Mikroskopkamera

[PiusX]

Liebe Mikroskopiker,

das Forumsmitglied Peter V. hat folgendes geschrieben:

Mit Polaufnahmen haben übriegns alle Kameras so ihre Schwierigkeiten.

Das Forumsmitglied PolMik hat folgendes geschrieben:

Die Frage Kamera am Mikroskop wurde hier schon sehr oft diskutiert. Ich hatte auch erhebliche Probleme. Die noch nicht komplett beseitigt sind, weil ich fast nur Pol mache.

Im Zusammenhang mit den beiden obigen Teilmitteilungen habe ich nun folgende Fragen:
1. Gibt es für die Pol-Mikroskopie geeignete Kameras? Falls die Antwort "Ja" lautet: Welche Kameras sind für die Pol-Mikroskopie geeignet?
2. Wäre bzw. ist eine für Pol-Mikroskopie geeignete Kamera automatisch auch für die Nicht-Pol-Mikroskopie geeignet?
3. Welche besonderen Probleme treten bei der Bildaufnahme mit einer Kamera im Falle der Pol-Mikroskopie auf?
4. Falls es überhaupt keine für Pol-Mikroskopie geeignete Kamera geben sollte: Welche Tricks und/oder Techniken werden verwendet bzw. können verwendet werden, um eine für Nicht-Pol-Mikroskopie geeignete Kamera für den Einsatz in der Pol-Mikroskopie anzupassen?


Lieben Gruß

PiusX

[momotaro]

Hi Pius.

Mikroskopkamera Axiocam 705 pol (mono, USB3, 5MP, 2/3")
9.158,24 € inkl. Mwst. 
https://pulchlorenz.de/mikroskopkameras/zeiss-axiocam/fluoreszenzkameras/mikroskopkamera-axiocam-705-pol-mono-usb3-5mp-2-3.html.

LG Helmut

[olaf.med]

Hallo Pius,

ich arbeite nur mit Pol-Mikroskopen und ausschließlich mit ganz normalen Kameras und kenne keine Probleme, die auf die Kamera zurückzuführen wären. Die eigentliche Schwachstelle ist meist der Strahlenteiler im Tubus bei nicht-professionellen Pol-Einrichtungen (meist Eigenadaptionen). Diese Strahlenteiler polarisieren physikalisch bedingt selbst, daher muss man entweder mit leeren Strahlengang, was bei manchen Tuben nicht möglich ist, oder mit einem nachgeschalteten Depolarisator arbeiten. Sonst erhält man im linear polarisierten Licht störende Pastellfarben bei Kristallen, die eigentlich farblos sein sollten.

Herzliche Grüße,

Olaf

[mhaardt]

Nicht direkt mein Fachgebiet, aber ich hatte mal Kontakt damit:

Erstmal gibt es spezielle Kamerasensoren, die ähnlich zur Bayermaske Polfilter haben. Man hat also nicht mehr einen Filter vor der Kamera und muss mehrere Bilder machen, die verrechnet werden. Dafür sinkt natürlich die Auflösung, aber man kann die Polarisationseigenschaften im Livebild sehen, was mit dem Okular nicht geht, und eine ganz neue Dimension des Sehens eröffnet. Die angegebene Kamera hat so einen Sensor. Man kann damit auch Aufnahmen von unpolarisiertem Licht machen, wird aber feststellen, dass es relativ viele Polarisationseffekte gibt, wo man sie nicht erwartet. Da unser Sehvermögen so gut wie blind dafür ist, ist das sehr überraschend.

Dann zeigen sich Spannungen im Glas von Optiken als Polarisation. Pol-Optiken haben spezielle Linsen, die spannungsfrei sind. Hat man solche nicht, muss man ausprobieren und kann dabei durchaus Glück haben. Hier ist eine Kameraadaption mit möglichst wenig Glas hilfreich. Das Licht von TFT-Bildschirmen ist polarisiert, d.h. als ersten Test kann man Linsen davor halten und drehen. Wenn sich dunkle Schatten oder Ringe ausbilden, ist das schlecht. Am Mikroskop würde ich es als Amateur mit Flatfield-Aufnahmen unter verschiedenen Polarisationswinkeln testen.

Michael

[Peter V.]

Hallo,

Das Problem bei Bildern von Polpräparaten ist der Dynamikumfang, der bei Kameras für die Polmikroskopie hoch sein muss. Und gerade bei "Mikroskopkameras"(!!) und vielen Pol-Präparaten ist es schwieirig bis unmöglich, eine Einstellung zu finden, die nicht entweder die dunklen bzw. schwarzen Areale völlig "absaufen" lässt oder die sehr hellen Bereiche überstrahlt.

