#1

NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 21.03.2024 16:20
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo

Ich hole weit aus.
Bei 1:1 löst ein Foto-Objektiv, LAOWA 100mm F2.8 CA-Dreamer Macro 2x ein Objekt mit 170 Linienpaaren pro Millimeter (LP/mm) auf.
Die Nikon D810 kann aber nur etwa 100LP/mm darstellen, somit löst das Objektiv höher auf wie die Kamera.
Da die Kamera das Auflösungsvermögen begrenzt, beträgt die Auflösung eines Objektes bei 2:1 etwa 200LP/mm.
Bei einer weiteren Verdoppelung des Abbildungsmasstabes, also 4: 1 wird das Objekt mit 400LP/mm aufgelöst, bei 5:1 sind es 500 LP/mm.
Verwendet man bei 10:1 ein Mikroskop Objektiv erreicht man in der Bildmitte eine Auflösung des Objektes von 1000 LP/mm,
jedoch ist der Auflösungsabfall zu den Bildecken üblicherweise grösser wie mit Foto-Objektiven.
Erhöht man den Abbildungsmassstab im Bereich von 1:1 bis 10:1 auf das doppelte, erhöht sich somit die Auflösung des Objektes ebenfalls auf den doppelten Wert.

Bei einem Abbildungsmassstab über 10:1 wendet sich das Blatt.
Bei 20:1 erhöht sich die Auflösung des Objektes im Vergleich zu 10:1 in etwa nur noch um der Faktor 1.4 (1400LP/mm).
Ab hier begrenz das Objektiv die maximale Auflösung und nicht die Kamera (z.B. Nikon D810).
Ab einer Vergrösserung von 10:1 eignen sich Foto-Objektive nicht mehr, da ihr Auflösungsvermögen bei 10:1 weit unter 1000 LP/mm ist (etwa 700 LP/mm).
Bei 10:1 löst ein Mikroskop Objektiv in der Bildmitte sichtbar höher auf, jedoch ist oft ein Verlust an Auflösung zu den Ecken gut sichtbar.
Der qualitativ gute Bildkreis ist kleiner und üblicherweise für Vollformat nicht mehr geeignet.
Je höher die Auflösung in der Bildmitte ist (höhere Apertur) umso stärker fällt sie üblicherweise zum Bildrand ab.
Ist eine gute Auflösung bis in die Ecken gefordert muss das Bild einer Vollformat Kamera beschnitten werden,
oder man verwendet eine Kamera mit Cropfaktor 1.5 oder 2, oder das Vollformat Bild wird beschnitten.
Bei 40:1 wird es noch ausgeprägter, es wird eine Auflösung des Objektes um die 1800 LP/mm erreicht.
Im Vergleich zu 10:1 wird bei 40:1, also vierfache Vergrösserung nur knapp die doppelte Auflösung des Objektes erreicht.

Ab einem Abbildungsmassstab von 10:1 bestimmt die Apertur des Objektivs die Auflösung.
Multipliziert man die Apertur mit 3600 erhält man die theoretische Auflösung (LP/mm) in der Bildmitte,
bei einem guten Mikroskop-Objektiv erreicht man diese Auflösung auch in der Praxis.

Nun zum NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 es besitzt eine Apertur von 0.7.
Dies ergibt in der Bildmitte eine Auflösung des Objektes von 2520 LP/mm (0.7 x 3600).
Also eine Auflösung die um den Faktor von 2.5 höher ist wie bei 10:1 mit Apertur 0.3.
Zu bedenken ist, dass dabei die Kantenlänge des objektseitigen Bildausschnittes auf ein Sechstel sinkt!

Eine fast doppelt so hohe Vergrösserung (fast halbe objektseitige Bildbreite) wie mit dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0
erreiche ich mit dem NIKON M Plan, 100/0.8 ELWD, 210/0.
Es besitzt eine Apertur von 0.8 und löst somit nur 14% höher auf wie das NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0,
was man im Bild gerade noch erkennen kann. Das empfinde ich als uninteressant!

