Wahl des passenden Objektivs

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Monsti
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Wahl des passenden Objektivs

#1 Beitrag von Monsti » 30. Oktober 2016, 21:57

Hallo zusammen,

gerade bei Desmidiaceen bin ich öfters am Rumprobieren mit den Objektiven. Heute z.B. fotografierte ich Micrasterias fimbriata (Probe aus der Tiroler Schwemm) einmal mit dem 16x Neofluar und einmal mit dem 25x Planapo. Die Ergebnisse nach der Bildbearbeitung:

Bild
16X Neofluar

Bild
25X Planapo

Beleuchtung und Bildbearbeitung waren jeweils identisch. Ich meine, die Alge wirkt bei etwas geringerer Vergrößerung nicht nur natürlicher, sondern auch plastischer, ohne dass wichtige Informationen fehlen. Was meint Ihr?

Viele Grüße
Angie

PS: Ursprünglich hatte ich die falschen Fotos präsentiert, bitte entschuldigt. :wicked_011: Das sind jetzt die passenden Vergleichsfotos.
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sonam0
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#2 Beitrag von sonam0 » 1. November 2016, 16:27

Hallo Angie,

ich arbeite gerne mit feinen Abstufungen zwischen den einzelnen Objektiven.
Die Planapos sind wie fein getunte Motoren in einem schnellen Sportwagen. Aus meiner Sicht sind hier optimale Präparate, eine fein eingestellte Aperturblende und einen sehr fein laufenden Feintrieb ein Muss.

Gruss Arnold

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paramecium
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#3 Beitrag von paramecium » 30. Dezember 2016, 23:01

Hallo Angie,

das hier ist ein etwas älterer Thread, aber ich habe eben erst Muße, mich mal durchs Forum zu lesen. Daher eine verspätete Reaktion. Entschuldige, wenn die Antwort erst verzögert kommt. Ich meine aber, dass bei Foren wie diesem der Genuss und eine neue Einsicht auch später geäußert werden dürfen oder sollten. Ich hoffe, Ihr seht das auch so.

Zum Thema:

Es gibt eine Vielzahl von Gründen, die Dein Experiment nicht realistisch erscheinen lassen.

Ich habe vor längerer Zeit einmal Vergleichsaufnahmen mit zwei Objektiven der gleichen Vergrößerung gemacht, weil mich interessierte, was dabei heraus kommt. Ich hatte mit meinem neuen Zeiss AxioLab damals einen kompletten Satz nagelneuer N-Achroplan Phasenkontrastobjektive erworben, die ich auch heute für sehr gute Optiken halte. Später erwarb ich zusätzlich zu dem vorhandenen N-Achroplan 40/0.65 Ph2 ein älteres, gebrauchtes Plan-Neofluar 40/0.75 Ph2. Nachdem ich mich nicht entscheiden konnte, welches das richtige ist, erstellte ich Vergleichsaufnahmen von dem kleinen Ciliaten Acineria uncinata im Phasenkontrast. Heraus kam, was man eigentlich erwarten würde: Der Kontrast des schwächer auflösenden N-Achroplans erschien härter und zunächst überzeugender. Das ältere Neofluar mit der höheren Apertur zeichnete nach eingehender Beschäftigung mit den Bildern Cilien und Details jedoch feiner und detailreicher. Im Okular meinte man zu sehen, dass ein gewisser Verlust an Kontrast im Neofluar entsteht. Der Kontrast erschien weniger hart als bei dem N-Achroplan der gleichen Vergrößerung. Der Detailreichtum des Neofluar war lediglich "gewöhnungsbedürftig". Die Vergrößerung des N-Achroplan wich zudem weniger von dem erwarteten Wert ab, das ältere Neofluar hatte eine größere Abweichung der Nachvergrößerung. Ich spreche von einer Serienstreuung von weniger als 1-3%. Also ist das nur Jammern auf hohem Niveau. Zeiss beherrscht das Thema Qualitätssicherung in den letzten Jahren halt immer besser, egal wo die Optiken gefertigt werden. Wenn Du heute ein Objektiv kaufst, kannst darauf wetten, dass die angegebene Vergrößerung passt, bis auf die erste Nachkommstelle. Punkt.