Natürlich kann es sich jeder so schwer machen wie er möchte und wer auf diese Mikroskopkameras "steht", soll sie halt in Gottes Namen kaufen  Nur i c h empfehle sie eben aufgrund vieler eigener Erfahrungen nicht, aber niemand muss sich ja nach mir richten! 

Die von Olaf angeführte denkbar einfachaste Lösung für leitz (Coolpix mit Periplan) ist sigar immer noch eine gute Lösung für statische Präparate. Wenn es nur solche Kamera noch "neu" bzw. weiterentwickelt gäbe  Sie haben in der Bedienung gegenüber heuteigen Kameras zahlreiche Nachteile, aber sie liefern ein super Bild trotz der nach heutigen Maßsstäben geringen MP-Zahl.

Hezrliche Grüße
Peter

[momotaro]

Lieber Peter.

D'accord. Olaf ist vom Fach.

Ich habe bei Polaufnahmen eher das Problem des Weißabgleichs.

ich würde mir diese Kamera auch nicht kaufen.
Aber die Frage war ob es sowas gibt. Gibt es.

Ich will da auch nicht polarisieren (no pun intended).

Du hast in einem parallelen thread geschrieben, dass es einen dicken Geldbeutel braucht um eine Axiocam zu kaufen, ich habe keinen dicken Geldbeutel, sondern eher einen ,,luckerten" sprich löchrigen. Jeder Nährer hat seine(n) Zehrer. Bis die Kinder mit dem Studium fertig sind und auf eigenen Füßen stehen, ist man alt und grau.

LG Helmut

[olaf.med]

Hallo,

aber sie liefern ein super Bild trotz der nach heutigen maßstäben geringen MP-Zahl.

...mir hat bis heute noch niemand, auch für einen einfach strukturierten Menschen wie ich es bin verständlich, erklären können, woher der Hype zu immer höheren Auflösungen (MP-Zahl) kommt und wie er zu rechtfertigen ist. Natürlich erkenne ich, dass es im Profi-Bereich Problemstellungen gibt, bei denen die hohe Auflösung moderner Kameras (z.B. Vollformat) notwendig ist, aber im Hobby-Bereich kann ich dies nicht so recht sehen. Es ist so als würde man den Ferrari aus der Garage holen, um beim Bäcker nebenan Brötchen zu holen. Das Fahrrad tut's auch, und die Bötchen sind exakt die gleichen. Natürlcih genießt man mehr Aufmerksamkeit mit dem Ferrari als mit dem Holland-Bike, aber um welchen Preis und ist es das wert???

Ich behaupte platt, dass weit mehr als 90% (wahrscheinlich sogar mehr als 99%) aller Bilder hier im Forum kleiner gerechnet werden mussten, damit sie überhaupt einbindbar sind und der Prozentsatz an Nutzern, die im Hobby-Bereich Fototapeten ausdrucken lassen oder Litfaßsäulen bestücken ist doch eher sehr überschaubar. Also bitte versucht mich zu überzeugen - zur Zeit nutze ich eine MFT-Kamera mit 16 MP und das ist mir oft noch zu viel .

Zur Pol-Anwendung: eine Kamera mit einem Pol-sensiblen Sensor ist mir noch nie untergekommen, dazu kann ich also nichts beitragen. Meine Kamera-Adaptionen funktionieren alle ohne eine Zwischenoptik in Form eines Kamera-Objektivs (mit Ausnahme der Coolpix). Ich verwende(te) das optisch sehr aufwendige und hervorragende Innenleben der automatischen Orthomat-Mikroskopkamera von Leitz, und neuerdings eigentlich nur noch das geniale Konzept von Rolf Vossen (Ramvossen) mit einem durch einen Zwischenring verlängerten Periplan-Okular, das dann zugleich als Okular und Objektiv wirkt. Bei beiden Varianten habe ich niemals verspannte Optiken erlebt.

Natürlich verlangen Pol-Bilder nach einen großen Dynamik-Umfang - das war schon immer so, auch zu Zeiten der Analog-Fotographie - aber dem kann man auch ein Schnippchen schlagen, indem man den Analysator um einen geringen Betrag aus der Kreuzstellung herausdreht und damit die schwarzen Bereiche etwas aufhellt. Der Weißabgleich ist tatsächlich für Bilder im linear polarisierten Licht etwas anders als bei gekreuzten Polarisatoren, aber das bekommt man doch bei der Nachbereitung in jedem Bildverarbeitungs-Programm leicht in den Griff.

Herzliche Grüße,

Olaf

[Peter Reil]

Das ist einer der seltenen Momente im Forum, wo ich gerne den "Gefällt mir Smiley" drücken würde.

