Mikroskopobjekt-Apertur vs. Kameraobjektiv "Blende"

reblaus · Februar 15, 2025, 15:36:33 NACHMITTAGS

Liebe Gemeindemitglieder -

kann mir jemand mein Gedächtnis auffrischen?

Wie rechne ich Mikroskopobjekt-Apertur in Kameraobjektiv "Blende" um?

Heißen Dank !

Rolf

Nochnmikroskop · Februar 15, 2025, 16:08:14 NACHMITTAGS

Hallo Rolf,

die Zusammenhänge werden hier beschrieben.

LG Frank

Lupus · Februar 15, 2025, 18:27:25 NACHMITTAGS

Hallo,

der im Link angegebene Zusammenhang zwischen Blendenzahl und NA ist nur eine Näherung für den Blendenbereich typischer Kameraobjektive. Wenn man ein Mikroskopobjektiv höherer NA umrechnen möchte, muss man schon mit den trigonometrischen Funktionen arbeiten.

Hubert

rlu · Februar 25, 2025, 11:48:34 VORMITTAG

Hallo Rolf,

ich habe mir vor kurzen diesen Beitrag über die Blende bei Kameraobjektiven angeschaut:
KROLOP & GERST
Was ist die Blende wirklich - Die große Objektivreihe 2.0 - 30/30 📷 Krolop&Gerst
https://www.youtube.com/watch?v=cgE9d71ZfWg&list=PLLbyYzXjWUJvzpvOOPkaO5v4WPKaxjatG

Nebenbemerkung:
Ich glaube man muss wirklich aufpassen, was man unter einer Blende und was man unter einer Apertur versteht.
Apertur hat für mich mehr mit dem Winkel zu tun. In einem Kameraobjektiv und einem Mikroskopobjektiv haben sie unterschiedliche und auch gleiche Aufgaben und Wirkungen.

Weisheiten:
"man regelt nicht die Helligkeit mit der Aperturblende" Mikroskop
"man spielt mit der Tiefenschärfe und bestimmt was der Betrachter sehen soll" Kamera
"die Apertur steuert die Auflösung usw." Kamera und Mikrsokop
Schwieriges Thema:

Kurz mal die Highlights von dem Video zusammengefaßt(Kameraobjektiv):

Bei der Blende wird sowohl die Menge vom Licht wie auch der Winkel vom einfallende Licht verändert.
Man steuert also die Helligkeit aber auch den Winkel der äußeren Strahlen und damit die Tiefenschärfe.
Ein großes Learning ist hier. Wenn man das einfallende Licht in das Objektiv davor mit einem z.B. Graufilter/Sonnenblende reduziert, reduziert das zwar das einfallende Licht, aber nicht die Tiefenschärfe. Der Grund man verändert nicht den Winkel der einfallenden Strahlen.
Wenn man die Blende zuzieht, wird auch das Licht reduziert, aber auch die Tiefenschärfe(DOF deep of field) vergrößert. Das liegt daran, so die Erklärung, dass die die Unschärfescheiben vor und nach dem eigentlich Brennpunkt verkleinert werden. Die äußeren Strahlen werden ausgeblendet
a. Die Definition der Blende kann über die beleuchtete Fläche bestimmt werden. Deren Zuwachs/Reduzierung verändert sich je Blendenstufe um den Faktor Wurzel(2).
b. Oder man mißt die Unschärfescheibe in der Höhe 1mm hinter dem Brennpunkt. Man bestimmt aus diesem Verhältnis die Blende F1.2 1mm:2mm(Größe Scheibe). Dazu müßte man eine Grafik sehen oder sich den Beitrag anschauen.
c. Oder die Blende definiert die Helligkeit vom Gegenstand zur Helligkeit auf dem Sensor. Bei F 1.0 wäre die Helligkeit bei beiden gleich. Bei F0.7 wäre das Bild durch eine Sammellinse auf dem Sensor heller als vom Gegenstand. Bei F16 natürlich einige Stufen dunkler.
Ist die Blende ganz offen, ist das Bild wegen Abbildungsfehler im Randbereich der Linse nicht optimal, scheinbar kommt es zu spährischen Aberrationen. Zieht man die Blende zu stark zu, dann kommt es zu einer Beugungsunschärfe, wenn Licht durch eine kleine Öffnung tritt. Beispiel: Schattenwurf, es gibt keinen klaren Schatten, das Bild wird unscharf

Liebe Grüße
Rudolf

reblaus · Februar 25, 2025, 14:03:25 NACHMITTAGS

Hallo -

Vielen Dank für alle Kommentare und Links!

