Obiettivi ed oculari in fotomicroscopia.
Premetto che quanto segue è solo il frutto delle mie esperienze, sono un dilettante e potrei aver commesso degli errori, ogni correzione è ben accetta.

Ho fatto questo test in seguito ai dubbi espressi da Andrea sulla necessità o meno di utilizzare ottiche planari in microfotografia.

La cosa sembrerebbe molto semplice: le ottiche non planari dovrebbero avere una deformazione o sfuocatura più accentuata man mano che ci si allontana dal centro, purtroppo non è solo così, l’oculare che proietta l’immagine sul sensore della fotocamera incide fortemente sul risultato.

Per la prova ho utilizzato un reticolo micrometrico con passo di 0.01 mm tra due linee.
La prima immagine compara due scatti con uno Zeiss Plan 16x 0.35 utilizzando due oculari diversi, un Nikon CFWE 10x ed uno Zeiss KPl W 10x, sono entrambi oculari di un certo pregio ma il risultato nell’uso fotografico è completamente diverso, ho tracciato due linee parallele rosse che evidenziano la forte distorsione del Nikon che oltre ad una deformazione geometrica evidenzia difetti ottici, allontanandoci dal centro le aberrazioni ottiche diventano inaccettabili.

La differenza principale tra i due oculari è la planarità, (sigla pl), all’osservazione le cose vanno molto meglio, la nostra retina è sferica e la proiezione di un oculare non plano viene notata molto meno.
Esistono in commercio degli oculari specifici per la proiezione fotografica, anche in questo caso non sono tutte rose e fiori ma questo lo vedremo in altra discussione.
(Consiglio di clickare sull'immagine per osservarla a dimensioni maggiori)
   

Superato il primo problema verifichiamo la differenza tra ottiche plan ed ottiche non dichiaratamente planari, sempre lo Zeiss Plan 16x 0.35 confrontato con uno Zeiss Jena Apo 20x 0.65, per aver lo stesso campo ho utilizzato il 16x con l’optovar dello Zeiss a 1.6.

   

La planarità del 20x è praticamente la stessa del 16x, pur non essendo dichiarata, ottiche di un certo pregio, apo e fluorite, sono in ogni caso curati molto più degli acro anche da questo punto di vista, pur non essendo perfettamente planari lo sono più che a sufficienza per i nostri usi.
Le differenze tra le due ottiche sono molto più rilevanti a livello di risoluzione ed aberrazioni, ed anche in questo caso abbinate corrette possono migliorare la situazione, posterò qualche prova per avere una comparazione tra le varie tipologie.

Gli scatti sono stati eseguiti con una fotocamera Canon eos 450d, Zeiss Photomicroscope III, condensatore Zeiss 0.9 ed illuminazione secondo Kohler con led da 10W.

Esistono in commercio degli oculari specifici per la proiezione fotografica, anche in questo caso non sono tutte rose e fiori ma questo lo vedremo in altra discussione..

Per chi volesse approfondire, in rete ci sono dei trattati scientifici sulle accoppiate oculari-ottiche, in particolare quelle del dott. Sini.
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Max Fritz, Enotria, Mario, Dott.MorenoZolghetti
Sempre rivolto a chi è alle prime armi, quando si parla di aperture numeriche è molto difficile immaginare quale sia l’effettiva differenza tra un’ottica ed un’altra, la faccenda si complica se poi si aggiungono le diverse tipologie, acro, apo, planapo, fluorite.... è chiaro che più si sale migliori saranno i risultati ma non sempre ne vale la spesa.

Visto che un’immagine vale più di mille parole posto un’immagine che compara ottiche acro e apo o fluorite.

   

Il soggetto è una diatomea, Navicula lyra, la seconda del vetrino di Kemp, i riquadri sono un dettaglio dell’immagine ripresa con diverse ottiche:
Zeiss Jena apo 40x 0.95, ottica già trattata nel post “obiettivi da quattro soldi”, il confronto con il Lomo acro è, ovviamente, senza storia, l’apertura numerica di 0.95 contro lo 0.65 delle maggior parte delle ottiche acro da 40x mette in evidenza il maggior potere risolutivo, da tener presente che il costo di questo meraviglioso obiettivo, sull’usato, è pari ad un acro di marca secondaria.

Nel caso dei due obiettivi da 100x la differenza è meno evidente rispetto ai precedenti, la scarto di apertura dello 0.05 è chiaramente avvertibile ma non schiacciante.
Da notare che il Lomo 100x si trova a poche decine di euro, bistrattato solo perchè costruito in Russia, per certo superiore a moltissimi marchi più blasonati, lo Zeiss Neofluar 100x1.30 è un’ottica ancora facilmente abbordabile con una resa dei colori meravigliosa.

Se potesse interessare potrei fare delle comparazioni su soggetti vivi e colorati per evidenziare i supposti vantaggio delle ottiche apo o fluorite.

Gli scatti relativi ai 40x sono stati eseguiti con un condensatore Zeiss da 0.9, quelli dei 100x con un condensatore da 1.4 e doppia immersione in olio, l’oculare da proiezione è sempre lo Zeiss Kpl W 10x.
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Dott.MorenoZolghetti, Enotria, Max Fritz
(2012-08-07, 09:53)Guido Gherlenda Ha scritto: . . . l’oculare che proietta l’immagine sul sensore della fotocamera incide fortemente sul risultato.

