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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Verwendung von Elektronenblitzgeräten

Technische Grundlagen:

Im Unterschied zur analogen Fotografie existiert in der Digitalfotografie keine reflektierende Oberfläche eines fotografischen Films, welche zur automatischen Steuerung der Blitzlichtintensität (herkömmliche TTL-Blitzbelichtungsmessung) genutzt werden kann.

Nur bei analogen Kameras kann während der Blitzlichtaufnahme anhand von Lichtreflexionen an der Filmoberfläche kameraseitig in Echtzeit erfasst werden, wann die Belichtung hinreichend ist. In diesem Fall stoppt die analoge Kamera die weitere Blitzbelichtung.

Bei Digitalkameras ist der anstelle des Films verwendete Chip nicht hinreichend geeignet, Reflexionen zur Blitzlichtmessung zu detektieren, da die Chipoberfläche wesentlich weniger reflektierend als eine Filmoberfläche ist.

Übereinstimmend vollzieht sich die TTL-Blitzlichtmessung bei Digitalkameras daher nach einem anderen Prinzip: Wenn die Kamera ausgelöst wird, gibt sie zunächst einen Vorblitz ab, welcher der Messung der Objekthelligkeit dient. Die eigentliche Blitzlichtaufnahme wird Sekundenbruchteile später durch nochmaliges Zünden des Blitzes realisiert. Die Intensität dieses zweiten Hauptblitzimpulses richtet sich nach den Helligkeitsmessungen, welche die Kamera aus dem zuvor abgegebenen Vorblitz ableiten konnte.

Schon von anderen Autoren wurde durch umfangreiche Testungen ermittelt, dass die TTL-Blitzlichtmessung mit Vorblitz bei vielen Digitalkameras an einem Mikroskop nicht zuverlässig arbeitet (z.B. Schubert, 2003). Schubert erwähnte im Jahr 2003 nur zwei Digitalkameras, deren TTL-Blitzlichtmessung bei Verwendung am Mikroskop zu  brauchbaren Ergebnissen führte, wenn mit einem systemkonformen TTL-Blitz gearbeitet wurde (Finepix S2 Pro von Fuji und Pentax istDS).

Unabhängig von der Art der verwendeten Kamera lassen sich hingegen zuverlässige Ergebnisse bei mikroskopischen Blitzlichtaufnahmen durch manuelle Steuerung der Blitzlicht-Intensität erreichen. Diese Methode war schon zur Zeit der analogen Fotografie im Bereich der Mikroskopie etabliert.

Andererseits existieren durchaus auch Möglichkeiten, bei geeigneten Kameras mit systemkonformen Blitzgeräten eine brauchbare TTL-Blitzlichtmessung zu realisieren.

Daher soll auf beide Varianten der Blitzlichtfotografie eingegangen werden.

 

Manuelle Blitzlichtsteuerung:

Bei diesem Verfahren wird zunächst unter maximal heller konventioneller Beleuchtung ermittelt, welche Belichtungszeit für eine konventionell belichtete Mikroaufnahme erforderlich wäre. Diese Belichtungszeit wird über eine Eichserie einer korrespondierenden Blitzbelichtungsintensität zugeordnet. Die Helligkeit bzw. Intensität des Blitzlichtes kann bei konstanter Blitzleuchtstärke mittels Graufilterkombinationen variiert werden, die in Stufen von einer halben Blende über einen weiten Belichtungsbereich eine dosierte Steuerung der Lichtmenge ermöglichen. Grundsätzlich kann alternativ auch der Blitz selbst auf entsprechende Teilleistungsstufen geschaltet werden, wenn dies geräteseitig möglich ist. Detaillierte Darstellungen der manuellen Blitzlichtmethode finden sich in zahlreichen Quellen (z.B. Henkel 2006).

Bei einer manuellen Blitzlichtsteuerung können letztlich beliebige Blitzgeräte verwendet werden, wenn diese von der Kamera über ein Adapterkabel (Synchronkabel) entfesselt gezündet werden können und das mikroskopische Bild reflexfrei ausleuchten.

Nach eigener Erfahrung äußert problematisch ist eine Direktmontage von einem oder mehreren Blitzgeräten unterhalb des Kondensors, unmittelbar über dem Lichtaustritt im Fuß des Mikroskopes, dies auch, wenn mehrere kleindimensionierte Einzelblitze in ringblitzähnlicher Formation um die Lichtaustrittsöffnung des Mikroskopfußes platziert werden. Bei solchen Behelfskonstruktionen kommt es sehr häufig zu störenden Reflexionen des Blitzlichtes an Linsenelementen des Kondensors, welche sich in das mikroskopische Bild projizieren. Weiterhin kann bei einer solchen Anordnung keine Köhlersche Beleuchtung realisiert werden.

