100/0.8

[Guppy]

Liebe Vergrösserer

Nicht nur ich, habe das Bestreben in der Auflichtfotografie mit Stacken, durch stärker vergrössernde Mikroskop Objektive, mehr Details sichtbar zu machen.
In wie weit dies vernünftig ist und der Gebrauch eines 100/0.8 Mikroskop Objektiv Sinn macht, möchte ich hier beschreiben.

Optimaler Bildkreis:
Bei meinem Vergleich, sind die Mikroskop Objektive mit Balgen, ohne Zwischenlinse an einer Nikon D7100 montiert, ihre Chipbreite beträgt 23.5mm, die Chipdiagonale 28.2mm, somit beträgt der Bildkreisdurchmesser 28.2mm.
Da Mikroskop Objektive eine gute Bildqualität ohne Bildrandprobleme bei einem Bildkreis von etwa 10mm besitzen, bin ich betreffend der Qualität am Bildrand (Ecken) mit einer Bilddiagonale von 28.2mm schon weit in einer nicht optimalen Bildqualität!

Auflösung:
Ich schreibe hier über die Nikon M Plan Mikroskop Objektivreihe!
NIKON CFN, PLAN 10/0.30, 160/0.17 = 1050 LP/mm
NIKON M Plan 20/0.4 LWD, 210/0 = 1250 LP/mm (+19%)
NIKON M Plan, 40/0.5 ELWD, 210/0 = 1600 LP/mm (+28%)
NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 = 2250 LP/mm (+41%)
NIKON M Plan, 100/0.8 ELWD, 210/0 = 2500 LP/mm(+11%)

Die Prozentzahlen beziehen sich auf die Steigerung der Auflösung.
Auffällig ist, dass zwischen dem 40/0.5 und dem 60/0.7 eine Auflösungssteigerung von etwas über 40% zu verzeichnen ist, bei einer Abbildungsmassstabs Vergrösserung um 50%.
Dies ist auf die um einiges grössere Apertur zurückzuführen, Steigerung der Apertur von 0.5 auf 0.7!

Die Auflösungssteigerung vom 60/0.7 zum 100/0.8 beträgt lediglich noch minimale 11%.
Die abgebildete reale Bildbreite auf dem Chip beträgt beim 100/0.8, 0.235mm (23.5 / 100), bei einer Auflösung resultieren daraus auf die Bildbreite (0.235mm x 2500LP/mm) 588LP/BB.
Beim 60/0.7 mit einer Bildbreite in Realität von 0.392mm (23.5 / 60) resultieren auf die Bildbreite (0.392mm x 2250LP/mm) 881LP/BB, also 50% mehr Bildinformation auf die Bildbreite (LP/BB).
Vergleicht man den gesamten Bildeindruck zwischen dem 100/0.8 Mikroskop Objektiv mit dem Bildeindruck des 60/0.7 Mikroskop Objektiv, so fällt die erhöhte Auflösung nicht sichtbar auf, doch der Mangel an Information im Bild (LP/BB) ist auffällig.
Weiters benötigt das 100/0.8 extrem kurze Stackschritte und sehr viel Licht.
Die Arbeitsdistanz des NIKON M Plan, 100/0.8 ELWD, 210/0, beträgt 2mm und die des NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 mehr wie das Doppelte, 4.9mm.
Erst beim NIKON M Plan, 40/0.5 ELWD, 210/0 beträgt die Arbeitsdistanz 10mm und bietet somit eine für Auflicht optimale Distanz, zur guten Beleuchtung.
Erst eine gute Beleuchtung ermöglicht, dass das hohe Auflösungsvermögen eines Objektives in der Auflichtfotografie im Bild zum Tragen kommt!

Die Verwendung des 100/0.8 Mikroskop Objektiv gegenüber dem 60/0.7 Mikroskop Objektiv macht somit wenig Sinn!
Ich erachte somit, dass die vernünftige oberste Grenze bei der Auflichtfotografie beim 60/0.7 Mikroskop Objektiv liegt.
Bei einem stark strukturierten Objekt, kann es möglich sein, dass das NIKON M Plan, 40/0.5 ELWD, 210/0 mehr Details im Bild zeigt,
wie das höher auflösende NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0, da bei seiner Arbeitsdistanz, die mehr wie doppelt so hoch ist, besser beleuchtet werden kann.