. . . ottiche di un certo pregio, apo e fluorite, sono in ogni caso curati molto più degli acro anche da questo punto di vista, pur non essendo perfettamente planari lo sono più che a sufficienza per i nostri usi.
Le differenze tra le due ottiche sono molto più rilevanti a livello di risoluzione ed aberrazioni, ed anche in questo caso abbinate corrette possono migliorare la situazione, posterò qualche prova per avere una comparazione tra le varie tipologie.

Ottimo intervento, che penetra un settore non facile della microscopia.

La planarità o meno di una immagine finale dipende dalla diversa e complementare interazione di almeno tre elementi essenziali: l'obiettivo, l'oculare, il ricevitore dell'immagine.
Notato allora che il risultato finale dipende non da uno, ma dalla combinazione delle tre componenti, e come, ad un errore di uno solo, può anche corrispondere un analogo errore in un altro componente, ma di segno opposto, tale da compensare il risultato.

E' anche evidente che diverso è parlare di planarità alla visione, diverso parlare di planarità alla fotografia. Nel primo caso l'immagine ci appare corretta quando è curva esattamente come la nostra retina, nel secondo caso l'immagine dovrà invece essere realmente piana per adattarsi alla forma spianata del sensore fotografico.

Da quanto detto discende la considerazione che scarso significato ha il parlare di planarità di un singolo componente, ma che sarebbe necessario testare, volta per volta, le combinazioni ideali.
Apparentemente sembra un lavoro uggioso e poco redditizio, ma se si sta cercando il miglior risultato certamente è indispensabile.

Ecco perché vi sono certi individui, Guido ne è un chiaro esempio, che si mettono a verificare caso per caso per vedere la giusta combinazione dei propri componenti.

E non si creda che sia un lavoro improbo, in fin dei conti uno come il nostro bravo Gherlenda usa principalmente solo 4 obiettivi, i sui preferiti, che dovrà accoppiare ad un paio di oculari per ottenere l'immagine migliore dal punto di vista visivo, cioè con la stessa curvatura della retina.
Poi, dovrà individuare un adatto oculare di proiezione, in grado, oltre alle altre cose, di spianare perfettamente l'immagine sul sensore della fotocamera.


Verissima poi anche l'altra affermazione di Guido: correzione della planarità e cura nella costruzione ottica sono due elementi che vanno a braccetto assieme.
E' infatti vero che obiettivi ben corretti come ottica hanno in genere una già buona planarità, così come un obiettivo planare è, in genere, meglio curato anche dal punto di vista ottico rispetto alla sua versione normale.
Andrea

URL: http://spazioinwind.libero.it/andrea_bosi/index.htm

Ogni oggetto ha la sua storia,
. . . io non vendo oggetti,
. . . . . . io racconto storie. (Enotria)
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Guido Gherlenda, Dott.MorenoZolghetti
Vorrei aggiungere un particolare che spesso sfugge ai novizi: la questione ingrandimenti, nel caso degli scatti alla diatomea, nel mio precedente post, abbiamo quattro immagini con lo stesso ingrandimento pur essendo scattate con ottiche da 40x e 100x, la visione agli oculari, nel mio sistema, corrisponde a 500x e 1.250x, questo non significa nulla in un'immagine digitale, posso ingrandire o rimpicciolire all'infinito, la differenza consiste nella risoluzione, questa è sempre la stessa, pur variando la dimensione dell'immagine vedrò sempre gli stessi dettagli.

In un'immagine digitale non ha senso indicare gli ingrandimenti risultanti dal sistema, se vogliamo sapere quali sono le reali dimensione del soggetto dobbiamo per forza inserire un regolo o indicare la dimensione del campo inquadrato.

Chiaramente se invece parliamo di test su ottiche non ci interessa la dimensione del soggetto ma solo i dati dell'obiettivo.
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Partendo dalla banale considerazione che oggetti perfettamente piani li vedo piani e non curvi (non al microscopio, intendo), mi verrebbe da pensare che l'elaborazione sensoriale della percezione ricevuta dalla retina corregga in automatico la sua curvatura, e che quindi, se l'immagine che mi arriva ha la stessa curvatura della retina, la correzione sistematica me la farà apparire curva. Ma magari qualche punto in questo ragionamento non fila come dovrebbe.
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Il ragionamento in effetti non fa una piega!

Il campo visivo dell'occhio è ampio e viene messa a fuoco solo la parte centrale, se devo osservare quello che non è al centro sposto lo sguardo per portarlo al centro, l'immagine fotografica deve essere contemporaneamente a fuoco sia al centro che agli estremi.

Consideriamo che il nostro occhio ha la possibilità di variare la sua lunghezza focale aumentando o riducendo la curvatura del cristallino e, grazie all'iride, la possibiità di aumentare o ridurre la profondità di campo oltre alla regolazione della luminosità, è quindi un sistema ottico completo, l'oculare è un aggiuntivo che va a sovrapporsi e modificare quello umano, il risultato è diverso dal sistema fotografico che è una semplice proiezione.

Inoltre il cervello elabora una buona parte dei dati, riusciamo a capire la forma di un oggetto variando la messa a fuoco, in pratica esegue degli stacks molto sofisticati memorizzando i vari piani di volta in volta a fuoco.

Spero di non aver detto delle idiozie

Enotriaaaaaaaa............
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Max Fritz
(2012-08-07, 16:21)Guido Gherlenda Ha scritto: Visto che un’immagine vale più di mille parole posto un’immagine che compara ottiche acro e apo o fluorite.

Bellissima comparazione, ben preparata e ben fatta.

Complimenti e molte grazie per il tuo impegno. :-)
Andrea

URL: http://spazioinwind.libero.it/andrea_bosi/index.htm

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