Астрономия и микроскопия

Есть у меня черный Цейсс, условно "усложненный прародитель МБИ-3", так вот у него супертонкая регулировка фокуса микрометрическим винтом. На объективе 10х крутишь-крутишь и зрительно почти не меняется фокус, на 20х уже заметно. Он изначально хорошо работал, поэтому механизм микрофокуса не вскрывал и чем отличается устройство от классики - не знаю. Только сейчас догадался посмотреть шкалу на барабане - там указано Intervall=0,001mm
А были ли советские с таким мелким шагом, или все 0,002мм и более (Биолам)?
И вопрос фотографам - для технологии стекинга такой шаг дает реальное преимущество перед 0,002мм?

Если увеличение объектива 40х и больше, то даёт.
Можно "по полделения (= 0,5 мкм)" шаг делать, тогда будет ещё лучше.
Кстати, толщина человеческого волоса (диаметр) = 50 мкм.

1. Не совсем так. Толщина человеческого волоса имеет разброс от примерно 50мкм до примерно 110 мкм.))
Поэтому, в качестве "эталона" для масштаба на фото, волос и не годится - точность получается с разбросом более, чем в два раза))

Недавно как раз делал замеры волос для ННТ тестов опасных бритв (классический тест на рез волоса на дистанции от точки удержания и на чистоту среза, упоминаемый как в исторических источниках как минимум со второй половины 19-го в., так и в спец. литературе, в т.ч. в начале 20 в. и по наше время включительно, только уже с более тонкими градациями теста) - у жены разброс толщины волос на голове, оказался от 60 до 90мкм. примерно. У меня - от примерно 70 до 110. Измерения делались свежекалиброванным вот таким ручным микрометром СССР:

Vintage Micrometer. HDR
Кстати - отличный инструмент!

В общем, даже в рамках одной этнической группы разброс толщин волос, и то, только на голове (исключая при том даже бороду, брови и усы) весьма велик, а если взять ещё и шире - то разброс ещё больше и строение волоса даже немного отличается.

2. Совсем не так. Некоторое преимущество более мелкая шкала при фото на очень ограниченном количестве объективов даст, если вообще даст. Прикиньте сами в цифрах:

Например - Митутойо М План Апо 20х0.42 - заявленная паспортная ГРИП - 1,6мкм. - она половинная указывается - от наиболее резкого "центра" глубины РИП и далее, в зафокальную область, и не учитывает "переднюю" часть ГРИП в предфокальной плоскости, актуальную для визуала - по крайней мере серьёзные фирмы указывают именно такую "половинную", именно с учётом специфики микрофотосъёмки. Ну вот даже с ним, мне бы разметка шкалы по 1мкм., оказалась бы велика - никто ведь не гарантирует, что хотя бы чутка рельефный объект, будет столь регулярен по перепадам рельефа и положении критически важных "точек", что можно будет делать минимальный шаг фокусировки для стэка (перекрытие зон ГРИП минимум 25%) - всегда для подстраховки опытные люди берут его мельче минимального.

Ну и всё равно я на шкалу редко смотрю - ориентирование идёт по экрану камеры, при необходимости с его собственным увеличением и, при необходимости, с фокус-пикингом или другим каким способом "помощи ручной фокусировки". Практика показывает, что это точнее, и часто, на сложных объектах, так лучше сшивается потом, нежели если делать "одинаково, в соответствии с шагом расчёта", который ещё и надобно рассчитать правильно хотя бы примерно, а потом, для гарантии, ещё немного уменьшить.

При 40х0.65 же, 1мкм. разметка шкалы будет уже явно велика для съёмки стэков, там уже нужны шаги "сильно субмикронные", и сильно мельче, чем 0,5мкм. Даже при апертуре только 0,55 - уже ГРИП порядка 0,9мкм. (опять-таки, половинная, указываемая производителем с расчётом на микрофото) и требуются уже очень маленькие шаги, при которых что 1мкм. разметка, что 2 - совсем не принципиально.

А сильно более апертуристые объективы- например, мой полу-апо So Optics LU Plan Fluor 50х0.80 - имеет ГРИП паспортную 0,4мкм., и шаги при стэкинге требуются совсем ничтожные, но при том, сохраняется правило, что зоны ГРИП от кадра к кадру, должны пересекаться как минимум на 25%. А лучше больше, и чем тоньше ГРИП, тем это лучше. Вот и прикидывайте, какой сдвиг минимально нужен при каких апертурах теоретически, а какой практически, при мало-мальски сложном объекте съёмки, и оба они окажутся принципиально мельче разметки 1мкм. и даже 0,5 мкм., в большинстве случаев съёмки с микроскопными объективами
При объективах с почти предельными апертурами, под 0.9 - 1,25 - 1.30 - тем более нужен настолько малый шаг, что и разметка микровинта по 0,5мкм. будет сильно грубоватой.

При таком раскладе, лично мне неважно, как размечен микровинт - мне важнее другое свойство микровинта моего штатива МББ-1А - то, что можно очень точно мелко делать шаг, крутя рукоятки микровинта в противоположных направлениях одновременно, но чуть по-разному.

