Makro-Forum.de

Liebe Freunde der Makrofotografie,

als erfahrungsammelnder Makrofotograf probiere ich gerade verschiedene Mikroskopobjektive bezüglich Auflösungsvermögen, chromatischer Aberration und Randunschärfe aus. Mein Aufbau zielt darauf ab, den Sensor der Kamera in die Ebene des reellen Zwischenbildes zu legen (keine Tubuslinse, kein Okular). Da ich nur 160er Objektive gewählt habe, ist der Abstand zwischen Objektivauflage und Kamera-Sensor also 15 cm.

Ich fragte mich dann, welches Objekt wohl an besten geeignet sein mag, um Bilder bezüglich Auflösungsvermögen, chromatischer Aberration (CA), Randunschärfe und eventuall "sub-surface-scattering" (SSS) zu testen. Bunte Objekte, wie Schmetterlingsflügel, finde ich ungeeignet, weil die CA nicht so gut zu identifizieren ist. Homogen über die ganze Bildfläche verteilte Mikrostrukturen finde ich auch ungeeignet, weil CA und Randunschärfen schwer zu identifizieren sind und man festlegen muß, auf welchen Bildbereich man sich konzentrieren will.

Also habe ich mir ein Objekt gewählt, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist: Es sind Spinnwebfäden (farblos), die auf einem planaren schwarzen Ring aus Hartplastik (Baumarkt) aufgespannt sind (1. Bild). Zwar ein langweiliges Motiv, aber für den Zweck gut geeignet! (Rand des Ringes dünn mit etwas Weissleim einschmieren, dann hinter ein Spinnnetz führen und nach vorne drücken. Das ergibt eine ziemlich planare Anordnung der dünnen Fäden.)

Da die Schärfentiefe einer einzelnen Aufnahme geringer ist als die Planarität des Objektes, sind die folgenden Makroaufnahmen gestackt (Vorschub 0,006 mm). Somit ist sichergestellt, dass Randunschärfen auf die Objektivqualität zurückzuführen sind. Die Beleuchtung des Objektes ist immer gleich. Die dünnsten Fäden haben einen Durchmesser von ca. 0,02 mm.

In diesem Thread beschränke ich mich auf 3 Mikroskop-Objektive:
1. Hertel & Reuss 10x/ NA=0.30,
2. Lomo APO 10x/0,3 und
3. Zeiss/Jena NEOFLUAR 16x/0,40 160/-.

Es sind erstaunlich deutliche Unterschiede zu erkennen. Das Hertel & Reuss 10x Objektiv zeigt bis zum Rand gute Schärfe und kaum CA (2. Bild). Interessant ist, dass eine Verlängerung des Tubus um 5 cm einen höheren Abbildungsmassstab ohne erkennbaren Verlust an Auflösung bringt, eher im Gegenteil (3. Bild).

Das Lomo APO 10x Objektiv zeigt nur im Zentrum eine gute Abbildung. Zum Rand hin treten gravierende CA und Randunschärfe auf (4. Bild).

Das Zeiss/Jena NEOFLUAR 16x weist zwar ein mittel-gutes Auflösungsvermögen auf, aber störende CA (5. Bild). (Ich vermute, dass die CA dieses Objektivs erst im Okular des Mikroskops korrigiert wird.)

Hallo Hawi,

Deine Versuche sind ja recht interessant, aber ich glaube mit einem Objektmikrometer ist da besser geeignet.

