Schiefe Beleuchtung

[Spectrum]

Hallo Jürgen,
Danke für den Hinweis auf deine sehr schöne (nicht nur in Bezug auf die Diffraktionsversuche) Webseite. Das muss ich mir morgen nochmal in aller Ruhe anschauen. Sehr interessant.

Hallo Hubert,
Nachdem ich jetzt nochmal die Forensuche bemüht habe bin ich auf folgende (super anschaulichen) Beiträge von dir gestoßen:

https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=40948.msg301643#msg301643

Und:

https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=41469.0

Das hilft weiter (wenngleich die Grundlagen immer noch ganz schön schwer verdauliche Kost darstellen).

Beste Grüße Holger

[rhamvossen]

Hallo,

Was mit schiefe Beleuchtung und Tümpelproben möglich ist zeigt Ole hier ja schön. Auch schätzt er Hellfeld und schiefe Beleuchting neben den DIK und er versteht das die verschiedene Beleuchtungsarten allen ihere Stärken und Schwächen haben. Das wird von manche DIK-Benutzer hier im Forum nicht erkannt.

Es wird hier wird nach den Artikel von Thilo Bauer verwiesen, das Artikel überzeugt mich überhaubt nicht. Perfekt ist die schiefe Beleuchtung da gar nicht, sonnst wurden die Bilder im Artikel nicht so mittelmässig sein.

Ich habe schon öfter zum Vergleich diese Aufname (von meinem HP) im Forum gezeigt:



Eine ungestackte Pediastrum, links in Hellfeld und rechts mit meine schiefe Beleuchtung. Ich finde das Bild sehr gut gelungen. Ich kann es nicht mit DIK vergleichen weil ich kein DIK hab. Und ich hab kein DIK weil ich denke das es mit DIK kaum besser geht.

@Peter V:

Aber mit DIK ist es einfacher und...na ja, "schöner"

Wenn du meinst das du mit deiner DIK eine schönere Aufname bekommst, dan kannst du das gerne hier zeigen. 

Neben die schiefe Beleuchtung gibt es natürlich auch noch die Kreisförmiger Beleuchtung, im Forum nur selten gezeigt. Hier eine Aufname von Wangenepithelzellen (von meinem HP) die damit aufgenommen wurde:




Auch diese Beleuchtung kann konkurieren mit DIK und ist für tote Diatomeen warscheinlich die bessere Wahl.

Beste Grüsse,

Rolf

[Lupus]

Hallo,

noch eine Ergänzung zum erzielbaren Bildkontrast bei schiefer Beleuchtung (auch im Vergleich zu DIK):

Mein mehrfacher Hinweis auf die Halbkreisform der Aperturblende bezieht sich auf die optimale, objektgetreue Darstellung des differentiellen Phasenverlaufs (aus der man dann durch mathematische Integration des Bildintensitätsverlaufs sogar ein genaues Phasenkontrastbild nach Zernike erhalten kann - das gibt es auch mittlerweile kommerziell). Ich hatte auch schon erwähnt dass hier der Helligkeitskontrast zwischen "Licht-" und "Schattenseite" des Reliefbildes nicht maximal ist, also eher geringer als mit DIK. Man kann aber durch moderate Verengung des Durchlassfensters der Aperturblende den Kontrast auf Kosten der objektgetreuen differentiellen Phase deutlich erhöhen.

Ich hatte das in meinem früheren allgemeinen Beitrag über schiefe Beleuchtung mit Simulationsrechnungen demonstriert und das Prinzip auch mit einzelnen praktischen Beispielen gezeigt. Ich zeige im Folgenden nochmals die zu dem Thema passenden Grafiken:

Bild 18 vergleicht rechnerisch die sich mit schiefer Beleuchtung ergebende Intensitätsverteilung (rote Kurve) eines kugel-/linsenförmigen Phasenobjekts (blaue Kurve), links schmale Blende in Randlage, rechts halbkreisförmige Blende. Grün gestrichelt ist der differentielle Phasenverlauf des blauen Objekts. An den höheren Amplituden der roten Kurve links sieht man den höheren Bildkontrast, aber auch die stärkere und unsymmetrische Abweichung von der richtigen Intensitätsverteilung. Die Abrundung der Peaks der roten Kurven im Vergleich zu den überlagerten grünen Kurven kommt insbesondere von der unvermeidlichen Beugungsunschärfe, die bei der Rechnung auch berücksichtigt ist.