Eine exakte Führung des Blitzlichtes lässt sich hingegen gut gewährleisten, wenn ein Mikroskopstativ mit externer Ansatzleuchte zur Verfügung steht. In diesem Fall kann anstelle der Ansatzleuchte ein Spiegelkasten am Fuß des Mikroskopes montiert werden, der sowohl die Ansatzleuchte als auch einen geeigneten Elektronenblitz aufnimmt. Auch diese Methode war schon zu Zeiten der analogen Mikrofotografie von einigen Herstellern so realisiert worden (Beispiel: Leitz / Leica Mikroblitzeinrichtung).

Die folgenden Abbildungen zeigen den Spiegelkasten der Leitz / Leica Mikroblitzeinrichtung und eine Konstruktionsskizze des Herstellers (Quelle: Anleitung Mikroblitzeinrichtung, Ernst Leitz Wetzlar GmbH, 1966).
 

                                                           Leitz / Leica Mikroblitzeinrichtung
                       1 = Bajonettanschluss zur Adaptation an den Fuß des Mikroskopes
                       2 = Anschluss zur Adaptation der Lichtquelle (Ansatzleuchte, Lampenhaus)
                       3 = Anschlussstutzen zur Adaptation eines Elektronenblitzgerätes
                       4 = Schieber zur Variierung des Strahlenganges
                             Stellung 1: 100 % Beleuchtungslicht, 0 % Blitzlicht
                             Stellung 2: 100 % Blitzlicht, 25 % Beleuchtungslicht)

 


Der Spiegelkasten der Mikroblitz-Einrichtung besteht aus einem teildurchlässigen Spiegel (2) mit Strahlenteiler (3). Je nach Position des Strahlenteilers gelangen entweder 100 % des Beleuchtungslichtes in den Strahlengang, oder bei gleichzeitiger Freigabe des Blitzlichtes noch 25 % des ursprünglichen Beleuchtungslichtes. Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, dass ein bewegtes Objekt auch nach Freigabe des Blitzlicht-Strahlenganges vom Beobachter weiter verfolgt und bedarfsweise in der Schärfe nachfokussiert werden kann, ehe die Blitzlichtaufnahme ausgelöst wird.

Mit dieser Konstruktion liegen sehr positive eigene Erfahrungen vor, auch im Hinblick auf digitale Mikrofotografie. An den vorhandenen Spiegelkasten wurde ein einfaches Klein-Blitzgerät mit klein dimensioniertem Reflektor und Leitzahl 18 montiert. Die Zündung des Blitzgerätes wurde über ein herkömmliches Synchronkabel realisiert, welches mit dem Mittenkontakt des kameraseitigen Blitzfußes über einen handelsüblichen Adapter verbunden wird. Die Blitzlichtintensität konnte mittels eines Leitz/Leica-Graufiltersets in Schritten von einer halben Blende über einen weiten Verstellbereich variiert werden (siehe untenstehende Abbildung). Die Filter werden jeweils einzeln oder in Kombination auf die Lichtaustrittsöffnung des Mikroskopfußes gelegt, ehe der Blitz gezündet wird.
 

 

Bei Auswahl eines geeigneten Blitzgerätes ist darauf zu achten, dass möglichst kleine Reflektoren zur Verfügung stehen, die ein möglichst ideal gebündeltes Licht aussenden. Die Reflektorgröße sollte bei etwa 3 x 4 cm liegen. Das betreffende Blitzgerät kann an dem vorerwähnten Spiegelkasten montiert werden. Über handelsübliche Blitzsynchronkabel kann das Gerät von der Digitalkamera ausgelöst werden, wenn diese über einen Blitzkontakt zum Anschluss externer Blitzgeräte verfügt.

Die Homogenität der Ausleuchtung kann in Abhängigkeit verschiedener veränderbarer Parameter variiert bzw. optimiert werden: Abstand des Blitzgerätes zum Anschluss-Stutzen des Mikroskopes bzw. Spiegelkastens, Stellung des Zoom-Reflektors (falls das Gerät über einen Zoom-Reflektor verfügt), Verwendung einer Weitwinkel-Streuscheibe oder eines weißen Papierblattes als “Diffusor”, Auflegen einer Streuscheibe auf den Lichtaustritt des Mikroskopes, Verstellen der Kollektorlinse 4 im Spiegelkasten (vgl. obige Konstruktionsskizze).

Für übliche mikroskopische Beobachtungen im biologisch-medizinischen Bereich sind Blitzlicht-Leitzahlen in einer Größenordnung von 18 – 20 völlig ausreichend. Diese Blitzlichtstärken genügen, um auch bei hoher Vergrößerung im Hellfeld, Dunkelfeld oder Phasenkontrast bei niedrigen bis mittleren ISO-Werten korrekt belichtete Aufnahmen zu erreichen.