Zurück zum NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0.
Es ist eines der wenigen Mikroskop Objektive das auch am Vollformat verwendet werden kann, da sein qualitativ guter Bildkreis sehr gross ist.
Seine Auflösung am Vollformat zu den Bildecken sinkt etwa um 12%, was gerade noch erkennbar ist.

Nun zum Aufnahmeformat.
Ob man nun eine Vollformat, Cropfaktor 1.5 oder 2 verwendet, ändert bei 60//0.7 an der erkennbaren Auflösung des Objektes im Bild nichts,
da die Kameras weit höher Auflösen wie das Objektiv.
Was aber sehr markant ist, die Seitenlänge des objektseitigen Bildausschnittes ist am Vollformat doppelt so hoch wie beim Cropfaktor 2!

Aus dem Erwähnten geht hervor, dass über 10:1 nur so stark vergrössert werden sollte wie es unbedingt nötig ist.

All dies erklärt auch, weshalb ich das NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat verwende.

Folgend, was eine Vollformat, Cropfaktor 1.5 und Cropfaktor 2 Kamera jeweils mit dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 zeigt.
Ich habe zum Vergleich einen optimalen Bildausschnitt gewählt.
Die Bilder sind stark verkleinert (2400 Pixel Bildbreite) was aber fast keinen Verlust an Auflösung des Objektes bewirkt,
da wie erwähnt die Kameras viel höher auflösen wie das Objektiv.

Ein Mikroskopiker der mit blossem Auge am Mikroskop arbeitet, wünscht eine möglichst hohe Auflösung,
dies vor allem in der Bildmitte und Rauschen ist für ihn kein Thema.
Ein Fotograf bevorzugt ein Objektiv das zu den Bildecken keinen störenden Auflösungsverlust zeigt.
Objektive die einen Qualitativ guten und grossen Bildkreis besitzen, geeignet für Fotografie, verfügen über eine eher geringere Apertur.

Das NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 zeigt am Vollformat folgenden Ausschnitt:


Am Crop-Format Faktor 1.5 sieht es folgendermassen aus:


Und nun noch am Crop-Format 2


Kamera: Nikon D810
Objektiv: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0
ISO: 200
Beleuchtung: 4 Blitzgeräte, YONGNUO YN560III
Diffusor: Weisses Schreibpapier
Aufnahmedateiformat (RAW/JPG): RAW
Stativ: Reprostand
Artenname: Salamis anacardii
Stacking Software / - Methode: Zerene Stacker
Abbildungsmassstab: 60:1
Anzahl Stackschritte: 58, bei jedem Schritt 2 Bilder
Durchschnittliche Stackschrittgrösse mit Cognisys StackShot (µm): 1

Kurt


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zuletzt bearbeitet 21.03.2024 16:28 | nach oben springen

#2

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 22.03.2024 12:32
von Gernot K | 26 Beiträge

Absolut tolle Bilder Kurt und beeindruckendes Wissen gibst du Preis. Die ganze Rechnerei kann man sicher nicht einfach so irgendwo lesen und ich kann mir vorstellen, dass dies jahrelange Erfahrung voraussetzt, daher um so schöner, dass du dieses Wissen teilst.

Woher bekommt ihr die toten Models? Einfach mit der Zeit sammeln was man am Wegesrand findet?

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#3

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 22.03.2024 18:27
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo Gernot

Interessant ist, dass bis etwa 5:1 mit der kritischen Blende an einer Nikon D810 die Kamera die Auflösung begrenzt, kleinere Pixel wären von Vorteil.
Über 10:1 könnte eine Kamera einen immer grösser werdenden Pixelpitch besitzen, bei 60:1 oder 100:1 kann man ohne weiteres für gute Bilder eine Vollformat mit 20 MPixel mit entsprechend geringem Rauschen verwenden.
Um dies zu erkennen benötigt es ein passendes Auflösungs-Target.
Leider besitzen die üblichen USAF 1951 Targets maximal 645 Linienpaare/Millimeter (Kostenpunkt ca. € 1900.-) und können nicht die maximale Auflösung eines 10/0.25 Mikroskop Objektivs anzeigen, denn wie erwähnt löst eine Apertur von 0.25 mit 900 LP/mm weit höher auf.
Vergleiche mit den Linien von Mikro- Halbleiter Chips zeigen vermutlich welches Objektiv höher auflöst, aber nicht wie hoch und das Ergebnis ist sehr stark von der Beleuchtung abhängig, das erachte ich als fischen im Trüben.
Fertigt man Messungen mit dem Zeiss Auflösungstest-Objekt 3000, es besitzt Linienpaare bis zu 3000LP/mm (z.Z. Kostenpunkt CHF 2350.-), wird einem einiges klarer.