Bei älteren Objektiven ist das nicht so. Auch ältere Optiken für Zeiss Standard Junior & Co., von denen ich einige in der Bucht erwarb, habe ich nachgemessen und spaßeshalber Fotos erstellt. Alle waren irgendwie brauchbare, gute Optiken, aber der Abbildungsmaßstab konnte bereits um bis zu 7-10% streuen. Mit anderen Worten, die Serien-Streuung betagter Optiken alleine kann schon dafür sorgen, dass ein 16x Objektiv einen recht ähnlichen Abbildungsmassstab aufweist, wie ein 25x Objektiv. Das ist heute ganz anders.

Was habe ich gefunden? Ich habe den geringeren Kontrast des höher auflösenden Objektivs zunächst für einen Nachteil empfunden. Dabei jedoch einen entscheidenden Fehler in der Bewertung der Objektive gemacht.

Kontrast und Schärfe sind zwei subjektive Größen, die bei der Mikrofotografie besonders sensibel sind.

Die zwei wichtigen Kenngrößen für eine optimale Anpassung der Kamera an das Mikroskop sind (1) das Sampling Theorem und (2) das Sampling Theorem.

Warum? Man kann es nicht oft genug sagen.

Beispiel: Eine erfahrene Biologin klagte über fehlende Abbildungsschärfe bei der Fotografie der Ciliaten, die sie beobachten wollten. Die Aufnahmen zeigten die Wimpernfelder nicht so wie gesehen. Das Mikroskop: Ein Zeiss Axiostar bestückt mit Plan Neofluaren und DIC Ausrüstung. Ein Gerät vom feinsten, kann ich nur sagen. Die Ergebnisse jedoch bescheiden. Der Grund: Der Kameraadapter hatte eine Nachvergrößerung von 0.5x, da die angebrachte CCD Kamera nur 5 (Farb-) Megapixel aufwies. Die Adaption geschah nach Maßgabe das Gesichtsfeld des Okulars vollständig großzügig abzubilden, nicht jedoch die optimale Bildschärfe zu erreichen.

Die Theorie sagt, dass eine digitale Kamera so anzupassen ist, dass das theoretische Auflösungsvermögen auf (mindestens) 2 Pixel abgebildet werden muss. Das ist im Zweifel mit einem Objektmikrometer nach zu messen.

Bei Kameraadaptionen beliebiger Kompaktkameras oder Mobiltelefone kann das beliebig aufwendig sein.

Für ein iPhone an einem Mikroskopokular findet man beispielsweise experimentell, dass das Okular mindestens 15-20x vergrößern sollte. Andernfalls wird man feststellen, dass die Feinstruktur der beliebten Kieselalgen im Foto nicht erscheinen werden, die man im Okular noch gesehen hat. Das verblüfft bei solch einem einfachen Experiment, denn mit dem Kameraadapter und der DSLR wurden die Details tatsächlich noch scharf abgebildet, während das iPhone am 10x Okular keine Details mehr zeigte.

Da die Digitalkamera insbesondere auch Menschen hilft, nicht Gesehenes mit Computerhilfe sichtbar zu machen, ist das Einhalten des Sampling Theorems die wohl wichtigste Bedingung, welche einzuhalten ist, bevor man Aufnahmen mit unterschiedlichen Optiken vergleichen möchte.

Das 40/0.75 Objektiv ist inzwischen zu meinem Arbeitspferd geworden, da es Details zeigt, welche es aufgrund der korrekten Anpassung meines Kameraadapters auch in der Fotografie wiedergibt. Im Zweifel mindestens so, wie ich meinte es Gesehen zu haben. Und es macht die meisten Untersuchungen mit Immersion überflüssig. Das packt selbst mein 63/0.85 N-Achroplan nicht mehr, welches nur in Ausnahmesituationen zum Einsatz kommt.

Viele Grüße

Thilo

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Monsti
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#4 Beitrag von Monsti » 1. Januar 2017, 15:22

Hallo Thilo,

vielen Dank für Deinen Beitrag, wobei ich zugeben muss, dass ich nur die Hälfte verstanden habe. Das mag an zunehmender Spitalsverblödung oder aber an meinem allgemein defizitär ausgeprägten Technik-, Optik- u.a. theoretischem Verständnis (bzw. an beidem ... :wicked_018: ) liegen. Sobald ich endlich wieder zu Hause bin, werde ich mir Deine Antwort erneut vornehmen.