Etwaige Verwacklungsunschärfen werden mit Hilfe des Blitzlichtes dann unterbunden, wenn die Belichtungszeit des Blitzgerätes hinreichend kurz ist. Da die Belichtungszeiten von Elektronenblitzgeräten durchaus schwanken können, hilft hier ggf. nur ein konkretes Testen eines bestimmten Gerätes. Zusätzlich lassen sich Rest-Unschärfen vermeiden, wenn die jeweils kürzest mögliche Blitzsynchron-Verschlusszeit verwendet wird und die Zündung des Blitzgerätes auf den zweiten Verschlussvorhang geschaltet wird.

Es soll ausdrücklich erwähnt werden, dass die Bridge-Kamera Olympus Camedia C 7070 noch mit ihrer kürzest möglichen Verschlusszeit von 1/2000-Sekunde ohne Probleme mit jedem handelsüblichen externen Elektronenblitzgerät für die Mikrofotografie synchronisierbar ist. Diese kurze Verschlusszeit sollte jegliche Restunschärfe durch Verwacklungen oder objektseitige Bewegungen ausschließen. Bei den Canon EOS-Digitalspiegelreflex-Kameras liegt bei gleicher Anordnung die kürzest mögliche Verschlusszeit zur störungsfreien Synchronisation des Blitzgerätes bei 1/320-Sekunde. Je nach Dauer des Blitzlichtes erscheinen bei dieser Verschlusszeit in kritischen Situationen noch geringe bewegungsbedingte Restunschärfen möglich.

 

Automatische TTL-Blitzlichtsteuerung:

Mit geeigneten Kompakt- bzw. Bridge-Kameras und einigen Spiegelreflex-Kameras kann trotz der vorerwähnten, von anderen Autoren publizierten Einschränkungen unter bestimmten Voraussetzungen eine zuverlässige TTL-Blitzlichtmessung erreicht werden.

Der Vorteil einer solchen TTL-Blitzlichtsteuerung liegt vor allem in einer wesentlichen Vereinfachung und Beschleunigung der Arbeitsabläufe. Ein vorausgehendes manuelles Messen der Objekthelligkeit, eine Erarbeitung von Eichtabellen, eine Auswahl einer passenden Graufilterkombination und das Auflegen der entsprechenden Graufilter vor Auslösen der Aufnahme entfallen jeweils bei einer direkten TTL-Messung. Folgerichtig können bei TTL-Messung vor allem schnell bewegliche Objekte wesentlich zuverlässiger im Bild festgehalten werden. Die Objekte können jeweils bis zum Zeitpunkt der Auslösung verfolgt und nachfokussiert werden. Bei manueller Blitzbelichtungsmessung ist hingegen nach Auflegen der jeweils erforderlichen Graufilterkombinationen das Bild i. d. R. so abgedunkelt, dass keine weiteren Verfolgungen und Fokussierungen des Objekts bis zur Durchführung der Aufnahme mehr möglich sind.

Wenn eine Kompakt- oder Bridge-Kamera zur Verfügung steht, welche über einen entfesselt betreibbaren TTL-Blitz verfügt (z. B. Olympus Camedia C 7070 mit Original-Blitzadapterkabel und Olympus-Kompaktblitz), kann nach eigener Erfahrung eine TTL-Blitzlichtmessung auch bei Adaptation des Blitzes am Mikroskop realisiert werden, und zwar in allen, auch den manuellen Aufnahmemodi. Diese TTL-Blitzlichtsteuerung funktioniert im Fall der C 7070 auch bei abgeschaltetem Autofocus und manueller Einstellung der kürzestmöglichen Verschlusszeit von 1/2000 Sek..

Zu berücksichtigen ist allerdings, dass eine von der Normalfotografie abweichende Helligkeitsabstimmung bei der C 7070 vorgenommen werden muss. Wenn die Kamera auf ISO 100 eingestellt ist, muss das Blitzgerät auf ISO 400 eingestellt werden; zusätzlich ist ggf. die Blitzbelichtungskorrektur auf – 1 EV einzustellen. Unter dieser Prämisse (ISO-Verschiebung) arbeitet die TTL-Blitzbelichtungsmessung in allen Beleuchtungsarten sehr korrekt.

Bei den digitalen Spiegelreflex-Kameras von Canon (z.B. EOS 350D, EOS 20D) wird die erforderliche Blitzbelichtung durch einen Vorblitz unabhängig von der Aktivierung des Autofokus und auch unabhängig von der Art der adaptierten Optik durchgeführt. Daher kann mit diesen Kameras auch bei Verwendung von Fremdoptiken eine zuverlässige TTL-Blitzlichtmessung realisiert werden, wenn ein systemkonformer Canon-Blitz mit einem hierfür vorgesehenen Canon-TTL-Adapterkabel verwendet wird.