Danke Olaf!

Freundliche Grüße
Peter

[mhaardt]

Olaf: Wenn Du vier Bilder mit verschiedenen Richtungen eines linearen Polarisationsfilters hast, kannst Du den Stokes-Vektor ausrechnen und damit Falschfarbenbilder erzeugen, die Dir z.B. die Polarisationswinkel oder den polarisierten Anteil als Farbe zeigen. Der Charme einer solchen Kamera ist, dass das als Livebild geht und unsere Welt enthält recht viel polarisiertes Licht, z.B. am klaren Himmel oder durch den Umov-Effekt, und ziemlich viele Oberflächen polarisieren. Als Standbild kann man das mit jeder Kamera machen, aber ich kenne leider keine freie Software, die die Bildverarbeitung dazu macht. Ich arbeitete mal ein paar Wochen mit so einer Kamera, aber nicht am Mikroskop. Linsen mit Spannungen habe ich schon gesehen, daher die Beschreibung. Das waren aber keine Mikroskopobjektive oder -okulare, sondern C-Mount Objektive. Das astronomische Okular, was hier gerade steht, sieht ok aus. Das muss man ausprobieren. Deine Kameraanbindung klingt ideal: Wenig Glas.

Michael

[olaf.med]

Lieber Michael,

Polarisatipnseffekte in unserem Umfeld sind mir durchaus geläufig, aber unter den von Dir beschriebenen Bildern kann ich mir so gar nichts vorstellen. Kannst Du so etwas einmal zeigen?

Herzliche Grüße, Olaf

[TStein]

Hallo Olaf, hallo in die Runde, hallo Michael,

über die Sony Polarisationssensor-Serie hab ich auch schon einiges gelesen, hatte aber noch keinen in der Hand.
Vllt ist der Flyer interessant: https://www.sony-semicon.com/files/62/flyer_industry/IMX250_264_253MZR_MYR_Flyer_en.pdf
Die winzigen definiert ausgerichteten Polarisationsfilter auf den Pixeln sind sogenannte Wire-Grid Polarisatoren, welche wir auf Arbeit teilweise auch mit hochauflösender E-Beam-Lithografie hergestellt haben. Sind mikoskopisch kleine Metallgitter, welche definiert orientiert sind.
Wie Michael schon geschrieben hat, kann man aus einem Quadpixel den Polarisationszustand berechnen, man würde also beispielweise beim Polarisationsmikroskop keinen drehbaren Analysator brauchen. Aus jedem Einzelbild und ortsaufgelöste über jeden Pixelquadrupel lassen sich die Stokes-Vektoren rekonstruieren. Ist m.E. schon sehr elegant, aber derzeit auch kein Massenprodukt und daher auch der Preis.
Vllt. auch noch eine Bemerkung zum "Mega-Pixel-Wahn". Ich denke solange die Auflösung des Mikroskopbildes durch das Okular höheraufgelöst und über ein größeres Bildfeld möglich ist, als über das Kamerabild, solange wünsche ich mir mehr Auflösung vom Sensor. Bei kleinvergößernden Objektiven 5x, 10x, 20x ist selbst bei 20Mpx noch Spielraum nach oben. Und da es technisch möglich ist und auch der Trend in diese Richtung geht, warum nicht. Wieder kleinrechnen kann man ja sowieso immer. Und die Anwendungen ergeben sich manchmal doch erst durch den Fortschritt. Ein vollflächiges Pano von einem Meteoritendünnschliff, in welches man noch genüßlich reinzoomen kann, erfreut mich doch etwas mehr als ein grobpixeliges Etwas, auch wenn beides unsere Welt mglw. garnicht braucht.
Ist aber auch nicht schlimm, wenn man anderer Meinung ist, zumindest fürs Hobby gibt es nicht die Notwendigkeit einer Erklärung oder einer Wirtschaftlichkeitsstudie.
Vg Tino   

[hugojun]

Hallo Tino,
um gute POL Bilder zu machen kann man sicherlich eine menge Geld in die Ausrüstung stecken.
Von dem Kamera Type mit ,,Wire-Grid Polarisatoren" habe ich auch noch nie was gehört und bin erstaunt, was es so auf dem Markt gibt.
Ich habe auch nicht weiter recherchiert, wie dieser Herr hier seine Bilder macht, aber da du es schon angesprochen hast:

" Ein vollflächiges Pano von einem Meteoritendünnschliff, in welches man noch genüsslich reinzoomen kann, erfreut mich doch etwas mehr
als ein grobpixeliges Etwas, auch wenn beides unsere Welt mglw. gar nicht braucht ,,

wollte ich es den Lesern hier nicht vorenthalten.

https://www.cosmicmicroscapes.com/aouinet-legraa

Bilder anklicken und zoomen.
Viel Spaß.
Jürgen

[mhaardt]

Die Farbbilder vom Auto werden erzeugt, indem man beim Farbsensor eine Bayermaske und die Polarisationsfilter als verschachtelte Tupel hat. Das kostet schon ordentlich Auflösung, aber dafür hat man halt die Polarisationsinformation in drei spektralen Bändern.