На шкалу микрометра я смотрю только если мне нужно клеить панорамы, в т.ч. из стэков, и тогда я изначально себе записываю крайние точки начала и конца стэков, основываясь на шкале, делая в т.ч. запасные снимки до "целого" совпадения делений, иногда. Вот тут шкала оказывается удобной и востребованной. Но опять-таки, разметки по 2мкм. - совершенно достаточно.

Ну а для объективов сильно слабее -порядка 10х0.28 - у того же Митутойо заявлена ГРИП 3,5мкм. - ну вот тут наверное 1мкм. бы разметка могла пригодится, наконец-то. Что, к слову, сильно хуже, чем то, как разметка 2мкм., годится для единичных стэков с объективом 5х0.14 с его ГРИП аж в целых 14мкм.

Т.е. в целом - что разметка 2мкм., что 1мкм. - одинаково неудобно для подавляющего большинства микроскопных объективов, в плане использования ориентиром для грамотного стэкинга.

Лично мне, по большей части совсем не важно, если бы шкала была, скажем, размечена что по 1мкм, что хоть по 3мкм. - куда важнее качество самого микровинта, пределы "мёртвого хода" его и возможность/невозможность крутить "разнонаправленно" для тончайшей подстройки.

Ну а кто снимает с автоматизированными системами для стэкинга - им тем более не важно - шаг рассчитывают и задают его помимо кручения ручек. Задание начальной и конечной точки для начала и завершения стэка - тоже можно там зафиксировать и повторить.

Бывает и гораздо толще, я видел.

Разумеется, бывает. В ракурсе ответа на тот пост, я упомянул только обычный средний разброс. И так многословно получилось)

Давайте уточним, я так понимаю, что дело не буквально в шкале, а условно говоря в "передаточных числах" шестеренок в механизме микровинта. Для одного и того же перемещения столика нужно сделать разное число оборотов ручки физически. И, наоборот, поворот ручки на один и тот же угол вызывает разное (в два раза) перемещение столика. Ну, вернее в данном случае не столик движется, а гусак штатива.
В ощущениях это выглядит как растянутая более плавная фокусировка.
И насчет вопроса про 0,001мм в советских микроскопах - было? У МББ-1 вижу "по паспорту" 0,002мм

Просто тогда стекинга не было, а для визуала с любыми объетивами шаг 2 мкм даже малость избыточен. Если для того де перемещения надо в два раза больше оборотов делать крутить то, во-первых, больше устанешь, а во-вторых, потратишь больше времени (а живой объект и уплыть может). Так что решение советских конструкторов малость повысить передачу по сранению с копируемым прототипом - здравое.

Не знаю, может кто более опытный подскажет.
А вы считаете, что там именно другие "передаточные числа", а не просто хорошо отлаженный "обычный" механизм, но с более мелкой градуировкой?
У МББ-1А - да, 2мкм.
Недостаток "длины хода" обычно решают одеванием на рукоятку микрометрического винта "диска" существенно большего диаметра - на МББ так пробовал одевать с внешним диаметром 40мм. (и есть ещё запас некоторый), но потом как-то перестал этим пользоваться.. Надо будет снова попробовать с наиболее сильными объективами, хотя рука уже так привыкла к нужному движению на штатной рукоятке.. Сама-то плавность хода винта устраивает полностью.

Согласен. Ну и не только советских - шаг 2мкм. - типичный и у западных микровинтов.
Наверное, 1мкм. с соответственным "передаточным числом" имеет смысл в некоторых областях и с некоторыми объектами, но, видимо, не в более-менее широким тиражом производящихся на протяжении 20в. микроскопах, пусть даже и классом выше "рутинного".
Кроме того, возможно, тут имели место соображения экономического характера, надёжности и ремонтопригодности механизма в долгосрочной перспективе.
Ну и надо отметить, что кое-что, что немцы делали, оказалось "слишком хорошим" для своего времени- достаточно вспомнить уже сравнительно недавнее прошлое - серию бесконечных GF-планов и план-апо, не требующих компенсации и с широчайшим полем, и "куда всё это потом девалось и до чего деградировало"....

Да, у меня есть много с чем другим сравнить)) И сразу обратил внимание на плавный "длинный" микрофокус. Потом догадался посмотреть на шкалу, я ею никогда не пользуюсь, а там указан шаг в 0,001мм.

Спасибо, интересно!

А , кстати, какой шаг при фотографировании со стекингом оптимален при съёмке кристаллов микросхем? В качестве объектива используется микропланар 40 или ЛОМО 4,7П

_________________
МБИ-15.

А что, микросхемы в этом плане чем-то принципиально отличаются от прочих физических тел?

Микрпланар в разных масштабах может работать, плюс еще с разными диафрагмами, так что единственного ответа в данном случае быть не может. Для ЛОМО 4,7х, полагаю, где-то в районе 6-10 мкм, П или не П не суть важно, лучше б апертуру указали.

В самом общем смысле - не особо отличается. По частностям - да, нюансы есть.
Именно - не может быть единственного ответа. И даже с Ломо 4,7х0.11, не только с микропланаром.