Hallo Hawi

Vielen Dank für die Dokumentation.
Leider ist die Beschriftung des ersten Bildes unklar.
Ist es nun das Zeiss oder das Lomo APO 10x.
Deine Vergleiche sagen was aus, das ist klar, doch was sagen sie aus?
Dass ein nicht voll auskorrigiertes Mikroskopobjektiv ohne passende Tubuslinse,
zu CA's neigt? Das ist nicht neu.
Wenn du ohne Tubuslinse fotografieren willst, benötigst du VOLL auskorrigierte
Lupenobjektive, z.B. Luminar, oder
Mikroskop Objektive, z.B. die von Nikon:
NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17
NIKON M Plan, 20/0.4 LWD, 210/0
NIKON M Plan, 40/0.5 ELWD, 210/0

Die Unterschiede die du siehst, sind bedingt durch falsche Anwendung,
somit nicht vergleichbar, was die Qualität der Linsen an geht,
sondern nur, wie gut sie für deinen falschen Gebrauch geeignet sind.

Quäle die Mikroskop Objektive nicht mit einem kürzeren oder längeren Auszug,
auch wenn du heute keinen Unterschied siehst, so kommt doch der
Tag, an dem auch du den Unterschied siehst!

Lass dich nicht entmutigen!

Gut Licht

Kurt

Hallo Wolfgang,

meine Tests mit einer Objektmikrometerskala waren unbefriedigend, da extrem abhängig von der Beleuchtung.

Ansonsten werde ich den Thread auf Grund von Kurts Kommentaren bald wieder löschen.

Viele Grüße, Hawi

Hallo Kurt,

herzlichen Dank für Deine Kommentare. Sie sind sehr hilfreich.

Trotzdem bleibt mir noch Einiges unklar:
Was bedeutet 'voll auskorrigiert'? Heißt das, dass das Zwischenbild CA-frei ist?

Woran erkennt man voll auskorrigierte Mikroskopobjektive von anderen Herstellern?

Du empfiehlst u.a. das NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17. Das ist aber für Objekte unter einem Deckglas (was wir ja nicht verwenden wollen) und nicht für Luft zwischen Eintrittslinse und Objekt optimiert.

Zu Deiner Frage bezüglich der Beschriftung/Reihenfolge meiner Bilder: Die JPEG-Namen der Bilder sind korrekt.

Beim Erstellen des Threads zeigte die Vorschauansicht die Bilder in umgekehrter Reihenfolge zu meiner Eingabe an. Daraufhin habe ich die Reihenfolge so gemacht, dass die Vorschau richtig war. Aber nach dem Absenden war die Reihenfolge vertauscht. Software-Fehler oder mein fehlender Durchblick?

Viele Grüße, Hawi

Hallo Hawi
Es besteht überhaupt kein Grund, deinen Beitrag zu löschen!
Beim ersten Bild steht als Bildtitel: 5_Zeiss_NEOFLUAR_16x.jpg
Bei den Aufnahmedaten steht: Objektiv: Mikroskopobjektiv Lomo APO 10x
Da ist nach meiner Meinung nicht klar, um welches Objektiv es sich handelt!

