Zeiss Kameras

peter-h · Oktober 05, 2009, 17:10:17 NACHMITTAGS

Kamera-Adaption die X-te

mit 2 kleinen Zeichnungen möchte ich meine Zahlenwerte noch ergänzen, oder verständlicher machen. Vermutlich wird über die Adaption nun sehr wenig nachgedacht und in vielen Fällen stehen auch andere Probleme wie Beleuchtung und Weissabgleich oder Bedienbarkeit im Vordergrund.

Angenommen ich habe ein 10x Okular mit einer Sehfeldzahl 18 und setze an der kleinen Kamera von ImagingSource DFK41 ein Objketiv mit f = 12mm an. So errechnet sich ein Faktor von 12 / 25 = 0,48. Mit dieser Adaption "sieht" die Kamera das blau gezeichnete Feld.

GUT ? SCHLECHT ? RICHTIG ? FALSCH ?
Es wird ein Bild geben !

Sehe ich im Okular mehr? Ja und Nein !
Es kommt auf das verwendete Objektiv an. Auf die Zwischenbildebene bezogen löst ein 100/1,25 zwei Punkt mit Abstand 22µm auf. Betrachtet man das nachstehende Pixelmuster, so ist auch im üngünstigsten Fall (diagonal) der Abstand von 2 Pixelabständen 13µm. Also kann die Kamera alle Informationen der Optik auch verarbeiten.

Jetzt die Rechnung mit einem sehr guten Fluar 5/0,25.
Hier ist im Zwischenbild (5,5µm) eine 4-fach feinere Abbildung möglich. In keinem Fall wird also bei dieser Adaption die Leistung des Objektivs genutz ! Perlen vor die S........

Abhilfe wäre nun eine andere Adaption = kleinerer Bildausschnitt, oder andere Kamera mit feineren Pixel, oder oder oder........

Ich hoffe mit der kleinen Darstellung noch letzte Zweifel oder Unverständnis ausgeräumt zu haben.

Gruß
P. Höbel

Werner Jülich · Oktober 05, 2009, 18:08:20 NACHMITTAGS

Hallo Herr Höbel,
Sie machen das sehr gut.
Jetzt fehlt noch eine Darstellung, wie sich die verschiedenen C-Mount-Adapter / Projektive auswirken, wenn man die unterschiedlichen Sensorgrößen berücksichtigt.
Für die besonders anspruchsvollen Mikroskopiker könnte man dann noch die Dynamik-Diskussion lostreten, ergänzt um die Themen Mosaikfilter vs. Monochromkamera usw.
Dann kommen wir zum Thema eingeschriebenes Rechteck oder eingeschriebener Kreis. Wie geht die Kamerafirmware mit den nicht belichteten Sensorflächen um.
Also kleine Pause und dann weitermachen, die meisten Forenmitglieder werden davon profitieren, die anderen müssen halt ins Fachgeschäft gehen.

Werner Jülich

peter-h · Oktober 05, 2009, 19:49:13 NACHMITTAGS

Hallo Herr Jülich,

danke für die Blümchen.
Es sollte eine Anregung sein und ein Beispiel wie danach JEDER !!! ganz einfach seine Kombination überprüfen kann, oder eine passende Kombination auswählen kann.
Sicher könnte man noch zig Versionen in noch besserer Darstellung präsentieren, aber warum nicht ein Fachgeschäft in Bonn befragen

?

Noch einen schönen Abend und Grüße
P. Höbel

Volker V. · Oktober 05, 2009, 20:16:00 NACHMITTAGS

Hallo Herr Höbel,

ist es nicht so, dass die meisten Farbsensoren nach dem Bayers Schema http://de.wikipedia.org/wiki/Bayer-Sensor aufgebaut sind? Ein Pixelabstand von 4.25µm bezieht sich bei solchen Sensoren ja nicht auf zwei farbgleiche Pixel. Von daher müsste die Rechnung ja noch um den Faktor 2(oder höher?) schlechter ausfallen.
Oder unterliege ich einem Gedankenfehler?

Beste Grüsse
Volker

peter-h · Oktober 05, 2009, 23:04:22 NACHMITTAGS

Hallo,

wie die Farbkameras mit ihrer sehr geheimen und eigenwilligen Software aus den 4 Pixel 1x ROT , 2x GRÜN , 1x BLAU , dann die benötigten Informationen berechnen wird wohl nie ganz zu klären sein. Jedenfalls wird aber nicht die 2- oder gar 4-fache Pixelzahl benötigt.