Bild 19 zeigt mit den beiden rechten Grafiken den gleichen Fall, aber konkret fotografiert an einem Phasenobjekt (Kartoffelstärke).



Bild 21 das Gleiche an einem weiteren Präparat (Geschmacksknospen der Zunge). Die halbkreisförmige Spaltblende rechts war bewusst sehr eng gewählt und erzeugt zu starke Artefakte, aber in moderater Form ist der Kontrast gegenüber der halbkreisförmigen Blende ebenfalls deutlich erhöht.



Bild 20 zeigt drei Varianten der Blendenform am Beispiel der Kartoffelstärke. Hier reicht die Blendenöffnung in allen Fällen vom Zentrum zu Rand (parallel zur Richtung der Unsymmetrie), aber senkrecht dazu verringert sich von links nach rechts die Ausleuchtung (siehe Vergleich mit den blauen Pfeilen, die jeweils den gleichen Azimutwinkel anzeigen). Auch das ändert die Objekttreue, aber erhöht ebenfalls den Kontrast.



Die Beispiele sollen auch zeigen, dass man beim Vergleich mit DIK durchaus auch mit schiefer Beleuchtung einen hohen Kontrast erreichen kann (speziell für visuelle Beobachtung, den fotografisch ist es kein Problem, einen geringeren Kontrast anzugleichen.

Martin Kreutz hatte vor einiger Zeit ebenfalls einen interessanten Vergleich zwischen DIK und schiefer Beleuchtung gemacht, wobei die Objekte jeweils nicht die gleichen waren, z.T. ältere Aufnahmen mit analoger Fotografie. Seine Blende war ähnlich der mittleren Blende (Linsenform) aus Bild 20, also auch etwas kontrastreicher und damit nach meinem Eindruck zumindest in dieser Hinsicht meist voll konkurrenzfähig mit DIK. Dabei ist auch ein Vergleich mit 100x Objektiv, aber wie er schreibt nicht immergiert, also mit entsprechend geringem Kontrast.
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4344.msg28366#msg28366

Zu der Anmerkung warum kommerziell praktische keine schiefe Beleuchtung angeboten wird:
Ich denke dass das auch etwas mit Marketing zu tun hat, man kann damit wohl kaum Geld verdienen im Vergleich zu DIK und Phasenkontrast nach Zernike (wir reden von den vier großen Firmen, die primär professionelle Ausrüstung anbieten). Aber immerhin gibt es seit einiger Zeit kommerzielle Varianten von Hoffman-Kontrast, Varianten wahrscheinlich aus patentrechtlichen Gründen. Hier zum Beispiel von Leica
https://www.leica-microsystems.com/science-lab/microscopy-basics/integrated-modulation-contrast-imc/
Im Prinzip ist das schiefe Beleuchtung, der hier im Thread schon angesprochene schmale Spalt erzeugt sehr hohen Bildkontrast. Ähnliches bietet z.B. Nikon an. Diese Anwendungen sollen u.a. die manuelle Handhabung schwacher Phasenobjekte unter dem Mikroskop erleichtern.

Hubert

[rhamvossen]

Hallo Hubert,

Zu dem Vergleich von Martin Kreutz: ich finde da in die erste 3 Vergleiche das die DIK Bilder viel mehr überbelichte Stellen haben. Damit gehen Details verloren. Was findest du? Beste Grüsse,

Rolf

[Rene]

Respekt für Huberts Beiträge zur Bildentstehung.. Vielleicht könnte man diese Beiträge einmal bündeln, so wie die Beiträge von Martin Kreutz im Fotoforum?

