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[Kurt Wirz]

Hallo
Ich mache Auflichtmikroskopie von Objekten (z.B. Käfer) mit Mikroskop Objektiv (NIKON CFN PLAN 10x/0.3, Auflagemass = 160mm) und Nikon D300, zwischen Objektiv und Kamera ist keine zusätzliche Optik.
Der Chip der Nikon D300 hat eine Breite von 23.6mm. Mit dem 10x ist somit die abgelichtete Bildbreite im Original 2.36mm Breit.
Ich gehe davon aus, dass die Kamera etwa gleich oder eher höher auflöst wie die Optik.
Um mehr Auflösung zu erhalten, habe ich versucht, den Ausschnitt von 2.36mm Breite, bei einem Rückenpanzer eines Käfers mit 9 Aufnahmen herzustellen.
Jede Aufnahme bestand aus etwa 50 Einzelaufnahmen die zu einem Bild gestackt wurden.
3 x 3 Bilder, die sich überlappen, so dass mit einer Panorama Software ein resultierendes Bild mit doppelter Auflösung entsteht (vierfache Pixelanzahl).
Die Grösse der Bilddatei ist derart gross, dass die Bearbeitung sehr viel Geduld benötigt und der Computer an seiner Leistungsgrenze ist.
Das mit "doppelter" Auflösung hergestellte Bild aus 9 Einzelaufnahmen (mit NIKON M PLAN 20x 0.4 LWD, Auflagemass = 31.5mm) zeichnete sich durch eine höhere Auflösung aus, die fast nicht erkennbar war.

Nun meine Schlussfolgerungen, die eventuell falsch sind.
Ein 20x Objektiv hat nicht (auf das Objekt bezogen) die doppelte Auflösung eines 10x Objektives.
Erhöht man das Auflagemass um den Faktor 1.5, dann sinkt die Auflösung massiv.
Eine doppelte Auflösung ist nicht markant sichtbar.

Natürlich habe ich mit dem richtigen Auflagemass, der richtigen Beleuchtung und Bildbearbeitung (z.B. Dekonvolution) die sichtbare Auflösung schon sichtbar erhöht, Details sind besser erkennbar.
Jetzt möchte ich aber mit meiner Ausrüstung noch etwas mehr Auflösung (Details) erreichen.

Hat jemand Erfahrung und kann mir mit Wissen und Tips behilflich sein?

Vielen Dank und Gut Licht

Kurt

[treinisch]

Hallo Kurt,

Nun meine Schlussfolgerungen, die eventuell falsch sind.
Ein 20x Objektiv hat nicht (auf das Objekt bezogen) die doppelte Auflösung eines 10x Objektives.

vielleicht eine Anmerkung von mir dazu.

Unmittelbar hat die Vergrößerung (10x oder 20x) nichts mit der Auflösung zu tun. Die Auflösung wird
zunächst mal nur durch die numerische Apertur bestimmt, und da ist dein 20x mit 0.4 gerade mal 33% besser als das 10x.

Wenn die Auflösung des Chips besser ist, als die des Bildes welches vom Mikroskop auf den Chip projiziert wird, dann bringt zusätzliche Vergrößerung tatsächlich auch im Endeffekt keinen Gewinn, da du nur weiter in die Leere Vergrößerung gehst.

Ist die Auflösung im mikroskopseitigen Bild höher als die des Chips (eigentlich wohl ... mindestens halb so groß ...) dann verbessert
eine Vergrößerung des mikroskopseitigen Bildes die Auflösung der fotografischen Aufnahme.

Viele liebe Grüße

Timm

[Kurt Wirz]

Hallo Timm
Vielen Dank für deine Antwort.
Mein Problem ist, dass ich mich teilweise falsch ausdrücke.
Mit doppelter Auflösung meine ich, dass Details besser sichtbar sind, also durch stärkere Vergrösserungen sieht man mehr Details.
Ich verstehe deine Antwort so, dass das 20x im Vergleich zum 10x (100% Auflösung) von der Auflösung nicht auf 200% kommt, sondern bedingt durch die Apertur nur auf 133%.
Eine Erhöhung von 100% auf 133% an Details ist nach meiner Meinung kaum sichtbar?
Wenn ich beim 20x das Auflagemass um Faktor 1.5 erhöhe, verliere ich zusätzlich an Auflösung, und werde dadurch im Vergleich zum 10x keine zusätzlichen Details erfassen?!
Also das Ganze für die Katz.
Ich schliesse daraus: Um doppelt so viele Details (das wäre sichtbar) aufzuzeichnen benötige ich ein vielfaches mehr an Vergrösserung, z.B. die gleiche Fläche nicht mit 3x3 Aufnahmen, sondern mit 10x10 Aufnahmen anfertigen.
Dies ist für mich nicht verwirklichbar.

