Einleitung
Einführung in  
 Kompaktkameras
Technische Grundlagen
Vorteile der 
 Digitalfotografie
Schwarz-Weiss- 
 Digitalfotografie
Praktischer Einsatz  
 von Kompaktkameras
Erprobte Modelle
Bewertung von 
 Kompaktkameras
Einführung in  
 Spiegelreflexkameras
Vor- u. Nachteile v. 
 Spiegelreflexkameras
Adaptation von  
 Spiegelreflexkameras
Erprobung von  
 Spiegelreflexkameras
Bewertung von  
 Spiegelreflexkameras
Verwendung von  
 Elektronenblitzgeräten
Empfehlungen zur  
 Auswahl einer Kamera
Einführung in 
 Stacking-Software
Optische Steigerung 
 der Tiefenschärfe
Funktionsweise von 
 Stacking-Software
Erprobte Programme
Ergebnisse der  
 Software-Tests
Bewertung der  
 Stacking-Software
Einführung in  
 Astro-Filter
Getestete Astro-Filter
Ergebnisse  
 der Filtertests
Bewertung  
 der Astro-Filter
Einführung in  
 Ringartefakte
Beschreibung der 
 Ringartefakte
Physikalische Aspekte  
 von Ringartefakten
Schlussfolgerungen  
 über Ringartefakte
Großflächige Objekte
Literatur,  
 Quellennachweis
Eigene Publikationen 
 zur Mikroskopie
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Impressum, Kontakt
Großflächige Objekte

In bestimmten Anwendungsbereichen der Mikroskopie kann von Interesse sein, relativ großflächige Objekte “in toto” zu präparieren und ggf. ohne Anschnitte in Gesamtansichten zu fotografieren. So kann sich beispielsweise in der Embryologie, Histologie, Histopathologie und Biologie die Aufgabe stellen, in großflächigen Schnitten den Gesamtaufbau eines Organismus oder Organs zu zeigen oder die Gesamt-Topografie einer pathologischen Veränderung zu demonstrieren. Schon unter didaktischen Aspekten erscheint wünschenswert, bei Bedarf  Komplettansichten solcher Präparate in Fotos zu dokumentieren.

In der üblichen Mikrofotografie stößt dieses Bemühen oftmals schnell an Grenzen, wenn die kleinste realisierbare Vergrößerung immer noch zu hoch liegt, so dass nur Ausschnittsansichten des jeweiligen Präparates fotografierbar sind. Diese Situation kann sich je nach Objektgröße gleichermaßen bei Verwendung von Labormikroskopen und Stereomikroskopen stellen; die hier vorgestellten technischen Lösungen sind in beiden Anwendungsereichen einsetzbar.

Digitale Aufnahme- und Bildverarbeitungstechniken sind auch bei diesen Problemstellungen hilfreich, weshalb im folgenden einige praktisch erprobte Lösungsmöglichkeiten vorgestellt werden sollen.

 

Lösung Nr. 1: Digitale Direktaufnahme mit einer Kompaktkamera:

Digitale Kompaktkameras verfügen in vielen Fällen über Makrofunktionen, welche Aufnahmen aus extrem nahen Betrachtungsabständen ermöglichen. Je kleiner die Chipfläche der betreffenden Digitalkamera, desto größer ist die erhältliche Tiefenschärfe. Unter diesem Aspekt kann gerade im Bereich extremer Nahaufnahmen von Vorteil sein, mit relativ kleinen Sensoren zu arbeiten.

Mit guten Ergebnissen kann die schon an anderer Stelle erwähnte Casio-Kompaktkamera Exilim EX-Z 110 auch für diesen Zweck eingesetzt werden. Wenn das Präparat gegen einen neutral hellen Untergrund gehalten wird, z.B. eine Milchglasscheibe oder homogen bedeckten Himmel, kann mit dieser Kamera sogar aus freier Hand exakt fokussiert und ausgelöst werden. Sollte die Ebene des Präparates infolge leichter Verkantungen nicht exakt parallel zur Chipebene verlaufen, entstehen auf Grund des hohen Auflösungsvermögens in aller Regel keine störenden Unschärfen.

Die folgende Abbildung zeigt eine mit dieser Kamera aus freier Hand erstellte Übersichtsaufnahme eines großflächigen histologischen Schnittes durch einen Mausembryo. Das Präparat war zu diesem Zweck mit Tesafilm an eine sauber gewischte klare Fensterscheibe geklebt worden und wurde gegen einen neutral grau bedeckten Himmel fotografiert. Dies ist sicherlich die einfachste und preiswerteste Realisationsmöglichkeit, wenn solche Übersichtsaufnahmen nur gelegentlich erstellt werden sollen.
 