Die maximale Auflösungsfähigkeit des Lichtmikroskopes wurde bereits
im 19. Jahrhundert erreicht!
Auch auf neueren lichtmikroskopischen Aufnahmen von
Pleurosigma angulatum (Kieselalge) sind keine zusätzlichen
Details zu erkennen.
Es bestehen also klare optische Grenzen, die auch heute in der Lichtmikroskopie
nicht überschritten werden können.
Die Durchlicht Mikroskopie erreicht mit speziellen Beleuchtungsmethoden eine
etwa doppelt so hohe Auflösung wie die Auflicht Mikroskopie.
Moderne Mikroskop Objektive ändern daran nicht markant viel.
Diese Auflösung ist aber nicht sehr einfach über das ganze Sichtfeld erreichbar,
im vorletzten Jahrhundert wurde sie nur in der Bildmitte erreicht!
Seit dieser Zeit wird mit sehr viel Aufwand versucht, diese Auflösung auf den
ganzen Sichtbereich zu erweitern.
Es bestehen auch noch weitere Forderung:
Bei einer bestimmten Arbeitsdistanz (Focus) soll die maximale Auflösung,
sowohl in der Bildmitte wie auch am Rand vorhanden sein (Plan Objektive).
Der Farbfehler (Farbränder), bedingt durch die Chromatische Aberration soll
bis in den Randbereich korrigiert sein.
Die Lichtstärke wurde erhöht, usw.
Um alle Forderungen zu erfüllen und auch die unterschiedlichen Beleuchtungsmethoden
zu berücksichtigen gibt es eine fast unüberschaubare
Anzahl von unterschiedlichen Mikroskop Objektiven, die eine ganz spezielle
Funktion erfüllen.
Zusätzlich sind in neuerer Zeit noch die unendlich Objektive dazu gekommen, sie erlauben es,
in den Strahlengang auf einfachere Weise, Filter, spezielle Linsen usw. anzubringen.
All diese Objektive wurden für die Zeit als es noch kein Focus Stacking gab, hergestellt.
Stackt man in der Auflicht Fotografie die Schärfenbereiche eines dreidimensionalen Objektes,
so ist z.B. ein Plan Objektiv nicht unbedingt nötig,
denn das Objekt ist nicht Plan und dem Stacking Programm ist es egal, wann die Schärfe
an einem Punkt erreicht wird, Hauptsache sie wird mal erreicht.
Schon alleine diese Gegebenheit ermöglicht es alte, eher kostengünstige Objektive zu verwenden.
Die Forderung nach Lichtstarken Objektiven spielt bei der Fotografie in der
Mikroskopie keine so grosse Rolle, wie wenn man von Auge ein Objekt betrachtet.
Denn hier ist es einfach, mehr Licht anzubringen oder länger zu belichten.
Um lichtstarke Objektive und auch in anderen Bereichen optimale Mikroskop
Objektive herzustellen hat man in der Vergangenheit auf Glassorten mit einem hohen
Lichtbrechungsfaktor gewechselt. Dieser bringt aber ebenfalls eine höhere
Chromatische Aberration (CA)! Diese muss korrigiert werden und macht dadurch ein
Objektiv aufwendiger und teurer, usw.
Du siehst also, dass in der Vergangenheit die Mikroskop Objektive NICHT für die
Focus Stacking Fotografie optimiert wurden, sondern für die Betrachtung mit
dem Auge und spezielle Beleuchtungsmethoden.
Das heisst ganz klar, dass hochgezüchtete Mikroskop Objektive nicht unbedingt
speziell für Focus Stacking geeignet sind, auf einige ihrer guten Eigenschaften
kann man beim Focus Stacking verzichten.
Natürlich, bedingt durch optische Gesetze muss man bei einer Vergrösserung über
1:1 einiges berücksichtigen, z.B. die "Förderliche Blende", denn sie bringt die
optimale Auflösung, Zoom Objektive sind dazu nicht geeignet und extrem
lichtstarke Foto Objektive sind nicht benötigter Luxus.
Ein Mikroskop Objektiv mit 10 X Vergrösserung und einer Apertur von 0.3
hat eine höhere Auflösung wie ein Objektiv mit einer Apertur von 0.25
und ist etwas heller.
Objektive die für Focus Stacking geeignet sind, gibt es schon lange, es sind
Objektive die zum Teil noch aus Glassorten mit einem niedrigen
Lichtbrechungsfaktor und einfacher Vergütung hergestellt wurden,
z.B. die Lupenobjektive Zeiss Luminar, Zeiss Mikrotar, Leitz Photar usw.
und alte einfache Zeiss, Leitz, Reichert, Hertel & Reuss usw. Mikroskop Objektive.
Lupenobjektive wurden speziell für die Fotografie gemacht, die Zeiss Luminar
speziell für ein grosses negativ Format. Verwendet man diese Lupenobjektive für
Kleinbild Sensoren oder sogar für noch kleinere Bildsensoren wie das Nikon
DX-Format oder sogar Olympus mit Crop Faktor 2, dann erhält man den optisch
besten Mittelbereich der Objektive für die Abbildung auf dem Chip.
Bei den alten Mikroskop Objektiven muss man mit Versuchs- und
Vergleichsaufnahmen, so wie du es gemacht hast, herausfinden welches Objektiv
ohne zusätzliche Linse (Tubuslinse) geeignet ist, dass bei deinen Versuchen
ein Zeiss NEOFLUAR schlecht abschliesst verwundert mich aus oben
genannten Gründen nicht.