Scheinbar ist meine Feststellung, dass sich das aus 3x3 Aufnahmen zusammengesetzte Bild in der Detailzeichnung kaum vom Bild mit einer Aufnahme unterscheidet richtig.

"Leere Vergrösserung" liegen bei mir an der Tagesordnung, da die D300 12,3 MPixel hat.
Mein Schwachpunkt ist somit ganz klar die Optik.
Da ich bei der Auflichtfotografie auf Licht von oben angewiesen bin, kann ich die Arbeitsdistanz nicht allzusehr verkürzen und somit eine bessere Apertur nicht in Anspruch nehmen.
Eine Verbesserung sehe ich somit nur darin, das Licht durch das Objektiv zu leiten, damit ich noch näher gehen kann, mit einer höheren Apertur.

Eine weitere Überlegung, die ich mir mache ist, dass ich das Auflagemass verkürze (solange keine Randunschärfe auftritt) und somit eine höhere Auflösung erreiche, allerdings zu Ungunsten des Abbildungsmassstabes.

Meine Aufnahmen kannst du auf meiner WebSite begutachten (leider nur in einer Auflösung von 1'000 Pixel Bildbreite.

Gut Licht

Kurt

[Rawfoto]

Hallo Kurt

Ich bin mit meinen CF-Plan Tests noch nicht sehr weit, ich bin wieder auf die Leitz Photare zurueck da meine 31 Tage in Bulgarien weiter Tests nicht ermoeglicht haben ==> Zeitproblem

Aber, ich denke Dir meine Erkenntnisse helfen Dir bei Deinen Ueberlegungen. Ich bin mit 5x, 10x und 20x in den Test gezogen und habe den Auszug nur um ca. 10% reduziert, da hatte ich die beste Qualitaet in der Bildmitte ...

Das Problem mit den Nikon CF-Objektiven ist, sie bringen auf der 16 Megapixel APS-C - und das kommt sehr auf die Sensorgeometrie an, auf der 7D habe ich geringfuegig andere Ergebnisse und dabei meine ich nicht die Sensorgroesse - eine sehr unausgewogene Zeichnung in der Bildflaeche.

Mit dem 10x kann ich ca. 20% der Sensorflaeche verwenden ==> PLAN ist hald doch nicht plan :-)

Ich kann also meine Aufloesung deutlich verbessern wenn ich durch PAN in x und y den Bildausschnitt mit diesem "optimalen Bereich" abfahre und zwar ueberdeutlich. Ich habe also nur eine Bildflaeche von ca. 30 x 40 cm bei 300bpi und ich brauche dafuer auf der kurzen Bildseite 3 Bilder und auf der langen 5 (wegen der Ueberlappung fuer die Panorama-Software) ...

Wenn ich am Auflichtmikroskop mit den NEOs arbeite ist das bei weitem nicht so schlimm, da setze ich ja ein eigenes Projektiv fuer diese Objektive ein ...

Es gibt aber Anwendungsfaelle wo der Balgen Vorteile hat und da helfen nur mehr Bilder um eine optimale Flaeche zusammen zu bringen ...

Dein Problem liegt also aus meiner Sicht an einer anderen Stelle, als an welcher Du suchst ...

Das 10er ist auf den Bildkreeis gesehen uebrigens viel planer wie das 5er oder das 20er. Am Nikon mikroskop gibt es eigene Projektive fuer die CF-Serie, dort liegt eine bessere "Planzeichnung" vor. Ich habe das bei einem Freund ueberprueft. Durch die Vergewaltigung der Mikroskopobjektive am Balgengeraet haben wir deutlich verschaerfte Bedingungen ...

Liebe Gruesse :-))

Gerhard

[Kurt Wirz]

Hallo Gerhard
   
" Mit dem 10x kann ich ca. 20% der Sensorflaeche verwenden ==> PLAN ist hald doch nicht plan :-)"

Wenn ich dich richtig verstehe, dann spielt dies für mich keine so grosse Rolle, da ich ja stacke und somit muss nicht auf einem Bild die Ausgewogenheit vorhanden sein, PLAN muss bei mir nicht absolut Plan sein, lediglich auf einem der vielen Bilder muss die Schärfe optimal sein.