Ломо 4,7 П - это версия 3,7х0.11 обычного, только поляризационная и под тубус 190мм. - апертура у него такая же - 0.11

Его можно использовать в широком диапазоне длин тубусов - для этой оптической схемы в измерительных микроскопах подразумевалась регулировка тубуса от 130 до 190мм. Больше 190 - тоже слегка можно, чтобы лучше и ровнее покрыть края кадра.



Давайте разберёмся подробно, почему нет такого оптимального шага на все случаи жизни.

Шероховатость, её характер, топография кристаллов микросхем, их размер, требуемый масштаб съёмки и разрешение, необходимое для передачи деталей этих объектов - не одинаковы

Надо понимать, что ГРИП зависит и от _масштаба_ съёмки, а не только от разрешающей способности объектива. Это ключевой аспект, который нагляден при расчёте эффективной диафрагмы фотосистемы с точки зрения матрицы камеры. Вы ведь знаете, что чем сильнее зажимаете диафрагму, тем у вас больше ГРИП? Но и что "зажатие" диафрагмы, на дифракционно ограниченной оптике, разумеется, неизбежно снижает разрешение. Посчитайте с вашим масштабом съёмки, какая у вас эффективная (т.е. реально работающая) получается диафрагма, как её видит матрица камеры - формула проста: Эффективное число f — это масштаб съёмки /(2*NA). Посчитаем, скажем, для 4,7х0.11 при его расчётном положении, т.е. при тубусе 190, дающим масштаб съёмки 4,7:1 - выходит, что снимаем с диафрагмой 4,7/(2*0.11) = 21,36. А теперь, например, посчитаем, как она изменится, если снять с масштабом 3,7 - т.е. как этот же объектив работает в расчётной версии своей под тубус 160мм.: 3,7/(2*0,11) = 16,8. Разумеется, что при таком раскладе, у вас неизбежно, хотя бы чуть-чуть, изменится ГРИП - просто по законам физики и оптики в этой вселенной - она не может быть одинаковой, при условии одинаковой числовой апертуры "на объекте съёмки", при _изменении_ эффективного относительного отверстия системы. Ещё у вас неизбежно изменится и семплирование матрицей картинки, построенной объективом, как и степень заметности дифракционного "смягчения"/"размытия" в изображении, но это уже немного другая история.

Кроме того, ГРИП зависит от того, насколько вы _реализовали_ числовую апертуру объектива - т.е. разрешающую способность.
Если вы "зарезали" её тем или иным способом при настройке освещения, то ГРИП у вас вырастет, а разрешение снизится.

Многие микросхемы таким объективом можно спокойно снимать вообще одним кадром. Иногда стэкинг нужен только потому, что не удаётся идеально выровнять плоскость микросхемы относительно плоскости кадра или сам кристалл кривоват (это кажется неожиданным, но тем не менее, это встречается - видимо, для довольно крупной топографии, допуски на плоскостность кристаллов довольно "демократичные").

Нередко, даже при апертуре повыше - скажем, с объективом 5х0.14, при которой ГРИП, разумеется, тоньше, чем при 0.11, тоже достаточно одного кадра - как, например, тут:
Silicon chip К565РУ3 under a microscope. Micropanorama.

Точнее, тут 4 кадра в панораме, но составлена панорама из одиночных кадров без стэкинга. Т.е. шероховатость рельефа конкретной микросхемы, влезла целиком в ГРИП объектива, применённого в расчётном его масштабе съёмки.

Или вот тут - тоже панорама из двух одиночных кадров без стэкинга, но здесь апертура была несколько "зарезана" диафрагмированием осветителя - поэтому разрешение не предельное для данного объектива, но всё, что мне было нужно - он вроде бы разрешил, зато удалось снять без стэка:
Silicon micro chip M27C64A12F1


Так что надо понимать, что нет единого рецепта, какой-то одной "уникальной цифры для шага", даже когда у вас вроде бы один "тип объекта съёмки" - у них будут свои особенности - разная шероховатость, разная мелкость деталей, которые надо разрешить (если они очень крупны, то можно вообще очень сильно "зарезать" апертуру и при том увидеть всё, что нужно, в объекте - например, как вот тут - https://www.flickr.com/photos/oldtor/52 ... 4351497464 )

А если вы к тому же используете немного разный масштаб с одним и тем же объективом, корректируете настройки освещения и пр., то количество переменных ещё возрастает.
Так что к таким моментам надо подходить чисто практически, исходя из конкретной фотографической ситуации. Да, непросто. Но никто и "не обещал", что это будет просто, если стремиться к качественному результату.

Мдя..
Сколько нам открытий чудных...
Про зависимость разрешения и ГРИП от диафрагмы я знал, конечно, и поэтому, всегда стараюсь открывать "поширше" , чтобы в разрешении не потерять, потому что стекингом пользуюсь. У меня возникло подозрение, что шаг великоват, но Вы это подозрение успешно опровергли. Просто всё получается фотографировать. Кроме микросхем.

_________________
МБИ-15.