Gut Test

Kurt

Hallo Hawi
Ein Nachtrag:
Bei dem NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17
heisst vermutlich CF = Chrome Free
und das N = Normal field of view
Bei den M PLAN steht das M = Metallographic (no coverslip)
also ohne Deckglas
Siehe:
http://www.microscopyu.com/articles/opt ... specs.html

Ich habe geschlossen

Kurt

Hallo Hawi,

Ja,das ist unser Kurt..Geballtes Wissen!
Davon können wir alle profitieren.
Ich finde Deine Experimente allerdings trotzdem sehr interressant.
Auch wenn die Optiken"falsch"angewendet wurden,(wovon ich keine Ahnung habe)
dann kann man sie,wie ich finde trotzdem vergleichen.
Dein Einfallsreichtum jedenfalls ist beeindruckend.Und jedes Nachdenken und Lösungen
suchen,ist ja bereits Teil dieses schönen,interessanten Hobby´s.
Ich bin theoretisch nicht so gut bewandert,aber ich probier´einfach alles Mögliche aus.
Inzwischen hab´ich meine Standardmethode auch so gefunden.
Kuck Dir nur Heikes Bilder an! Mit einfachen Mitteln gemacht,aber sehr beeindruckend!

Wünsche Dir jedenfalls weiterhin viel Spaß beim Testen und Stacken.

Gruß Hans.

Hallo Hawi
Das NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17
ist nicht absolut frei von Farbrändern bedingt durch
chromatischer Aberration (CA), jedoch sind sie
so gering, dass sie sich z.B. mit Photoshop CS6
entfernen lassen.
Ich zeige hier einen Bildausschnitt vom Bildrand,
vor und nach der Entfernung der CA.
Ich vermute, dass man es noch besser machen kann.
Zu bedenken ist, dass ich mit dem 10x Objektiv nur 8x
vergrössert habe und somit der schlechte (betr. CA)
Bildrand voll sichtbar wird.

Gut Licht

Kurt

Hallo Kurt,

besten Dank für Deine ausführlichen Kommentare, die nicht nur mir "auf die Sprünge helfen", sondern auch vermutlich für viele andere Einsteiger hilfreich sind. Deshalb macht es Sinn den Thread länger im Forum zu behalten.

Den falschen Eintrag beim Zeiss NEOFLUAR 16x bedauere ich sehr (anstelle Lomo APO 10x hätte Zeiss NEOFLUAR 16x stehen müssen). Könnte das ein Admistrator richtig stellen? Vielleicht auch die diesbezüglichen Textstellen in Deinen und meinen E-mails rausstreichen?

Eine Frage/Bitte hätte ich dann doch noch an den Spitzen-Experten, also Dich: könntest Du nicht auch mal das Netz einer Radnetzspinne mit Deiner Ausrüstung fotografieren und ins Forum stellen? Fände ich sehr interessant.

Zu diesem Thema/Motiv möchte ich jetzt noch eine Ergänzug mitteilen. Ich war heute zu Gast in einem UNI-Labor wo ich das Spinnennetz mit einem professionellen Stereomikroskop (Leica MZ 16 FA) fotografieren konnte. Bei eingestellter Auflösung 100x konnte ich keine detailreichere Bilder als mit dem Hertel & Reuss 10x Objektiv erhalten.

Hans: ja, Heikes Zeckenbild ist super, absolute Spitzenklasse!!!

Beste Grüße an Dich und alle anderen Interessierten,

Hawi