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Lichtfeld-Kameras für Mineralienfotografie

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etalon:
Hallo Joy,

da hätte ich jetzt auch noch ein paar Fragen dazu...


--- Zitat ---Wenn ich nicht abblende brauche ich schon beim 20x 2um Schrittweite.
--- Ende Zitat ---

Was ist das denn für ein Objektiv mit was für einer NA? Ist in der Angabe schon eine Ebenenüberlappung berücksichtigt?


--- Zitat ---Und dummerweise hast du bei einer Verdopplung der Vergrößerung schon ungefähr 4 Fach geringere Tiefenschärfe.
--- Ende Zitat ---

Dem würde ich gerne widersprechen wollen. Das sinken der Tiefenschärfe ist kein linearer Prozess und ist stark abhängig von der NA, welche für gewöhnlich langsamer als die Vergrößerung ansteigt.


--- Zitat ---Bei einem 40x bräuchte ich schon 0.5um Schritte
--- Ende Zitat ---

Auch das bezweifle ich stark. Dann hätten wir eine Tiefenschärfe im Bereich der Wellenlänge des Lichts! Wie soll das funktionieren und was soll dann bei 100x noch kommen?


--- Zitat ---Ich hatte mal ein Instrument das 0,1um auflösen konnte aber das war manuell.
--- Ende Zitat ---

Auch das bezweifle ich stark! Selbst Piezoelemente sind bei solch einer Auflösung am Limit, geschweige denn eine handbetriebene Mechanik und dann auch noch reproduzierbar. Hast Du alleine mal die Temperaturausdehnungskoeffizienten des Materials berücksichtigt? Da verleiden Dir schon Temperaturschwankungen von einem Grad die Reproduzierbarkeit...  :-\


--- Zitat ---die Grenze der optischen Auflösung erreiche ich jedenfalls mit 20x objektiv am balgen noch nicht
--- Ende Zitat ---

Das hängt von Deiner Pixelgröße und der NA des Objektivs ab. Die aller meisten Sensoren der gebräuchlichen Kameras schaffen das aber heut zu Tage.


--- Zitat ---Oder ich gehe mit nochmehr überlapp der Bilder Ans Werk und stelle mir den Vorschub auf 1-2um. Jetzt sollten die Bilder einen super Tiefenschärfe Verlauf haben und nicht wie du schreibst unnaturürlich wirken
--- Ende Zitat ---

Was hat der Tiefenschärfeverlauf mit dem Überlapp der Bilder zu tun? Dieser hängt ausschließlich vom Winkel Deines Lichtkegels bildseitig und der Pixelgröße des Sensors ab (optische Abberationen mal außer acht gelassen). D.h. um so kleiner die Schärfentiefe ist, desto abrupter der Unschärfeverlauf. zwischen 2um und 4um vermag das menschliche Auge keinen großen Unterschied erkennen...


--- Zitat ---Der cmos verfügt aber über den Sensor Shift und kann so das durch Blende verringerte auflösungslimit der Optik umgehen
--- Ende Zitat ---

Das ist Nobelpreisverdächtig! wie kann der Sensorshift die Physik aushebeln? Das Limit der Optik bleibt bestehen. Ob ich dieses auflösen kann oder nicht, hängt einzig an der Pixelgröße meines Sensors. Sobald ich mit selbigem das Nyquist-Kriterium erfülle, sample ich alle Informationen, welche die Optik physikalisch in der Lage ist aufzulösen. Da in den meisten Fällen die NA einer Objektivreihe nicht so schnell ansteigt wie die Vergrößerung, reichen hin zu hohen Vergrößerungen auch Sensoren mit großen Pixeln, um Nyquist zu erfüllen...


--- Zitat ---Auf Beugung gehe ich jetzt mal nicht ein.
--- Ende Zitat ---

Schade, denn diese stellt das optische Limit ja dar...


--- Zitat ---Ein im Vergleich zu plenoptischen Systemen ähnliches Ergebnis mit dem Unterschied dass eine Limitierung der Optik in Kauf genommen wird, die dank Sensor Shift relativiert wird.

--- Ende Zitat ---

Da war er wieder, der Nobelpreis. Siehe oben...  8)

Ich sehe daher für das Stacking keinen Vorteil in dieser Kameratechnik, welche den immensen Geldaufwand rechtfertigt...

Just my 2 cents,
Gruß Markus

joy:
Ich schreibe mal wieder vom Handy, daher ohne Zitate.

Ich gebe dir insofern recht, dass ich mal überprüfen muss inwiefern die Schrittweite korrekt ist, da die Steigung bei dem Schlitten vermutlich größer ist. Vermutlich ist dieser Wert nicht korrekt und du hast recht. Am besten ich verfahre mal über einen größeren Bereich und messe dann den Abstand mit einer Messuhr.

Ich hatte mal ein Newport ESP das zumindest eine Verstellmöglichmeit von einem 10.000el mm hatte, ob es dazu entsprechende Schlitten gibt muss man schauen. By the way: wie sollen elektronenmikroskope denn bitte sehr einen Stageverschub haben wenn damit bis in den nm erreich hinein gearbeitet wird?