Im einfachsten Fall also erst mal monochrom betrachten. Dann ist die Kamerabezeichnung DMK41.

Gruß
P. Höbel

chaosquante · Oktober 06, 2009, 00:33:35 VORMITTAG

Hallo Herr Höbel,

also ich bin auch kein Kamerahersteller, aber das Grundprinzip der Bayermaske ist ja kein Geheimniss. Für je 2x2 Pixel gibt es einen Farbfilder der ist auf der Diagonalen rot und auf den beiden anderen Feldern Blau und Grün.

Um zu einem RGB Wert für jeden Pixel zu kommen, nimmt man sicher für jeden Pixel zunächst den Wert seiner Filterfarbe. Dann ist jeder Grüne und Blau Pixel von 4 roten und 4 Pixeln der jeweils anderen Farbe umgeben. Also ich würde da einfach den Mittelwert der Nachbarpixel für Rot und die jeweils andere Farbe wählen um zum vollständigen RGB Pixel zu kommen. Bei Rot habe ich dann für die beiden anderen Farben nur zwei direkte Nachbarn zur Mittelwertberechnung komme aber auch zu RGB. Dieses Prinzip ist so einfach, dass ich vermute es kommt bei fast allen Kameras mit Bayermaske zum Einsatz.

Zeiss verwendet in seinen Formeln einen Faktor 2 als Auflösungsverlust durch die Bayermaske. Andere Quellen die ich gefunden habe tendieren ehr zu höheren Werten.

Falls jemand die von Herrn Höbel so schön graphisch dargestellte Rechnung auch für seine Kombination aus Mikroskop und Kamera nachvollziehen möchte so stelle ich schon seit längerem ein passendes Excel Spreadsheet unter

http://freenet-homepage.de/chaosquante/ASMK.xls

zur Verfügung. Die eigenen Daten einfach in die grünen Felder eintragen und den Rest ausrechnen lassen. Inzwischen übrigens auch mit der Schärfentiefe nach Bereck.

chaosquante

Klaus Henkel · Oktober 06, 2009, 01:32:55 VORMITTAG

Zitat von: chaosquante in Oktober 06, 2009, 00:33:35 VORMITTAG
Die eigenen Daten einfach in die grünen Felder eintragen und den Rest ausrechnen lassen. Inzwischen übrigens auch mit der Schärfentiefe nach Bereck.
chaosquante

Max Berek. Nichts für ungut. Gruß KH

Stuessi · Oktober 06, 2009, 09:13:20 VORMITTAG

Zitat von: chaosquante in Oktober 06, 2009, 00:33:35 VORMITTAG
....Zeiss verwendet in seinen Formeln einen Faktor 2 als Auflösungsverlust durch die Bayermaske. Andere Quellen die ich gefunden habe tendieren ehr zu höheren Werten....

"Faktor 2 oder mehr" bedeutet, eine 24 MPixel Kamera mit Bayer-Sensor hat höchstens das Auflösungsvermögen einer "echten" 6 MPixel Kamera!
Gruß,
Stuessi

peter-h · Oktober 06, 2009, 13:51:17 NACHMITTAGS

An die Kameraadapteure

Es läßt sich immer nur mit Dokumenten / Bilder etwas belegen, obwohl das ja auch schon angezweifelt wurde.
Das Testpräparat wurde zunächst mit einem 100er Öl gegen ein Objektmikrometer als Referenz vermessen. Daraus resultiert der Gitterabstand von 0,75µm, gemittelt über mehrere Messungen.

Dann Objektiv 25/0,65 eingeschwenkt und mit den im Bild beschriebenen Daten eine Aufnahme gemacht.
Nach Rechnung bringt also ein Gitterabstand von 0,75µm in der Zwischenbildebene einen Abstand von 18,75µm.
Durch die Kameraadaption von 22mm/25mm = 0,88 werden aus den 18,75µm dann nur noch 16,5µm.

Die kleine ImagingSource DBK41 hat Pixelabstände von 4,65µm. Zur Abbildung der Auflösung sind aber 2 Abstände * 1,4 (diagonal) = 13,0µm anzusetzen.

Da also die 16,5µm etwas die Strecke von 13,0µm übersteigt, muß eine Trennung und Darstellung der Gitter möglich sein.
Das Bild sollte überzeugen !

Es wird damit auch gezeigt, dass die Bayermaske nicht den Faktor 2 oder mehr "verschluckt" und eine solide Kamera incl. der Aufnahme- und Steuersoftware die Grenzauflösung bewältigen kann.