Mit freundlichen Grüßen, René

[Lupus]

Hallo Rolf,

Du hast da Recht. Man muss aber auch sagen dass Martin Kreutz nur versucht hat, in seinem Archiv möglichst ähnliche Objekte zu finden (und bei Dia-Aufnahmen einzuscannen). Da sind sicher auch aus irgend einem Grund schlechtere Aufnahmen dabei. Er beschreibt in der Einleitung seine schrittweise Verbesserung der Ausrüstung. Insofern sollte man diesen Vergleich nicht als absoluten Qualitätsvergleich zwischen DIK und schiefer Beleuchtung sehen, sondern eher als historischen Vergleich mit den Ergebnissen, die damals (meist 1990er Jahre) von ihm in seinen Anfängen erzielbar waren. Trotzdem finde ich die Qualität der meisten Aufnahmen mit schiefer Beleuchtung herausragend.

Hubert

[Lupus]

Hallo,

und hier zur Vervollständigung noch einen anderen Vergleich mit verschiedenen Blendenformen für schiefe Beleuchtung (wieder mit Kartoffelstärke), aus einer anderen Diskussion vor wenigen Wochen:



https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=51175.msg373721;topicseen#msg373721

Hubert

[Silber_und_Licht]

Hallo Rolf,

Du hast da Recht. Man muss aber auch sagen dass Martin Kreutz nur versucht hat, in seinem Archiv möglichst ähnliche Objekte zu finden (und bei Dia-Aufnahmen einzuscannen). Da sind sicher auch aus irgend einem Grund schlechtere Aufnahmen dabei. Er beschreibt in der Einleitung seine schrittweise Verbesserung der Ausrüstung. Insofern sollte man diesen Vergleich nicht als absoluten Qualitätsvergleich zwischen DIK und schiefer Beleuchtung sehen, sondern eher als historischen Vergleich mit den Ergebnissen, die damals (meist 1990er Jahre) von ihm in seinen Anfängen erzielbar waren. Trotzdem finde ich die Qualität der meisten Aufnahmen mit schiefer Beleuchtung herausragend.

Hubert

Einen Guten Tag in die Runde, liebe Leute!

Lasst mich zu der Schiefen Beleuchtung mittels "Kreutz"-Blende noch kurz etwas aus meinen gesammelten Unterlagen zitieren: "Während der 5. Internationalen Mikroskopie-Tage in Hagen 1994 hat Martin Kreutz eine modifizierte schiefe Beleuchtung vorgestellt, mit der man einen starken Reliefeffekt mit verminderter Schattenwirkung und ein gradientenfreies Bildfeld erzielen kann. Seine Mikroaufnahmen waren sehr eindrucksvoll. Für diese Methode wird ein normaler Mattfilter ...."

Ich kann mich noch lebhaft an seinen damaligen Vortrag entsinnen. Die von ihm gezeigten Bilder haben unter den Zuhörern einige Unruhe verursacht. Man konnte kaum glauben, dass das was Martin Kreutz da zeigte, wirklich eine "einfache" schiefe Beleuchtung und kein teurer DIK war. Es war auch für mich äußerst beeindruckend und hat mir gezeigt, dass man mit seiner Methode vor allem auch ohne Polfilterverwendung zu exzellenten Bildern gelangen kann, was nicht zuletzt in der Zellbiologie, wo sich unter - oder sollte man hier besser sagen "auf" - dem Mikroskop oftmals Polystyrol (als optisch aktives Material mehr oder weniger störend) im Strahlengang befindet.