 Einen natürlichen tiefenschärfe habe ich meines Erachtens nach bei einem Stack mit Einem Bild das noch genügend Informationen des vorherigen Bildes enthält. Lass die Größen wie divergenzwinkel mal fest und auch die sensorgrösse . Natürlich haben die einen Einfluss, aber über die rede ich nicht, weil beide wenn sie größer werden nachteilig für die Tiefenschärfe sind.

Und zuletzt nochmal zum sensorshift:

Wenn ich abblende verringere ich die NA des Objektivs,  oder? Ich habe höhere Tiefenschärfe, Kleineren divergenzwinkel und der kleinste auflösbare Lichtpunkt ist nun größer. Dann gibt es für diese Einstellung also auch eine ideale Anzahl und Größe der Pixel?
Müsste ich nicht trotzdem bei einem SensorShift etwas Informationen gewinnen? Eventuell ist das mein Denkfehler.

etalon:
Hallo Joy,


--- Zitat ---Ich hatte mal ein Newport ESP das zumindest eine Verstellmöglichmeit von einem 10.000el mm hatte
--- Ende Zitat ---

Ich kenne diese Dinger. Da es sich hierbei auch um einen mechanischen Lineartrieb handelt, mag das unter temperaturkontrollierten Bedingnungen rechnerisch möglich sein, im normalen Laboralltag habe ich da aber meine Zweifel daran (allein was die mechanischen Fertigungstoleranzen betrifft). Und der Lineartrieb alleine hilft dir auch noch nicht weiter, da gehört noch einiges an Mechanik hinten dran, um damit ein Bild zu knipsen...


--- Zitat ---By the way: wie sollen elektronenmikroskope denn bitte sehr einen Stageverschub haben wenn damit bis in den nm erreich hinein gearbeitet wird?
--- Ende Zitat ---

Das kann ich Dir nicht beantworten, da ich nie mit Elektronenmikroskopen gearbeitet oder mich damit befasst habe. Ich kann mir aber vorstellen, dass das über die Elektronenstrahlfokussierung mittels Magnetfelder realisiert wird. Man möge mich da aber bitte korrigieren, wenn das nicht stimmt...


--- Zitat ---Einen natürlichen tiefenschärfer g habe ich meines Erachtens nach bei einem Stack mit Einem Bild das noch genügend Informationen des vorherigen Bildes enthält.
--- Ende Zitat ---

Dann hast Du einen durchgehend scharfen Bereich in z-Richtung. Der anschließende Übergang in den Unschärfebereich ist immer abrupt. Nur ist das anwachsen des Zerstreuungskreisdurchmessers im Unschärfebereich bei kleiner NA langsamer, und es gibt einen weicheren Unschärfeverlauf, welcher vom Auge als natürlicher empfunden wird, da das Auge an sich ja auch keine so hohe NA hat...


--- Zitat ---Wenn ich abblende verringere ich die NA des Objektivs,  oder? Ich habe höhere Tiefenschärfe, Kleineren divergenzwinkel und der kleinste auflösbare Lichtpunkt ist nun größer. Dann gibt es für diese Einstellung also auch eine ideale Anzahl und Größe der Pixel?
--- Ende Zitat ---

´d accor.


--- Zitat ---Müsste ich nicht trotzdem bei einem SensorShift etwas Informationen gewinnen? Eventuell ist das mein Denkfehler.

--- Ende Zitat ---

Nur, wenn Du vorher mit der Pixelgröße nicht das Nyquist-Kriterium erfüllt hast. Sonst kommt es zum Oversampling. Das ist zwar grundsätzlich nicht schlimm, da Du dadurch keine Informationen verlierst, aber der Photonenfluss verringert sich zum Quadrat, womit Dein S/N schlechter wird und damit die NWG des Messsystems (was aber bei der pretty picture Fotografie eher eine untergeordnete Rolle spielt). Ein gewisser Betrag an Oversampling ist aber in sofern sinnvoll, da viele Schärfungs- und Kontrastanhebungsalgorithmen in der EBV erst dadurch gut funktionieren...

Grüße Markus

joy:
Alles klar, danke für die Klarstellung. Mit dem Nyquist Kriterium habe ich mich nicht befasst, sieht auch nicht gerade trivial aus.

Jetzt verstehe ich was mit Tiefenschärfeverlauf gemeint war. Also der Bereich nach zusammengerechneten Bildern vor und hinter dem tiefenscharfen Bereich. Dieser abrupte Übergang Scharf/Unscharf stellt doch einen ästhetischen Anspruch dar, der mich primär erstmal nicht interessiert solange ich nicht einen guten Stack der Bereiche bekomme, die ich scharf sehen will.  Rein subjektiv geht die Qualität eines Stacks bei diesen Vergrößerungen häufig zu Lasten des mangelnden Überlapps und dass ich dann häufig den Stack mit einer Retouch Funktion nachbearbeiten muss, geht mir persönlich zu weit. An dieser Stelle liefert mir die Lichtfeldkamera doch den entscheidenden Vorteil. Ohne es getestet zu haben bin ich mir sicher, dass ich mit weniger Fehlern rechnen muss und mich um fehlende Schärfeelemente im Bild nicht so stark kümmern muss.