Viele Neujahrsgrüße
Angie
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#5 Beitrag von Eckhard » 5. Januar 2017, 19:41

Hallo Angie und hallo Thilo,

Ich würde mal sagen, dass Angies Kameraadaption nicht ganz perfekt ist. Zu der Frage, wieviel Pixel Auflösung die Kamera braucht, gibt es eine einfache Rechnung (von Zeiss):

AuflösungMikroskop = (3000 * NAObjektiv)/(MObjektiv * MAdapter)

wobei M der Vergrösserungsfaktor ist. Das Ergebnis sind "Lines per mm", lpmm.


Beispiel 1: 20x 0,50 NA EC Plan Neofluar, Zeiss Kameraadapter mit Vergrösserung 1,6x für APS-C Chip (Nikon DX Kameras)

(3000 * 0,5) / (20 * 1,6) = 46,88 lpmm

Nun multiplizieren wir die lpmm mit der Chipgeometrie und dem Faktor 2 (Nyquist Kriterium) und bekommen die benötigte Anzahl Pixel, um das vom Kameraadapter gelieferte Bild verlustfrei aufnehmen zu können. Für eine Nikon DX Kamera mit APS-C Chip (23,6 mm * 15,8 mm) haben wir also:

Benötigte Auflösung KameraDX Chip = (2 * 46,88 * 23,6) * (2 * 46,88 * 15,8) = 2213 * 1481 = 3,28 Mega Pixel


Beispiel 2: 20x 0,50 NA EC Plan Neofluar, Zeiss Kameraadapter mit Vergrösserung 2,5 für Vollformat Chip (Nikon FX Kameras)

(3000 * 0,5) / (20 * 2,5) = 30 lpmm

Benötigte Auflösung KameraFX Chip= (2 * 30 * 23,9) * (2 * 30 * 36) = 1434 x 2160 = 3,1 Mega Pixel


Beispiel 3: 20x 0,80 NA Planapochromat, Zeiss Kameraadapter mit Vergrösserung 2,5 für Vollformat Chip (Nikon FX Kameras)

(3000 * 0,8) / (20 * 2,5) = 48 lpmm

Benötigte Auflösung KameraFX Chip= (2 * 48 * 23,9) * (2 * 48 * 36) = 2294 x 3456 = 7,93 Mega Pixel

Wieviel "Oversampling" man macht, ist m.A. Ansichtssache. Man kann argumentieren, dass zum Ausgleich der Bayernmaske x4 notwendig ist. Ich glaube, die überhalb der 10 Megapixel wahrgenommene Qualitätsverbesserung hängt mehr mit den besseren Eigenschaften und dem Rauschverhalten moderner Chips, die i.d.R. auch mehr Pixel haben, zusammen.

Ein erfolgreiches 2017 wünsche ich Euch! Herzliche Grüße
Eckhard

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Re: Wahl des passenden Objektivs

#6 Beitrag von ImperatorRex » 6. Januar 2017, 16:00

Hallo Angie,
ein sehr interessanter Vergleich. Ich hätte nie darauf gewettet, dass der Planapo 25x jemals den "kürzeren" gegenüber dem Neofluar 16x ziehen würde! Die Oberflächenstrukturen der Alge erscheinen beim dem 25er Planapo tatsächlich teilweise unscharf. Ich muss aber zu meiner Schande gestehen, dass ich nur noch sehr wenig im Hellfeld mikroskopiere. Daher müßte ich wirklich erst noch selber einen Vergleich zwischen den Objektiven machen.

Erklärungsversuch: Durch die höhere NA des Planapos ist die "Tiefenschärfe" geringer. Je nach Fokusebene wäre es daher mögllich, dass hier die "Oberflächenstrukturen" ("Textur") eben nicht mehr exakt fokusiert ist? Dies wäre dann aber mittels Aperturblende zu korrigieren?

Mit dem DIK kenne ich diese "Kontrast/Konturenschwäche" des Planapos 25x nicht!