Eine reine monochrome Kamera würde keine Verbesserung der Auflösung bringen !

Pixelfeine Grüße
P. Höbel

Werner Jülich · Oktober 06, 2009, 14:22:35 NACHMITTAGS

So, damit hätten Sie die Anpassung bzgl. der Auflösung überzeugend demonstriert.
Jetzt kommt der zweite Schritt:
Im 10x/23 Okular zeigt das 25/0,65 einen Probendurchmesser von ca. 0,9 mm. Die optimale Anpassung muß auch diesen Punkt berücksichtigen, schließlich ist Auflösung wichtig, aber nicht Alles.
Deshalb müssen wir jetzt noch klären, welche Sensordiagonale zu unserem Okularsehfeld passt und dann entsprechend Kamera und optische Adaption auswählen. Schade für die eigentlich sehr schöne Imaging sources, aber hier fällt sie leider durch, wir brauchen ein paar Pixel mehr und ideal wäre auch ein proportional größerer Sensor mit angepaßter Optik.
Wir kommen voran.

Werner Jülich

Eckhard · Oktober 06, 2009, 14:57:13 NACHMITTAGS

Hallo Chaosquante,

vielen Dank für das tolle Spreadsheet!

Herzliche Grüsse
Eckhard

wilfried48 · Oktober 06, 2009, 15:03:17 NACHMITTAGS

Aber Herr Jülich,

jetzt tun sie Peter Höbel aber unrecht, er wollte doch nur praktisch zeigen, dass der Verlust durch die Bayermaske mit dem Faktor 2 durch Zeiss zu hoch angesetzt ist.

Dass man, wenn man auch noch das gesamte durch ein 23 mm Okular sichtbare Bildfeld abbilden will entsprechend
viele Pixel mit 4,5 µm braucht ist auch klar, aber eben nicht noch den Faktor 2 zu den rechnerisch ermittelten.

Zeiss hat sich da eben auf die sichere Seite begeben und die heutigen Kameras geben es ja auch her.

Aber eine gute Kamera (vor allem was Empfindlichkeit und Dynamik anbelangt) kostet auch entsprechend (Vollformatkamera und gekühlt) und da muss man sich schon überlegen ob dieser Faktor 2 unbedingt notwendig
ist.

viele Grüsse

Wilfried

Werner Jülich · Oktober 06, 2009, 15:36:33 NACHMITTAGS

Peter Höbel weiß ganz genau, dass ich sein Fachwissen schätze, um Ihn geht es mir nicht.
Ich fand nur die Gelegenheit günstig, noch einmal von dem Einzelaspekt Auflösung auf die Gesamtaufgabe Kameraanpassung hinzuweisen.
Zum Thema Auflösung bei Farbkameras mit Mosaikfilter will ich mich nicht äussern, denn auch hier kann man extreme Beispiele finden, die die These vom Faktor 2 unterstützen, obwohl ich auch hier grundsätzlich Peter Höbel unterstützen würde, der den Normalfall beschreibt.
Vielleicht einigen wir uns darauf, dass es auf den Einzelfall ankommt und das ernsthafte Hersteller nicht umsonst eine ganze Reihe unterschiedlicher Anpassungen liefern.

Werner Jülich

Rene · Oktober 06, 2009, 16:32:53 NACHMITTAGS

Hallo Herr Jülich, Herr Höbel,

How do you judge the quality of a Canon sensor compared to a Tucsen, ImagingSource, Axiocam or others?

Thanks, René.

Stuessi · Oktober 06, 2009, 17:03:24 NACHMITTAGS

Liebe Mitstreiter,

angeregt durch den Beitrag "Testgitter" von Herrn Höbel habe ich eine Vorlage erzeugt und mit einer Alpha 900 aus verschiedenen Abständen fotografiert, um die Grenze der Auflösung des Kamerasensors zu bestimmen. Alle Bilder wurden mehrfach aufgenommen und das jeweils beste zum Vergleich ausgewählt. Stativ, Blitz und lotrechte Ausrichtung mit Spiegel waren selbstverständlich.
Bei einem Pixelabstand von 5,9µm betragen
der Diagonalenabstand gleichfarbiger Pixel 16,7µm entsprechend 60Lp/mm,
der 4 fache Pixelabstand 16,7µm entsprechend 42 Lp/mm.
Man erreicht zwar die maximale Auflösung von 60 Lp/mm, aber erst beim halben Wert fehlen alle Artifakte und eine automatische Auszählung wäre möglich.

Gruß,
Stuessi