Mausembryo, Länge über alles: 2,4 cm, Freihandaufnahme mit Casio Exilim EX-Z 110

 

Lösung Nr. 2: Digitale Aufnahme mit Dia-Reproduktionsapparat:

Schon zu Zeiten der analogen Fotografie waren verschiedene Konstruktionen entwickelt worden, um von Kleinbilddias Reproduktionen anfertigen zu können. Besonders einfach und handlich zu bedienen sind Reproduktionsvorsätze, welche an die Filterfassung eines Makro-Objektivs geschraubt werden. Die folgende Abbildung zeigt als Beispiel einen Adapter zur Dia-Reproduktion von Hama. Dieser besteht aus einer transparenten, farbneutralen Milchglas-Scheibe, hinter welcher das gerahmte Dia eingeschoben und über eine Klemmfassung gehalten wird. Montiert ist dieser Diahalter an einer arretierbaren, um 360° drehbaren Ringkombination mit variablem Ausschub, so dass die Distanz und Ausrichtung des Dias zum Objektiv veränderbar sind. Das gegenüberliegende Ende ist mit einem 55mm-Außengewinde versehen; hierüber erfolgt die Einschraubung des Gerätes in die Filterfassung eines Makro-Objektivs.


Hama-Reprovorsatz, Mattglas-Scheibe mit Dia-Einschub links, Schraubgewinde E 55 rechts

 

Bestens bewährt hat sich als Objektiv das Leica Macro-Elmarit-R 1:2,8/60 mm in Kombination mit digitalen Spiegelreflexkameras der Canon EOS-Serie (z.B. EOS 350 D, 400 D, EOS 20 D, 30 D). Mit Hilfe eines Novoflex-Adapters EOS/LER kann das Leica-Objektiv exakt am Bajonett der Canon-Kamera montiert werden. Bezogen auf die Fläche eines Kleinbildfilms (24 x 36 mm) kann bei maximaler Naheinstellung dieses Objektivs (Vergrößerungsmaßstab 1:1) auf dem APS-Chip eine Fläche von etwa 15 x 22,5 mm formatfüllend erfasst werden.

Anstelle eines gerahmten Dias kann in gleicher Weise ein gläserner Objektträger in den Diahalter eingeführt werden. Ggf. kann vorteilhaft sein, den Objektträger zuvor mit Tesaband an einem leeren Kunststoff-Diarahmen zu befestigen und das so präparierte Rähmchen mitsamt Präparat in dem Diahalter zu platzieren.

Über den Kamerasucher kann das Bild recht exakt fokussiert werden. Die Fokussiergenauigkeit kann noch gesteigert werden, wenn als Einstellhilfe ein Suchervorsatz verwendet wird, welcher eine Vergrößerung des Sucherbildes erlaubt (z.B. Canon Winkelsucher mit Vergrößerungsfaktor 2,5 x).

Da Präparat und Kamera in einer starren Konstruktion fest miteinander verbunden sind, kann bei allen Belichtungszeiten aus freier Hand absolut verwackelungsfrei ausgelöst werden. Der Reproduktionsvorsatz kann je nach gewünschter Farbtemperatur wahlweise gegen den Himmel oder eine Kunstlichtquelle ausgerichtet werden.

Als Alternative zu dem beschriebenen Hama-Adapter können selbstverständlich auch diverse sonstige Konstruktionen mit gleichem Erfolg verwendet werden, welche geeignet sind, von Kleinbilddias qualitativ hochwertige Reproduktionen zu erstellen. Im diesem Kontext seien zwei Beschreibungen für Selbstbau-Konstruktionen erwähnt, die von einem anderen Autor in der Zeitschrift “Mikrokosmos” vorgestellt wurden (Steinkohl, 2007).

Die folgende Abbildung zeigt eine Aufnahme des zuvor bereits präsentierten Mausembryos, aufgenommen mit dem Hama-Reproduktionsvorsatz und dem erwähnten Leica-Makroobjektiv an einer Canon EOS 20 D. Erwartungsgemäß sind Schärfe und Auflösung bei dieser Realisation im direkten Vergleich höher als im Falle einer Freihandaufnahme mit einer digitalen Kompaktkamera, andererseits erscheint bemerkenswert, wie gut die Kompaktkamera in dieser extremen Aufnahmesituation dennoch das Bild zeichnet.