Im Unterschied zu der C 7070 arbeitet die TTL-Blitzbelichtungsmessung von Canon auch ohne ISO-Verschiebung an einem Mikroskop korrekt. Die werksseitige Standard-Synchronzeit von 1/200 Sek. ist für sicher verwacklungsfreie Aufnahmen nach eigener Erfahrung jedoch zu lang. Bei Verwendung eines systemkonformen Blitzgerätes besteht allerdings die Möglichkeit, mit Highspeed-Synchronisation bis zur kürzestmöglichen Verschlusszeit der Kamera zu synchronisieren (z.B. 1/ 4000 Sek. bei der EOS 350D). Die Blitzleuchtkraft ist bei dieser kurzen Verschlusszeit um etwa 50% reduziert. Dennoch hat sich im praktischen Einsatz gezeigt, dass bei einer HighSpeed-Synchronisation auf 1/2000 Sek. eine ausreichende Blitzlichtausbeute bei hinreichend kurzer Verschlusszeit resultiert. Bei dieser kurzen Verschlusszeit und Verwendung eines Canon-konformen Blitzgerätes entfällt bei allen Arten der Kameraadaptation die sonst gegebene Notwendigkeit, mit schwingungsdämpfenden Gummipuffern und Spiegelvorauslösung zu arbeiten.

Sollte die automatisch von der Kamera ermittelte Blitzlichtintensität im Einzelfall zu nicht optimal belichteten Aufnahmen führen, kann dies am Display der Kamera direkt kontrolliert werden. In diesem Fall kann die jeweilige Aufnahme mit Hilfe der Blitzbelichtungskorrektur (Blitz-Override) mit korrekter Belichtung wiederholt werden. Beide vorerwähnten Kamerasysteme ermöglichen auch im Hinblick auf die automatische Blitzlicht-Steuerung eine Blitzlichtkorrektur von 2 Blendenstufen nach oben und unten. Bedarfsweise kann auch durch Auflegen von Graufiltern eine moderate Belichtungsverringerung erreicht werden.

Die folgenden Abbildungen zeigen exemplarisch Aufnahmen mit Elektronenblitzgeräten im jeweils kameraspezifischen automatischen TTL-Betrieb bei Highspeed-Synchronisation auf 1/ 2000 Sek. (FP TTL Auto bei Olympus, E-TTL H bei Canon).  Die kurzen Belichtungszeiten gewährleisten erschütterungsfreie Aufnahmen mit maximaler Schärfe, so dass bei vorhandenen Chip-Auflösungen im Bereich von 7 bis 8 Megapixeln bedarfsweise extreme Ausschnittsvergrößerungen bei noch brauchbarer Qualität erstellbar sind.

Es ist hervorzuheben, dass auch Dunkelfeldaufnahmen mit hohen Lichtgegensätzen seitens der verwendeten Digitalkameras und ihrer systemkonformen Blitzbelichtungskomponenten im automatischen TTL-Betrieb korrekt belichtet werden. Sämtliche Aufnahmen wurden unter Verwendung des Spiegelkastens der Leitz / Leica Mikroblitzeinrichtung erstellt.

 

             Mücke, Dunkelfeld, Objektiv Plan 2,5x, Leitz / Leica Vario-Okular 6,5x, Canon EOS 350 D,
             Canon Elektronenblitz Speedlite 430 EX, TTL-Blitzbelichtungsautomatik, 1/2000 Sek.

 

               Ausschnittsvergrößerung der obigen Aufnahme zur Demonstration der “Pixelreserve”

 

               Schwarze Mückenlarve, Lebendpräparat ohne Deckglas, Dunkelfeld, Objektiv Plan Fl 4x,
               Leitz / Leica Vario-Okular 5x, Olympus Camedia C-7070, Olympus Elektronenblitz FL-36,
               TTL-Blitzbelichtungsautomatik, ISO-Verschiebung um zwei Stufen (Kamera ISO 100,
               Blitzgerät ISO 400), 1/2000 Sek.

 

               Ausschnittsvergrößerung aus obiger Aufnahme zur Demonstration der Konturschärfe

 

               Bakterien des Speichels, Dünnschicht-Lebendpräparat unter Deckglas, Phasenkontrast,
               Objektiv Plan Apo Oel 100x, Leitz / Leica Vario-Okular 12,5 x, Olympus Camedia C-7070,
               Olympus Elektronenblitz FL-36, TTL-Blitzbelichtungsautomatik, ISO-Verschiebung (s.o.),
               1/2000 Sek.

 Copyright: Jörg Piper, 2007