieht sozusagen die unverfälschte Wirkung der versetzten Farbsensoren. Mit Filter ist die Auflösung zwangsläufig eigentlich geringer, auch wenn das Bild "schöner" aussieht. Man könnte natürlich das Bild noch softwaremäßig aus den Rohdaten berichtigen. Aber ich wollte bewusst nur die Wirkung der reinen Ditgitalisierung mit dem Bayer-Filter untersuchen. Wenn man die verschiedenen technischen Sensorvarianten bzw. Kameraphilosophien berücksichtigt, die es mittlerweile gibt, wird es allerdings kompliziert. Aber das kann ja jeder selbst testen. 

Hubert

[peter-h]

Hallo Fotografen,

wird das die neue ideale Mikroskopkamera ?
http://www.getolympus.com/us/en/digitalcameras/olympus-air/air-a01.html

Klingt doch nicht schlecht.
Gruß
Peter

[Stuessi]

Hallo Hubert,

das AA-Filter verteilt die Helligkeit eines "Punktes" auf mehrere R-G-B-Pixel, verschmiert also etwas das Bild.

1. Beispiel mit Minolta Dynax 7D.  Dazu gab es noch ein Programm, mit dem man ein RAW-Bild "anschauen" konnte.



Ein RAW-Converter muss dann daraus wieder das "richtige" Bild berechnen.






2. Beispiel mit Sony NEX-5N



Gruß,
Rolf

[Lupus]

Hallo Rolf,

eine interessante Darstellung der Bilderzeugung in der Kamera. Allerdings verstehe ich die Botschaft nicht ganz. Ob ohne oder mit Anti-Aliasingfilter, ohne oder mit interner Softwarekorrektur der RAW-Daten, die Physik lässt sich nicht überlisten. Die Anforderungen an die Pixelzahl zur Trennung der Beugungsbilder ändern sich dadurch nicht allzu stark, außer wenn das AA-Filter zu intensiv wirkt und die Bildinformationen zu weit über die Bildpixel verschmiert. Da soll es ja bei den verschiedenen Kameramodellen deutliche Unterschiede geben.

Hubert

[the_playstation]

Hallo.
Aufgrund dieser Problematik haben prof. Kameras oft 3x CCDs. Das Licht wird über Prismen und Filter farblich getrennt.
Dann sitzt jeder Pixel exakt an der Stelle der anderen beiden Farb-Pixel. Ausserdem sind so leichter größere MPixel Anzalen möglich.

Liebe Grüße Jorrit.

[treinisch]

Hallo Jorrit,

oft 3x CCDs.

oft? Da bin ich gespannt, dann nenn doch mal 2 Modelle! Bin gespannt!


Vlg

Timm

[smashIt]

oft? Da bin ich gespannt, dann nenn doch mal 2 Modelle! Bin gespannt!

die dinger sind wirklich nicht selten:
http://geizhals.eu/?cat=dvcam&xf=206_3-Chip

[the_playstation]

Hallo Timm.
Im Broadcastbereich sind Sie sehr häufig. Aber da Sie teuer sind, sind Sie im Consumerbereich seltener. Komm nach Hamburg. Dann zeige ich Dir ein div. real und live.

Liebe Grüße Jorrit.

[treinisch]

Hallo Chris,

oft? Da bin ich gespannt, dann nenn doch mal 2 Modelle! Bin gespannt!

die dinger sind wirklich nicht selten:
http://geizhals.eu/?cat=dvcam&xf=206_3-Chip

Ich dachte, wir reden hier über Fotokameras?

Vlg

Timm

[Lupus]

Hallo

Aufgrund dieser Problematik haben prof. Kameras oft 3x CCDs

das stimmt so nicht, eher die "halbprofessionellen" Kameras.    Die großen Arri und Sony Kinokameras im 35mm Format verwenden CMOS-Sensoren statt 3CCD.

Ausserdem sind so leichter größere MPixel Anzalen möglich.

Was zu beweisen wäre.

Hubert

[the_playstation]

Hallo Hubert.
Also wenn eine 350000-500000 € Kamera nicht prof. ist, dann weis ich auch nicht. Ich kann mir sowas zumindest nicht leisten.

Liebe Grüße Jorrit.

[Lupus]

Hallo Jorrit,
das mit dem "halbprofessionell" war ein Scherz. Ändert aber nichts daran dass die ganz großen Videokameras für Kinofilmproduktion eher wieder nicht mit 3ccd ausgestattet sind. Und die machen auch keine schlechten Filme. 

Hubert