Da in der Mikroskopie mit einem 60/0.7 Objektiv am Mikroskop, ein Okular mit 10X bis 15X Verwendung findet, wird von einer Mikroskopischen Vergrösserung von 600X - 900X gesprochen,
ich denke dass dies in der Auflichtfotografie mit Stacking und gewölbten Objekten, einer absolut sehr hohen Vergrösserung entspricht.

Bei stärkerer Vergrösserung verkleinert sich der Bildausschnitt, jedoch steigt die Auflösung nicht in gleichem Masse an, somit sinkt die Anzahl der Linienpaare auf die Bildbreite stark, wenn die Vergrösserung erhöht wird:
Die Bildbreite in Linienpaaren beträgt bei den oben genannten Nikon Objektiven etwa:
10/0.3 = 2468 LP/BB
20/0.4 = 1469 LP/BB
40/0.5 = 940 LP/BB
60/0.7 = 881 LP/BB
100/0.8 = 588 LP/BB
Diese Angaben gehen davon aus, dass sich die Auflösung von der Bildmitte bis zum Rand nicht verringert, in Realität sind die Zahlen um einiges geringer, da bei einem Bildkreis von 28.2mm die Auflösung am Bildrand (Ecken) ohne weiteres auf 70% absinkt.

Je stärker man vergrössert, umso geringer wird die Tiefenschärfe, die Stackschritte müssen kürzer sein, somit müssen für die gleiche Tiefe mehr Schritte angefertigt werden.
Es muss heller beleuchtet werden und die Belichtungszeit verkürzt werden, damit keine Unschärfe durch Verwackeln auftritt, es wird dadurch noch einmal helleres Licht benötigt

Aus diesen Gründen ist es erstrebenswert so wenig wie möglich zu vergrössern.

Jedes Objekt ist unterschiedlich mit Details bestückt. Flache, gleichmässige Objekte verlangen nach weniger Detailzeichnung und Vergrösserung wie Objekte die sehr fein strukturiert sind.
Es ist somit dienlich, eine dem Objekt und seiner Details, gerechte Vergrösserung zu wählen.
Vor der Wahl eines Objektives muss man sich klar sein, welches kleinste Detail des Objektes man noch erkennbar zeigen will. So wählt man das Objektiv mit der kleinsten Vergrösserung, das gerade noch diese Details sauber zeigt
Dadurch ist ein grösserer Bildausschnitt möglich und die gesamte Bildinformation ist grösser.

StackShot, Abstand von Bild zu Bild:
Die kleinste machbare Schrittweite des StackShot Makroschlittens beträgt 1 Schritt, dies entspricht 0.000496mm also etwa 0.5µm.
Ein Mikroskop Objektiv 60/0.7 besitzt (bei einer Licht Wellenlänge von 0.55µm = grünes Licht) eine Tiefenschärfe von 1.122µm (0.55µm /(Apertur X Apertur).
Stackschritte von 0.5µm entsprechen somit etwas mehr wie 2 Bilder innerhalb der Tiefenschärfe, was zu einem guten Bild führt
(absolute Spitzenbilder werden allerding mit etwa 5 Bildern innerhalb der Tiefenschärfe erreicht).

Aus den oben genannten Gründen kann es somit Sinn machen, mit maximal 40/0.5 zu vergrössern,
denn hier reicht der StackShot mit Stackschritten von 0.5µm für etwas mehr wie 4 Bildern innerhalb der Tiefenschärfe (2.2 µm) aus,
was zu perfekten Bildern führt.

Für weitere dienliche Hinweise bin ich dankbar.

Kurt

[didi]

Hallo Kurt,

vielen Dank für deine aufschlußreichen Ausführungen.

Gruß, Uwe

[Stuessi]

Hallo Kurt,

hinweisen möchte ich auf EPROMs als Testvorlagen.

So habe ich gerade ein M27C801 (8 MBit) von seiner Hülle befreit und unter mein Mikroskop gelegt.
Das EPROM kostet deutlich unter 10 €.

Gruß,
Stuessi