Klar, dass ein exakter Vergleich von Mikroskop- und Kameraobjektiven wegen ihres im Grunde gegensätzlichen Aufbaus für mich als Halb-Laien eh undurchschaubar bleibt, aber mir reichen momentan die Daumenwerte aus dem Link von Edmund Optics.
Ich war einfach neugierig, wie groß der Unterschied zwischen einer 5x Makroaufnahmen mit einem Canon MP-E 65 2,8-Objektiv und einem Mikrofoto mit einem Epi-Neofluar 5x/0,14 HD ungefähr ist.

Natürlich sieht man den Unterschied in der Beugungsunschärfe bei den Testaufnahmen. Das wundert auch nicht, denn in 5x Stellung hat das Makro 2,8 eine effektive Blende von 16,8. Das würde einer Apertur von knapp 0,03 entsprechen, während das Neofluar 0,14 hat.
Jetzt muss ich noch drüber nachgrübeln wie sich das auf die Auflösung auswirkt.

Viele Grüße

Rolf

Nochnmikroskop · Februar 25, 2025, 15:33:53 NACHMITTAGS

Hallo Rolf,

ich habe 2022 die Auflösung des MP-E an meiner Canon EOS 700D gemessen.
Bei ISO 100 und Blende 2,8 wurde mittig eine Auflösung von 360 bis 400 LP/mm erreicht. Das entspricht ungefähr einer NA von 0,10.

LG Frank

Stuessi · Februar 25, 2025, 16:33:04 NACHMITTAGS

Zitat von: reblaus in Februar 25, 2025, 14:03:25 NACHMITTAGSNatürlich sieht man den Unterschied in der Beugungsunschärfe bei den Testaufnahmen. Das wundert auch nicht, denn in 5x Stellung hat das Makro 2,8 eine effektive Blende von 16,8. Das würde einer Apertur von knapp 0,03 entsprechen, während das Neofluar 0,14 hat.
...

Hallo Rolf,

von welchen Testaufnahmen sprichst Du?

Das Epi-Neofluar 5x/0,14 HD hat eine Auflösung von 430 Lp/mm (wahrscheinlich berechnet!)
Das Makro hat eine Auflösung von 360 .. 400 Lp/mm (von Frank gemessen).

Die Beugungsunschärfe wird also praktisch gleich sein.

Du darfst für die Berechnung der nA nicht die effektive Blende nehmen sondern die reale Blende, in diesem Fall f/2,8.
Die effektive Blende bestimmt die Helligkeit, ist also für die Berechnung der Belichtungszeit von Nutzen.

Viele Grüße,
Rolf aus Lindlar

reblaus · Februar 25, 2025, 19:36:47 NACHMITTAGS

Hallo Rolf -

was ich da fotografiert habe sind keine vergleichbaren Testaufnahmen in deinem Sinne. Ein Test lag eigentlich gar nicht in meiner Absicht. Ich habe Auflichtfotos von einem schräggestellten Wafer mit sehr alten ICs gemacht um verschiedene Stackverfahren auszuprobieren.
Beim Stack mit 5facher Vergrößerung packte mich dann die Neugier wie das Objekt wohl unter einem 5x/0,14 Epiplan-Neo HD aussähe.
Bei Betrachtung der Fotos habe ich nicht beachtet, dass (1) die Makrobeleuchtung (Ringblitz) einen anderen Effekt hat als das Dunkelfeld-Auflicht von meinem Axioskop und dass ich (2) einen verrechneten Stack mit einer Einzelaufnahme verglich. Die entsprechenden Fotos will ich deshalb erst mal nicht hier publik machen.
Nach kurzer Betrachtung der Fotos hat sich deshalb meine vorgefasste Meinung bestätigt, dass das Neofluar eine bessere Auflösung bietet als das Fotoobjektiv. Das wurde mir durch die Angaben von Canon eingeflößt, dass letzteres bei 5x nur eine Blende 16 bietet und dies würde dann laut kleiner Tabelle bei Edmund Optics nur einer Apertur von 0,03 entsprechen.
Jedenfalls will ich die Sache nochmals mit weniger systematischen Fehlern und einem besser geeigneten Testobjekt wiederholen, damit ich die Fotos auch zeigen kann.

Viele Grüße

Rolf