So taugt bei mir das NIKON CFN PLAN 10x/0.3 auch bei einem Auflagemass von 110mm und einer Vergrösserung von 5x.
Beim resultierenden Bild aus einem Stack, kann ich keinen markanten  Qualitätsverlust am Rand feststellen.

Ich formuliere meine Frage mal anders:
Immer fertige ich Stacks an.

Wie erhalte ich mehr Zeichnung (Details) in einem Bild (Stack)?
Ich erreich bei beiden Objektiven die gleiche Vergrösserung, indem ich das Auflagemass entsprechend ändere.
Mit einem NIKON CFN PLAN 10x/0.3 (Auflagemass ca. 210mm)
Oder mit dem NIKON M PLAN 20x 0.4 LWD (Auflagemass ca. 105mm)

Leider habe ich sehr triviale Fragen, da ich es nicht besser weiss.
Die Komplexität der Antworten überfordern mich dann, obwohl ich weiss, dass es nicht so einfach ist, wie ich möchte.

Vielen Dank für Eure Geduld.

Kurt

[Rawfoto]

Hallo Kurt

Bei mir ergeben sich in den "nicht idealen" Bereichen im Bildkreis nicht nur Probleme durch die Planlage, ich habe dort auch eine schlechtere Qualität ==> ich betrachte jetzt wieder die Einzelbilder. Durch das Stacken wird dieses Problem eher unberechenbar ==> in Teilbereichen besser, meist aber schlechter. Ich muss also aus dem guten Bereich Ausschnitte machen und diese bekommt die PAN-SW. Erst wenn eine Ebene verrechnet ist und daher die mit dem Objektiv best mögliche Qualität vorliegt gehe ich an die Fokusschichten. Ich optimiere also erst die einzelnen Schichten und erweitere in einem weiteren Schritt die Schärfe durch Stacking ...

Nach meinen Testerfahrungen musst Du mit dem 20x sogar schlechtere Ergebnisse produzieren wie mit dem 10x ==> durch die extreme Beschneidung des Auflagemasses und vor allem verstärkt durch den Umstand, das M-Plan ist nicht auskorrigiert wie die CF-Serie ...

:-)

Gerhard

[wilfried48]

Hallo,

das finde ich eine gute Idee, erstmal an planaren Objekten das beste Equipment auszusuchen bevor man die dritte Dimension durch Stacken erschlägt oder höhere Vergrösserungen durch Stichen.
Am besten nimmt man dafür ein 2D schwarz weiss Testgitter (da sieht man auch den Farbfehler am besten) mit Perioden herunter bis zur Auflösungsgrenze die durch die Apertur des jeweiligen Objektives und die Fehlerkorrektur gegeben ist.
Das M Plan ist natürlich nicht auskorrigiert und  das CF ist auch nur für ein bestimmtes Auflagemass (160 mm) oder bei unendlich Objektiven für unendlich korrigiert. Das würde man mit einem solchen Testgitter sofort sehen.

Bei Zeiss gibt es z.B. ein solches Testgitter für Auflichtobjektive/Mikroskope zu kaufen. Die Gitterabstände gehen fein abgestuft von 10 bis herunter zu 3000 Linienpaaren/mm. Kostet leider in der Grössenordnung von 1200 Euro.

Bei sorgfältigem Umgang wäre ich jedoch bereit eines auszuleihen, da ich ein "Fan" eurer 3D Makroaufnahmen bin.
Insbesondere auf der Internetseite von Kurt kann ich mich nicht satt sehen 

viele Grüsse
Wilfried

[Klaus Herrmann]

Hallo Wilfried.

Insbesondere auf der Internetseite von Kurt kann ich mich nicht satt sehen 

Danke für diesen Tipp! Was man da zu sehen bekommt macht sprachlos! Jedes Bild ein Meisterwerk!

Ich wüsste nicht was man da noch steigern könnte!