Hast Du die Fotos eigentlich skaliert, damit diese in der Abbildunggröße vergleichbar sind? Falls, ja welches? Das Foto welches mit dem 25x Planapo aufgenommen wurde, ist nur geringfügig größer als das Foto des 16x Objektives.

Thilo,
Du bist bei Deinen Ausführungen u.a. auch auf das Thema Abbildungsmaßstab bzw. Serien Streuung des Vergrößerung eingegangen. Du gehtst also vermutlich davon aus, dass die Fotos nicht skaliert wurden, sonder die nahezu gleiche Abbildungsgröße auf die Streuung des Abbildungsmaßstabes der Optik zurückzuführen ist?

Hallo Eckhard,
Ich würde mal sagen, dass Angies Kameraadaption nicht ganz perfekt ist
. Woraus schliesst Du das? Meinst Du damit, dass die Fotoadaption an einem "Endlich" Mikroskop immer nicht perfekt sein kann, da man ja nicht direkt das Zwischenbild fotografiert, sondern den Weg über Okular/Relaisoptik gehen muß?

viele Grüße
Jochn

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Re: Wahl des passenden Objektivs

#7 Beitrag von paramecium » 6. Januar 2017, 21:39

Hallo Angie,

in Kurzform, wie auch Eckhard schrieb:

Miss mal nach dem Spital mit einem Objektmikrometer nach, welche Auflösung in µm/Pixel Deine Kamera mit den beiden Optiken ergibt. Und beschreibe die numerische Apertur Deiner beiden Objektive.

Dann machen wir hier weiter.

Nachbearbeitete Bilder zu vergleichen ist sowieso keine gute Idee. Oder wie Gilliland (1992) in seinem Review zur Kalibration von CCD-Kameras schreibt: Ungeeignete Algorithmen sind auch eine Quelle von Rauschen und Artefakten.

Viele Grüße und gute Besserung!

Thilo

Eckhard
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#8 Beitrag von Eckhard » 9. Januar 2017, 08:46

Hallo Jochen,
Woraus schliesst Du das? Meinst Du damit, dass die Fotoadaption an einem "Endlich" Mikroskop immer night perfekt sein kann, da man ja nicht direkt das Zwischenbild fotografiert, sondern den Weg über Okular/Relaisoptik gehen muß?
Das hat mit Endlich-/Unendlich Optik nix zu tun. Man sieht doch die Qualitätsmängel auf den Bildern. Da passt etwas mit der Adaption nicht. Ich bin sicher, das Bild im Okular sieht deutlich knackiger aus.

Herzliche Grüße
Eckhard

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Re: Wahl des passenden Objektivs

#9 Beitrag von sonam0 » 9. Januar 2017, 10:50

Hallo Eckhard,

es ist sehr interessant, wie sich dieser Thread entwickelt hat!

Welche Massnahmen schlägst du vor, um vorhandene Fehler in der Adaption der Kamera zu finden?

Besten Dank.

Gruss Arnold

Kottan
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Re: Wahl des passenden Objektivs

#10 Beitrag von Kottan » 9. Januar 2017, 19:25

Hallo Angie, Hallo Kollegen!

Ich kann Euch zeigen, was Nikon empfiehlt:

Bild

Das meine ich nicht ganz ernst ... den Preis wollt ihr nicht wissen!

Nein, Spass beiseite, Angie sollte nachprüfen, ob sie perfekt geköhlert hat und ob die Schärfeeinstellung passt, das Bild vom 25x wirkt defokussiert. Die Fokusebene ist zu tief.

Gute Besserung an Angie!
Liebe Grüße
Franz

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Re: Wahl des passenden Objektivs

#11 Beitrag von Monsti » 12. Januar 2017, 14:47

Lieber Eckhard,
Da passt etwas mit der Adaption nicht. Ich bin sicher, das Bild im Okular sieht deutlich knackiger aus.
Wahrscheinlich hast Du den Nagel auf den Kopf getroffen. Meine Kamera-Adaption lässt tatsächlich Wünsche offen. Vielleicht besteht ja im Juni die Chance auf Optimierung ... :wicked_002:

Herzliche Grüße
Angie
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