Degree of polarization ist der Anteil des (linear) polarisierten Lichts. Bei den Tabletten vermute ich, dass linear polarisiert beleuchtet wird. Die Reflektion erhält die Polarisation, aber die matte Streuung der Tabletten nicht, darum sind sie dunkel. Das ließe sich noch mit colinear angeordeneten Filtern machen, aber Polycarbonat dreht die Polarisationsebene gerne, so dass ein fixer Filter es auch auslöschen würde. Im Stokes-Vektor der Pixel kann man hingegen klar sehen, dass das Licht immer noch polarisiert ist, nur eben gedreht. Der Fingerabdruck wird auch streuen, wobei man den auch im Dunkelfeld sehen würde, was aber nicht immer gut zu beleuchten ist. Angle of polarization ist der Winkel, den man traditionell durch Drehen eines Filters bestimmt, aber man sieht nie, welcher Pixel im Bild welchen Winkel hat, sondern bekommt immer nur einen Ausschnitt. Wie gesagt, mit vier Positionen und etwas Bildverarbeitung könnte man aber auch AoLP für das ganze Bild bekommen.

Tatsächlich gibt es inzwischen auch open source dafür: https://github.com/elerac/polanalyser  Man wird den Code nur etwas umschreiben müssen, wenn man vier Bilder mit je einer Richtung statt des mosaic Musters in einem Bild hat, aber für Standbilder kann man solche Sachen auch mit vier Positionen eines drehbaren Filters zu Hause machen.

Entfernt relevant könnte 11:54 in https://www.youtube.com/watch?v=YD-zbnOdlcg sein. Dort wird ausgenutzt, dass Kohlefaser Licht polarisiert, so dass man die Faserrichtung bestimmen kann, ohne die einzelnen Fasern auflösen zu können.

Hier gibt es noch ein paar Bilder: https://thinklucid.com/tech-briefs/polarization-explained-sony-polarized-sensor/  Die dunklen Schrauben zeigen den Umov Effekt. Das macht auch Insekten verrückt, weil dunkler Asphalt mit einer Laterne darüber die gleiche Wirkung hat und Insekten sehen und orientieren sich mit polarisiertem Licht. Umgedreht kann man über die Polarisation und den Winkel des Objekts auf seine Absorption schließen.

Dünnschichten scheinen ebenfalls eine Wirkung zu haben. Wenigstens konnte ich bei der Arbeit damals einige Dünnschichtmarkierungen sehr gut erkennen, die ansonsten anspruchsvoll in der richtigen Beleuchtung waren, weil sie im Auflicht spezielle Winkel brauchten.

Ein Problem ist allerdings die Entrauschung von Bildern, weil Rauschen natürlich auch Rauschen in den Polbildern erzeugt. Ich meine Sony bot dafür irgendwas an, damit so schöne Bilder wie in der Werbung rauskommen. Eine primitive Umrechnung der Pixel geht schnell und ist schon eindrucksvoll, erreicht aber nicht diese Qualität.

Man hält Polarisation in unserer Welt für etwas Besonderes, weil wir sie halt kaum sehen können, aber in Wahrheit kommt es sehr viel vor.

Michael

[HDD]

...und dann schauen wir uns die Bilder auf einem 195.-teuren Media Markt Monitor an ....

Sorry ich konnte es mir nicht verkneifen.

polarisierte Grüße
Horst-Dieter

[TStein]

Oder man verzichtet mal 3Wochen auf Fußpflege und schaut es sich dann auf einem 4K-Monitor für 300€ an. Irgendeinen Tod muss man halt sterben. Ich denke für alle die einfach nur ansehnliche Mikroskopbilder für sich und zum rumzeigen machen wollen, ist so eine x-tausend € teuere Spezial-Kamera ziemlich das Letzte, was man benötigt. Aber für alle die sich am nachvollziehen von physikalischen, biologischen, optischen Phänomenen erfreuen und der Geldbeutel gut gefüllt ist, ... Oder man stöbert halt bei Ebay herum und macht mglw. so ein ungewöhnliches Schnäppchen, ist zumindest fast ausschließlich mein Ansatz.

Vg Tino