So kann man bei den Test's im Internet vom Laowa Aurogon FF 10x – 50x NA 0.5 Supermicro APO gut beobachten wie die Tester (alles Fachleute?) um den heissen Brei reden
und keine konkreten Zahlen zur Auflösung bei 10x, 20x, 35x, 50x Bildmitte und Verlust zu den Bildecken nennen können.
Viel Gerede aber nichts Handfestes

Selten finde ich tote Schmetterlinge am Wegrand in der Natur, auf dem Balkon, oder eingerahmt auf dem Flohmarkt.
Viele tropische Exemplare stammen aus Nachlässen und Estrichen, ebenfalls was an toten Tieren in einer Schmetterlingsausstellung am Morgen gesammelt und entfernt wird.
Ich benötige keine ganzen und intakte Schmetterlinge, Fragmente sind willkommen.
Die meisten von einem verstorbenen Bekannten der Schmetterlinge sammelte und ebenfalls Fragmente von einem Schmetterlingshändler der inzwischen ebenfalls verstorben ist.
Also alles alte Exemplare.

Kurt


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#4

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 23.03.2024 13:12
von Lothman | 113 Beiträge

Zitat von Kurt im Beitrag #3
Hallo Gernot
So kann man bei den Test's im Internet vom Laowa Aurogon FF 10x – 50x NA 0.5 Supermicro APO gut beobachten wie die Tester (alles Fachleute?) um den heissen Brei reden
und keine konkreten Zahlen zur Auflösung bei 10x, 20x, 35x, 50x Bildmitte und Verlust zu den Bildecken nennen können.
Viel Gerede aber nichts Handfestes




Da hast Du leider Recht, schnelles Geld / viele Clicks mit oberflächlichen Geplauder sind hier zum Standard geworden. Danke Dir, dass Du Dir Zeit/Mühe/Geld nimmst und uns alle daran teilhaben lässt.

Aus Ermangelung eines entsprechenden Targets operiere ich auch mit Wafern, die aber wie Du schon geschrieben hast empfindlich auf die Beleuchtung reagieren. Ich habe auch noch keine Quelle für ein Auflösungstarget >500 lp/mm gefunden wofür ich nicht immer gleich eine Niere spenden muss.


zuletzt bearbeitet 23.03.2024 13:13 | nach oben springen

#5

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 23.03.2024 14:13
von Gernot K | 26 Beiträge

Hallo Kurt,

ich habe jenseits von 2:1 noch überhaupt keine Erfahrung, ich frage daher mal ganz blöd.

In manchen deiner Ausführungen schreibst du öfter Vollformat wäre für dies und das nicht geeignet, wegen Unschärfe am Rand bzw. jenseits des Bildkreises. Spielt es denn keine Rolle, ob Vollformat oder APS-c oder kleiner?
Man kann doch croppen und wäre dann wieder beim kleineren Format. Es hört sich irgendwie so an, als wäre es besser sich eine APS-c oder kleineres Format zu kaufen, anstatt bei seinem Vollformat zu bleiben und einfach zu croppen.

Vorausgesetzt beide Formate haben die gleiche Auflösung? Oft haben die APS-c ja eine höhere Auflösung.

Gruß
Gernot

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#6

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 23.03.2024 15:10
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo Gernot

Da hast du mich gewaltig missverstanden!
Ich plädiere für Vollformat und verwende dies zur Hauptsache, obwohl ich noch eine Nikon D500 besitze (Crop Faktor = 1.5).
Die Nikon D500 verwende ich, wenn ein Stack extrem schnell gehen muss, denn mit der Nikon D500 sind 10 Bilder pro Sekund im RAW möglich und das 20 Sekunden lang, also 200 Bilder in Folge.
Und ja, manchmal beschneide ich das Vollformat der D810, dies aber erst bei einem Abbildungsmassstab ab 10x und höherer Vergrösserung.