Mausembryo, Länge über alles: 2,4 cm, Makroaufnahme mit Hama-Reprovorsatz,
Leica Macro-Elmarit-R 60mm, Canon EOS 20 D

 

Lösung Nr. 3: Software-gestützte Rekonstruktionen von “Panorama-Ansichten”:

Sofern keine Einrichtung zur Reproduktion von Dias bzw. transparenten Präparaten zur Verfügung steht, kann ein großflächiges Objekt auch mit einem schwach vergrößernden Mikroskop-Objektiv in mehreren Teilansichten aufgearbeitet werden. Hierzu kann ein herkömmliches mikroskopisches Lupenobjektiv für Übersichtsvergrößerungen, z.B. von 2,5 oder 3,5 facher Eigenvergrößerung, verwendet werden. Grundsätzlich muss das Objekt mit einem solchen Objektiv nach einem vorgegebenen Schema in x-y-Richtung lückenlos gescannt werden. Die mikroskopischen Einzelaufnahmen sind so zu erstellen, dass sich die Randpartien aufeinanderfolgender bzw. einander angrenzender Teilansichten überschneiden, d.h. exakt übereinstimmen.

In einem separaten Schritt können die so erstellten Teilansichten mittels geeigneter Software zu einer Gesamtansicht zusammengefügt werden. Hierbei bringt die Software die identischen Randpartien der jeweils aufeinanderfolgenden Teilansichten zur Übereinstimmung. Vereinfacht betrachtet, wird folglich aus einem Mosaik mehrerer Einzelaufnahmen eine Gesamtansicht erstellt. Als gut geeignet hat sich die auch im Bereich der Panorama-Fotografie geläufige Software “PhotoStitch” erwiesen.

Aus der Arbeitsweise dieser Software ergibt sich, dass die Dateigröße des rekonstruierten Gesamtbildes näherungsweise der Summe aller Einzelbilder entspricht. In der Regel sind von der Summe der Einzelbildgrößen etwa 10 % zu subtrahieren, welche den randständigen Bildüberschneidungen entsprechen. Werden beispielsweise 10 Aufnahmen zu je 3 MB / 6 Megapixeln zusammengefügt, resultiert eine Gesamtansicht von etwa 27 MB / 54 Megapixeln. Daher ist in den meisten Fällen ratsam, die rekonstruierte Gesamtansicht mit geeigneter Bildbearbeitungssoftware auf ein übliches Größenmaß zu komprimieren. Andererseits liegt die Auflösung einer solchen unkomprimierten Gesamtansicht um Potenzen höher als diejenige einer konventionell erstellten Einzelaufnahme, welche ein identisches Übersichtsbild des Objektes zeigt.

In praktischer Hinsicht ist für die Brauchbarkeit des Rekonstruktionsergebnisses von ausschlaggebender Wichtigkeit, dass alle Einzelbilder möglichst identisch belichtet sind. Schon bei relativ geringen Belichtungsabweichungen können die Einzelaufnahmen ansonsten als “Patchwork” in der Gesamtansicht erkennbar werden. Sofern die Einzelaufnahmen Abweichungen der Hintergrundhelligkeit erkennen lassen, empfiehlt es sich, die Helligkeit der Einzelaufnahmen im Vorfeld mittels Bildbearbeitungssoftware manuell  anzugleichen und erst hernach die Bildrekonstruktion mit PhotoStitch zu starten.

Sollte die rekonstruierte Gesamtansicht dennoch regionäre Helligkeitsunterschiede zeigen, können diese wiederum unter Zuhilfenahme üblicher Bildbearbeitungssoftware beseitigt oder zumindest abgeschwächt werden. Bewährt haben sich zu diesem Zweck die Funktionen der Schattenaufhellung sowie der umschriebenen Aufhellung oder Abdunkelung von Bildpartien.

Die folgende Bildserie zeigt exemplarisch den Scan durch einen Querschnitt des menschlichen Auges mit nachfolgender Rekonstruktion am Beispiel der Software PhotoStitch. Zusammengefügt wurden insgesamt neun Einzelbilder mit Teilansichten. Die Einzelbilder wurden mit einem 1 x vergrößernden abblendbaren Spezialobjektiv (Leitz Plan 1 / 0.04) unter Verwendung eines systemkonformen Weitfeld-Kondensors bei Okularvergrößerung 6,5 fach im Hellfeld aufgenommen. Das pro Einzelbild fotografierbare Objektfeld lag bei etwa 2,1 x 1,5 cm.


Arbeitsfläche der Software PhotoStitch,
Arrangement der insgesamt neun erstellten Teilansichten

 

Fertige Rekonstruktion der Gesamtansicht
(Länge des Originalobjektes: 2,6 cm)

 

 Manuell nachgearbeitete Schwarz-Weiß-Ansicht der obigen Rekonstruktion

Copyright: Jörg Piper, 2007