Freundliche Grüße
Wolfgang

[Jürgen Boschert]

Hallo zusammen,

anbei wie versprochen noch Aufnahmen mit einem hochaperturigen Objektiv (Zeiss-West Planapo 100/1,3). Erstes Bild Hellfeld, zweites schiefe Beleuchtung (durch verdrehen des Kondensorrevolvers, so, dass etwas weniger als die Hälfte der Objektiv-Austrittspupille beleuchtet war, Aperturblende dabei voll geöffnet) und DIC. Achromatisch-aplanatischer Kondensor 1,4 mit Öl immergiert. Die Aufnahmen wurden auf die Schnelle gemacht, sind also sicher kein Highlight. An Nachbearbeitung Reduzierung der Größe und Aufhellung.

[Peter V.]

Lieber Jürgen,

Danke für die letzten Bilder. So ganz verstehe ich es nicht. Du hast doch jetzt alles richtig gemacht, die - soweit ich beurteilen kann - richtige Blendengeometrie, Du hast den Kondesnor immergiert...und doch ist in meinen Augen das Ergebnis der Schiefen Beleuchtung in diesem Beispiel enttäuschend (und ähnlich, wie ich es bisher auch kannte).

Herzliche Grüße
Peter

[Jürgen Boschert]

Lieber Peter,

mir geht's da ähnlich. ich habe bei schiefer Beleuchtung sogar etwas stärker lateralisiert, wie man an dem doch deutlichen Gradienten sehen kann (ich weiß, der vom DIC ist kräftiger, das Bild erscheint mir aber eingänglicher). Und speziell beim Hellfeld und bei schiefer Beleuchtung sind die Strukturen im Monitorbild/Foto deutlicher als visuell kontrastiert.

[Ole Riemann]

Liebe Kollegen,

mein Mundschleimhautepithel hat offenbar mehr Eigenkontrast als bei Euch (mein erstes Fotodokument dieses Objektes, ich bin sonst eher Tümpler als Tester).

Bilder roh aus der Kamera, oben schräge Beleuchtung (unter Beachtung der Hinweise von Hubert), unten DIC (Weißabgleich gegenüber dem Schräglicht nicht verändert, um nicht die möglichst gleiche Fokuseinstellung zu verlieren). ZEISS Standard WL, Plan Achromat 100/1,25, mit Ruhe eingestellt und mikroskopiert:





Schöne Grüße

Ole

[Kurt]

Hallo zusammen,

Schiefe Beleuchtung ist für mich schon immer eine sehr interessante Anwendung und ich praktiziere sie auch regelmäßig.
Heute habe ich mal mit dem 100er Objektiv experimentiert und die Methoden DIK, Hellfeld und Schiefe Beleuchtung aus unterschiedlicher Richtung am Beispiel einer Kieselalge dokumentiert.

Hier meine Bilder dazu, viel Spaß beim Anschauen.
Grüße
Kurt H.

[Peter T.]

Sehr schöne Beispielssammlung mittlerweile.

Bei allen Bildern, die DIK im Vergleich mit schiefer Beleuchtung zeigen, würde ich in jedem Fall das DIK-Bild bevorzugen. Die schiefe Beleuchtung ist bemüht mitzuhalten, kommt aber nicht an das DIK-Ergebnis ran, wenngleich die eine oder andere Abbildungsleistung aller Ehren wert ist.

Das ist nur mein ganz subjektives Fazit.

[Lupus]

Hallo,

ich habe mir erlaubt die beiden Bilder von Ole als Ausschnitt nebeneinander zu stellen (links und Mitte). Mit dem DIK-Bild habe ich vorher manuell einen Weißabgleich gemacht, und das Bild mit schiefer Beleuchtung an die etwas breitere Helligkeitsverteilung (höherer Kontrastumfang) des DIK-Bildes angeglichen und es rechts vom DIK-Bild montiert.

Ich finde dass das Bild mit schiefer Beleuchtung die Strukturen differenzierter in der Helligkeit wiedergibt (das DIK-Bild wirkt teilweise in den Lichtern fast "ausgefressen" obwohl es von der Belichtung gut in der Histogrammmitte liegt). Es ist auf keinen Fall schlechter als das DIK-Bild, es wirkt auch etwas schärfer! Und das mit einem 100/1.25 Objektiv. Gratuliere.



Hubert