Bis etwa 5-10x ist die Auflösung der Nikon D500 höher wie bei der Nikon D810 Vollformat. Dies aber nur bei gleich starker Vergrösserung.
Bei gleicher Grösse des objektseitigen Bildausschnittes muss ich mit Vollformat um den Faktor 1.5 stärker vergrössern wie beim Crop 1.5 Format.
Dadurch erreiche ich eine höhere Auflösung des Objektes 😊

Ebenfalls besitzt die Nikon D810 (Vollformat) in der Bildbreite 7360 Pixel, somit in der Bildbreite 3680 Linienpaare.
Während es bei der Nikon D500 (Crop Faktor 1.5) in der Bildbreite 5568 Pixel, somit 2784 Linienpaare sind.
Das ist ein Faktor von 1,3.

Kurt


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zuletzt bearbeitet 23.03.2024 20:03 | nach oben springen

#7

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 23.03.2024 16:49
von Gernot K | 26 Beiträge

alles klar Kurt, danke für die Erläuterung

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#8

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 27.03.2024 19:55
von Pit | 88 Beiträge

Hallo Kurt,

besten Dank für deine Informationen zur Auflösung von Objektiven .

Wenn man mit dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD ein Bild mit der Vergrößerung von 60x erstellt, dann ist bei einer Vollformatkamera ein Objekt mit einer Ausdehnung von 0,4 mm x 0,6 mm formatfüllend. Nachdem ich auf der langen Kante maximal 0,6 mm erziele, beträgt dann die maximale Auflösung 1512 Linien (2520 LP/mm x 0,6 mm) für die lange Kante?

Wenn dem so ist, dann müsste eine Vollformatkamera mit einer Auflösung von 42 LP/mm die maximale Auflösung des Objektivs darstellen können.

Habe ich das richtig verstanden?

Herzliche Grüße


Pit


zuletzt bearbeitet 28.03.2024 09:24 | nach oben springen

#9

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 28.03.2024 12:33
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo Pit

Du siehst das absolut richtig.
Eine Vollformat Kamera mit 6.1 Megapixel (1512 LP/BB x1008 LP/BH = 3014x2016 Pixel) würde reichen.
In der Praxis sieht es folgendermassen aus (NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 an Nikon D810).
Man kann das Bild der Vollformat Nikon D810 (Auflösung = 7360x4912 Pixel = 36MPixel)
mit dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 auf 2500x1668 Pixel (4.2 Mega Pixel) verkleinern
und sieht immer noch eine maximale Auflösung beim Testchart von etwas über 2250 LP/mm.
Es ist somit nicht die Kamera welche die Auflösung des Objektes begrenzt, sondern das Objektiv!

Je nach Ausrichtung der Linien wird die maximale Auflösung mehr oder weniger erreicht.
Bei den folgenden Bildern ist die Planlage des Testcharts nicht 100%ig,
deshalb sind die Linienpakete am oberen Rand bei 800 und 710 LP/mm nicht sauber aufgelöst.
Dies hat nichts mit einem Auflösungsabfall zum Bildrand zu tun!
Das NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 löst am Vollformat ein Objekt in den Bildecken mit 2000 LP/mm auf.
Wie erwähnt: Eine Apertur von 0.7 löst theoretisch in der Bildmitte mit 2520 LP/mm auf (0.7 x 3600).

Das erste Bild zeigt die Auflösung des Testcharts bei voller Auflösung der Kamera Nikon D810 (7360x4912Pixel)
mit NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0, sie ist etwas höher wie 2250 LP/mm.
(Bild anklicken um zur maximalen Anzeige von 7360x4912 Pixel zu gelangen)



Das zweite Bild ist auf eine Grösse von 2500x 1668 Pixel reduziert.
Man erkennt immer noch eine maximale Auflösung von etwa 2250 LP/mm.
(Bild anklicken um zur maximalen Anzeige von 2500x 1668 Pixel zu gelangen)



Eine Überabtastung (höhere Auflösung der Kamera wie das Objektiv bietet) macht insofern Sinn,
weil das Rauschen (bedingt durch hohe ISO, wenig Licht) ohne Detailverlust einfacher entfernt werden kann.
Dies, weil das Rauschen auf Pixelbasis beruht.