Scheinst ja einiges im Bereich Optik zu kennen, schön dass du uns an deinem theoretisch und praktisch erprobtem Wissen teilhaben lässt. Vieles von dem was ich bisher probiert habe war eben learning by doing, da hätte mir allein das theoretische Wissen wenig gebracht.

Im Moment fotografiere ich selbst mit den Mitutoyo APOs bis 20x, teilweise nehme ich auch mal LMPlanFl Linsen aus meinem Mikroskop, wenn es noch höherer Vergrößerung bedarf. Ich bin kameratechnisch mit Olympus OM-D´s ausgestattet. Auch wenn ich zufrieden bin, scheint es bessere Lösungen mit größerem Sensor und Pixeln zu geben. Da wollte ich mir bei meiner kleineren Sensorgröße den höheren Abbildungsmaßstab und die Tiefenschärfe erhalten.

etalon:
Hallo Joy,


--- Zitat ---Dieser abrupte Übergang Scharf/Unscharf stellt doch einen ästhetischen Anspruch dar, der mich primär erstmal nicht interessiert solange ich nicht einen guten Stack der Bereiche bekomme, die ich scharf sehen will.
--- Ende Zitat ---

Das ist absolut richtig! Wenn Du aber schon im Schärfebereich unscharfe stellen hast, dann ist entweder Deine Schrittweite zu groß, oder Du hast intrinsische Schwingungen im System. Ein anderes Problem sind natürlich Schärfentiefesprünge am Objekt. Da gibt es dann außerhalb der Schärfeebene aufgrund des bei hoch auflösenden Optiken schnellen Anwachsens des Zerstreuungskreisdurchmessers bei vorgelagerten Strukturen eine Maßstabsänderung, so dass Strukturen, welche in der Schärfeebene darunter liegen davon verdeckt werden. Da in diesem Bereich also keine scharfe Bildinformation vorhanden ist, gibt es diese Artefakte an Kanten. Das ist physikalisch bedingt und lässt sich nur durch Optiken mit größerer Schärfentiefe dafür aber auch geringerer Auflösung abmildern, und ist der Preis, den wir für die rechnerisch erzeugte, große Schärfentiefe in Summe zahlen müssen...
In diesem Fall hilft die Retuschefunktion auch nichts, denn wenn es in diesem Bereich keine scharfen Bildinformationen im Einzelbild gibt, dann gibt es sie im Stack natürlich auch nicht. Wie gesagt, dieses Problem steigt mit zunehmender NA der Optik...

Letzten Endes machen ja wahrscheinlich die meisten von uns Bilder aus ästhetischen Gründen. Daher sollte meiner Meinung nach auch auf einen ästhetischen Bildaufbau geachtet werden. Dass dies nur all zu oft mit Kompromissen machbar ist, weiß ich nur all zu gut...  :P ;D

Was die Ausrüstung betrifft arbeiten wir mit den selben Objektiven und Kamera. Das 20er Mitu habe ich allerdings wieder verkauft, da es im HighRes-Modus der Kamera einfach zu stark oversampelte Bilder geliefert hat. Ich bin mit dem 10er schon voll beugungsbegrenzt... (Falls es Dich interessiert, findest Du hier: https://www.mineralienatlas.de/forum/index.php/topic,40632.375.html ein paar Bilder von meinem verwendeten Equipment)


Ich muss meinen letzten Satz in meinem letzten Posting noch einmal etwas relativieren:


--- Zitat ---...Sonst kommt es zum Oversampling. Das ist zwar grundsätzlich nicht schlimm, da Du dadurch keine Informationen verlierst, aber der Photonenfluss verringert sich zum Quadrat, womit Dein S/N schlechter wird und damit die NWG des Messsystems (was aber bei der pretty picture Fotografie eher eine untergeordnete Rolle spielt). Ein gewisser Betrag an Oversampling ist aber in sofern sinnvoll, da viele Schärfungs- und Kontrastanhebungsalgorithmen in der EBV erst dadurch gut funktionieren...
--- Ende Zitat ---

Das von mir geschriebene zum S/N gilt dann, wenn Sensoren mit kleineren Pixeln zum Erreichen des Nyquist-Kriteriums herangezogen werden. Der Vorteil beim bildseitigen Auflösungsgewinn durch Sensorshifting besteht ja in der Hauptsache im Erhalt der nativen Pixelgröße bei der Bildaufnahme. Damit bleibt das S/N zwar physikalisch weitestgehend erhalten, es kommen aber Rechenartefakte aus dem Drizzlealgorithmus zum Tragen, welcher dann aus den versetzten Bildern die höhere Auflösung bildseitig (also kleinere Pixel) errechnet. Dies hat wieder ein etwas schlechteres S/N im resultierenden Bild zur Folge, allerdings dann nicht mehr in quadratischem Zusammenhang. Einen Informationsgewinn erhältst Du auf jeden Fall aber nur dann, wenn Du vorher mit der Pixelgröße noch nicht das Nyquist-Kriterium erreicht hattest...

Grüße Markus

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