[Rawfoto]

Hallo Wilfried

Nur eine kleine Korrektur Deines Auflagemasses ==> 210mm (nur für den Fall, dass sich einer daran irritiert und in einen Fehler läuft)

Geil was Zeiss so auf Lager hat, ich teste mit einer Scala auf dem Objektträger. Erfüllt zwar bei weitem nicht die Funktionalität Deines Testobjekts aber Fehler sieht man auch schon sehr gut (Planlage, Farbsäume, Hell/Dunkelaustastung) ...

Kostet natürlich nur einen Bruchteil ...

Liebe Grüße :-)

Gerhard

[Kurt Wirz]

Hallo Gerhard
Ich hatte auch schon das Gefühl, dass die gute Qualität des NIKON CFN PLAN 10x/0.3 nicht durch das NIKON M PLAN 20x 0.4 LWD fortgesetzt wird, so ist es auch beim M Plan 40x 0.5 ELWD. Jedoch haben das 20x und das 40x eine hohe Arbeitsdistanz und lassen genügend Platz für eine vernünftige Beleuchtung bei Auflicht zu und dies wiederum erhöht die Detailzeichnung.
Durch richtig Licht setzen erreicht man oft mehr wie durch eine passendere Optik.
Ideal ist natürlich, wenn beides optimal ist.

Hallo Wilfried
Dein Zeiss Testgitter ist natürlich mein Traum (du kannst mir eine Kopie davon senden ). Ich danke dir für dein Angebot, doch finde ich dieses Testgitter zu wertvoll um es herumzuschicken.
Wenn ich eines will, dann muss ich es mir verdienen!
Dankbar wäre ich dir, wenn du mir den genauen Typ oder einen Link im Internet mitteilen könntest. Ich könnte dann bei Ryf AG in Grenchen (Schweiz) mal konkret nachfragen.
Für dein "nicht satt sehen können" bedanke ich mich, solche Äusserungen lese ich natürlich gerne.

Hallo Klaus
Auch deine Sprachlosigkeit freut mich, vielen Dank.

Hallo Gerhard
Mich interessiert was für eine Scala auf dem Objektträger du verwendest.
Ich besitze lediglich eine Scala die einen Millimeter in Hundertstel Strichen anzeigt und diverse Zählrahmen.
Schön wären mikroskopisch kleine Siemenssterne.

P.S. Um die Auflösung vergleichsweise zu testen, verwende ich bis jetzt Mohnsamen, denn sie haben eine feine Struktur, deren Auflösungsqualität ich vergleichen kann und ich inzwischen gut kenne.
Jedoch lässt sich nicht sagen, ob die Auflösung nun 20% höher ist, oder sogar das Doppelte beträgt. Je nach Beleuchtung sind die Ergebnisse nicht vergleichbar.

Euch allen vielen Dank und gut Licht

Kurt

[wilfried48]

Hallo Kurt,

anbei der link zum Auflösungstest Objekt der Fa. Zeiss:
https://www.micro-shop.zeiss.com/index.php?s=401701486f3aad&l=de&p=de&f=s&i=aufl%F6sungstest

Ich hatte früher schon mal Testaufnahmen im konfokalen Auflicht Laserrastermikroskop hier eingestellt:
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4591.0

Bei Gelegenheit werde ich mal das Testobjekt mit einem 10x bzw. 20x Objektiv im Auflichtmikroskop ablichten.

viele Grüsse
Wilfried

P.S.: sind die Nikon CF Mikroskop Objektive wirklich auf ein Auflagemass von 210 mm korrigiert ?

[TPL]

P.S.: sind die Nikon CF Mikroskop Objektive wirklich auf ein Auflagemass von 210 mm korrigiert ?

Hallo zusammen,
ich bin mir nicht sicher, ob man bei Mikroskopobjektiven vom Auflagemaß sprechen sollte, zumal, wenn man sie "nicht bestimmungsgemäß" über einen Balgen oder Zwischenringe mit einer Kamera verbindet. Wenn ich mich recht erinnere, heißt die hier gemeinte Strecke "Auszug" und sollte nicht allzu stark von der Tubuslänge abweichen, für die das betreffende Objektiv korrigiert ist.

Bei Nikon gab und gibt es ganz unterschiedliche CF-Objektive. Unter den Objektiven für endliche Tubuslänge waren das die überhaupt nicht (!), mit CF oder mit CFN beschrifteten Durchlichtobjetive für die Tubuslänge 160 mm und die mit M Plan oder BD Plan beschrifteten Auflichtobjektive für die Tubuslänge 210 mm. Später kamen durchgehend für unendliche Tubuslänge ausgelegte Objektive, die mit CFI beschriftet wurden/werden.