Kurt


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zuletzt bearbeitet 28.03.2024 12:59 | nach oben springen

#10

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 28.03.2024 12:44
von Pit | 88 Beiträge

Lieber Kurt,

vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort.

Herzliche Grüße

Peter

nach oben springen

#11

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 28.03.2024 12:58
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo Peter

Ich habe am Ende noch folgende Zeilen dazugefügt:

"Eine Überabtastung (höhere Auflösung der Kamera wie das Objektiv bietet) macht insofern Sinn,
weil das Rauschen (bedingt durch hohe ISO, wenig Licht) ohne Detailverlust einfacher entfernt werden kann.
Dies, weil das Rauschen auf Pixelbasis beruht."

Kurt


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zuletzt bearbeitet 28.03.2024 12:59 | nach oben springen

#12

RE: NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0 am Vollformat

in Mikroskopie 29.03.2024 12:08
von Kurt | 3.367 Beiträge

Hallo

Aus dem oben erwähnten geht hervor, dass ein Bild mit der Nikon D810 und dem NIKON M Plan, 60/0.7 ELWD, 210/0
auf etwa ein Drittel der Kantenlänge verkleinert werden kann, ohne dass im Bild die Auflösung des Objektes niedriger wird.

Nun wurde ich per E-Mail gefragt, wie es sich bei 1:1 und 10:1 verhält?
Ein Bild bei 1:1 mit der Nikon D810 und dem LAOWA 100mm F2.8 CA-Dreamer Macro löst ein Objekt mit etwa 100 LP/mm auf,
das ist das Maximum, was die Nikon D810 darstellen kann (7360PixelBB/2/36mm = 102 LP/mm).
Wird dieses Bild auf 80% verkleinert, ist das Objekt noch mit 80LP/mm aufgelöst.
Wird dieses Bild auf 50% verkleinert, ist das Objekt noch mit 50LP/mm aufgelöst.
So verhält es sich bis etwa 10:1 (Apertur 0.25 oder 3.0).
Die Auflösung des Objektes sinkt linear mit der Reduktion der Kantenlänge des Bildes.
Bei 60:1 und einer Apertur von 0.7 kann das Bild bis etwa auf einen Drittel verkleinert werden, ohne dass Information verloren geht.

Dies bedeutet, dass ein Bild bei 1:1 mit der Nikon D810 und dem LAOWA 100mm F2.8 CA-Dreamer Macro platsch voll (100%) mit Information ist.
Dies ebenso, wenn bei 10:1 eine Apertur von 0.3 verwendet wird.
Bei 60:1 und einer Apertur von 0.7 beträgt der Informationsgehalt im Bild nur noch etwa 30%.

Um zu sehen wie tragisch es ist, wenn ein Bild nur noch ein drittel an Auflösung hat,
kann man ein Bild das mit einem Abbildungsmassstab von 1:1 oder in einem verkleinernden Massstab aufgenommen wurde,
auf ein drittel Seitenlänge reduzieren, es abzuspeichern und es in einem weiteren Schritt wieder auf die Originalgrösse vergrössern.
Vergleicht man dann das Original mit dem Bild das verkleinert und wieder vergrössert wurde,
sieht man wie gross der Unterschied ist, zwischen einem Bild das 100% Information zeigt zu einem Bild das nur noch 30% Information zeigt.

Bei einer Vergrösserung über 10:1, Apertur über 0.3, wird das Bild, obwohl es kleinere Details zeigt, zusehens Informationsärmer.

Ich hoffe, dass ich damit etwas mehr Klarheit geschaffen habe.

Kurt


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zuletzt bearbeitet 30.03.2024 11:10 | nach oben springen


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