Beste Grüße, Thomas

PS:

Das M Plan ist natürlich nicht auskorrigiert

Doch, doch - ist es. Das ist ja gerade das Tolle bei den Nikon CF (chromatic aberration-free) -Objektiven! Informationen dazu gibt es z.B. hier http://www.optotek.net/Microscope_Inventory/Objective_Lenses/Optotek____Nikon_Objectives/optotek____nikon_objectives.html
und hier
http://krebsmicro.com/mplan.pdf

[Stuessi]

Der Chip der Nikon D300 hat eine Breite von 23.6mm. Mit dem 10x ist somit die abgelichtete Bildbreite im Original 2.36mm Breit.
Ich gehe davon aus, dass die Kamera etwa gleich oder eher höher auflöst wie die Optik.

Hallo,
ich glaube, es ist eher umgekehrt.
Der Kamerasensor hat in x-Richtung auf 23,6mm ca. 4300 Pixel. Das Auflösungsvermögen des Sensors liegt demnach in der Größenordnung von 4300*1/2*2/3 Lp, das sind etwa 1400 Lp in x-Richtung (Pixel-->Lp: * 1/2 und Verlust wegen des Bayer-Sensors: etwa * 2/3). Ich vermute, dass die Auflösung wegen des Stacking noch weiter abnimmt, also vielleicht auf 1000 Lp pro Chipbreite sinkt.
Das Objektiv mit NA=0,3 kommt auf eine Auflösung von ca. 900 Lp/mm (allerdings wohl nur mit dazu passendem Okular bei richtiger Tubuslänge!?). Bei einer Objektgröße von 2,36mm ergibt das ca. 2100 Lp.

Gruß,
Stuessi

Nachtrag:

Ich habe schnell einige Vergleichsbilder gemacht mit der Sony A700, die einen vergleichbaren Sensor hat. Als Objektiv hatte ich aber nur einen Leitz Achromaten 10/0,25 zur Hand.  
1. Bild: Objektiv am Balgen (Objektgröße 2,5mm, Blitz seitlich, 100% Crop, schärfstes Bild von mehreren)



2. Bild: Objektiv am Mikroskop (Okular 10x /  Kameraadapter 0,25x / Blitz seitlich, Verkleinerung des Ausschnitts auf 40%)

[hinrich husemann]

Hallo,
vielleicht mal aus meiner Sicht eine etwas vereinfachte Abschätzung dazu: Das Objektiv 10/0,30 löst - gehen wir von aberrationsfreier Abbildung und einer (Vakuum-)Wellenlänge von 0,6 µm = 0,0006 mm aus - nach Abbe´scher Betrachtungsweise günstigstenfalles ein Transmissionsgitter mit einer Gitterkonstanten  g = lambda(v)/2NA , entsprechend  1/g = 2NA/lambda(v) LP/mm , im Objekt(!) auf. Hier also 1/g = 2*0,3/(0,0006mm) = 1000 LP/mm.
In der konstruktiv vorgesehenen Bild-Ebene - der Zwischenbildebene des Mikroskops - beträgt die Liniendichte wegen des Abbildungsmaßstabes 10:1 dann nur noch 100 LP/mm. Wenn man einstufig fotografiert, muß  - wenn keine Auflösung verloren gehen soll -  dort der Kamera-Sensor das (also 100 LP/mm ) noch "packen" können.
Da das Auge in konventioneller Sehweite (250 mm) noch etwa 7 LP/mm "vernünftig" auflöst, benötigte man mindestens ein 15x- oder 16X-Okular (100/7), um die Auflösung durch das Objektiv voll nutzen zu können. Beim fotografieren mit Kamera-Objektiv durchs Okular wäre noch der Kamerafaktor zu berücksichtigen.
Wie schon gesagt, nur eine einfache Abschätzung.
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann

[Werner Jülich]

Hallo Herr Husemann,
speziell der Hinweis auf die höhere Okularvergrößerung ist überfällig. Die alte Faustregel V=NA * 500x bis 1000x sollte nach meinen Erfahrungen in der Form verstanden werden, dass da noch eine Alterkomponente hinzugerechnet wird. Die ideale Vergrößerung wird im Zweifel mit zunehmendem Alter leicht ansteigen.

Werner Jülich