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Warum ist die Bildqualität in der Mikroskopie bei Betrachtung durch die Okulare mit den Augen um so viel besser als bei der Aufnahme eines Einzelfotos mit einer Digitalkamera? - Tipps und Tricks zur Steigerung Ihrer Fotoqualität

Die visuelle Beobachtung eines Präparats am Mikroskop durch ein Okular wird oftmals als qualitativ besser empfunden als das mit einer Digitalkamera am Fototubus erstellte Bild, weil das menschliche Auge ein dynamischeres, adaptiveres und höher auflösendes System ist als die meisten Kamerasensoren.

Wir verraten Ihnen hier einige Tricks, wie sie die Bildqualität Ihrer Mikroskopiefotos dennoch auf ein hohes Niveau heben können. 

Warum ist das menschliche Auge überlegen?
Das menschliche Auge ist kein starrer, einfacher Sensor wie der einer Kamera. Es kann sich dynamisch an die Lichtverhältnisse und die Schärfe anpassen, was die "Bildqualität" in der Mikroskopie erheblich verbessert.

• Das menschliche Auge kann einen riesigen Dynamikbereich abbilden und damit kleinste Helligkeitsunterschiede, Farbunterschiede und Kontraste gut auflösen. Selbst modernste Digitalkameras können hier normalerweise nicht einmal ansatzweise mithalten.
• Fokus und Akkommodation:  Das menschliche Auge hat die Möglichkeit, auf unterschiedliche Bildbereiche oder Schärfeebenen zu fokussieren: Mithilfe dess Ziliarmuskels kann die elastische Linse verformt werden. Damit kann das Auge sowohl Nahbereiche als auch weit entfernte Objekte scharf abbilden. Beim Blick durch die Okular entsteht so der Eindruck einer großen Tiefenschärfe, das gesamte Bildfeld ist gleichzeitig scharf.
• Riesiges Auflösungsvermögen des menschlichen Auges: Durch die Kombination von hoher Auflösung im zentralen Sehfeld (Fovea) und reduzierter Auflösung im peripheren Sehfeld kann das menschliche Gehirn einen nahtlosen, hochauflösenden Gesamteindruck erzielen. Dies entwpricht etwa einem Kamera-Bildsensor mit 500 Megapixeln.
• Das menschliche Auge verfügt über eine adaptive Blende (Iris), um die Lichtmenge zu steuern. Bei guter Beleuchtung am Mikroskop ist die Blendenöffnung relativ klein, Randbereiche des Strahlenbündels werden geblockt und gelangen nicht auf die Netzhaut, die beim Menschen dem Bildsensor entspricht. Durch diese Blendenwirkung kommt es zu einer Fehlerkorrektur und infolgedessen zur Erhöhung der Bildqualität.
• Fehlerkorrektur: Das optische System des menschlichen Auges gleicht außerdem viele der chromatischen und sphärischen Aberrationen (Farb- und Schärfefehler), die durch das Mikroskop erzeugt werden, unbewusst aus. Kameras hingegen erfassen diese Fehler ungefiltert.

Was kann ich tun, um die Fotoqualität am Mikroskop zu verbessern?

• Bildfehler im gesamten optischen System des Mikroskopes möglichst vermeiden: Dies erreicht man am leichtesten durch Verwendung hochqualitativer Mikroskope. Besonderen Einfluss auf die Bildqualität hat die Güte der Mikroskopobjektive. Objektive mit planapochromtische Korrektur und hohem Auflösungsvermögen (numerische Aperture NA) sind am besten geeignet und liefern die höchste Bildqualität. Weiters sind hochwertige Mikroskopadapterlösungen von zentraler Bedeutung. 
• Optischen Abgleich zwischen Fototubus und Okulartubus (Parfokalität) anstreben: Für optimale Bildqualität sollte der Fototubus mit dem Okulartubus abgeglichen sein. Das visuelle Bild durch die Okulare sollte zugleich mit dem Bild der am Fototubus montierten Kamera scharf sein. Kleine Abweichungen haben kaum Einfluss auf die Bildqualität. Wenn das Bild am Kameradisplay komplett unscharf ist und man über die Mikrometerschraube des Mikroskopes viel nachfokussieren muss, um ein scharfes Bild zu erhalten, ist das ein Anzeichen, dass die Adapterlösung nicht passt oder nicht korrekt eingestellt ist.  Es besteht die Gefahr, dass die Objektive nicht im optimalen Arbeitsabstand zum Präparat betrieben werden und aus diesem Grund nicht die bestmögliche Bildqualität liefern können. Die Folge sind vermehrt Bildfehler. LM Mikroskop Adapter sind auf die jeweiligen Mikroskope abgestimmt. Weiters bieten wir auch spezielle Adapterlösungen an, bei denen ein individueller Abgleich möglich ist. Diese sind dann in der Produktbeschreibung als fokussierbar gekennzeichnet.
• Das richtige Mikroskop wählen: Klassische Stereo Greenough-Stereomikroskope sind primär für die visuelle Beobachtung durch die Okulare entwickelt worden. Durch den versetzten Strahlengang wird im Gehirn ein plastisches Bild generiert. Beim Fotografieren wird nur ein Strahlengang verwendet, der versetzt auf das Präparat auftrifft. Dadurch sind diese Systeme etwas schlechter für die hochwertige Fotografie geeignet. Mit Tricks lässt sich dennoch die Bildqualität erheblich steigern.
• Zum Fotografieren möglichst optische Systeme mit zentrischem Strahlengang verwenden. Diese liefern in der Regel die beste Fotoqualität.
• Mikroskopobjektive mit hoher numerische Aperture (NA) verwenden. Diese besitzen ein hohes Auflösungsvermögen. Typische Kennzeichen dieser Objektive sind ein großer Linsendurchmesser und ein kurzer Arbeitsabstand.
• Die passende Digitalkamera wählen: Der Bildsensor sollte einen möglichst hohen Dynamikumfang in Kombination mit einer hohen Lichtempfindlichkeit liefern.
• Die Kameradynamik mithilfe des HDR Modus steigern: Mit einer Bildserie unterschiedlich belichteter Einzelbilder kann entweder kameraintern oder mit einer speziellen Software der Dynamikumfang eines Einzelfotos erheblich gesteigert werden.
• Das Beleuchtungssystem optimieren: Die Beleuchtung ist ein ganz wichtiger Punkt. Eine hochwertige Beleuchtung liefert ein homogenes Bildfeld in ausreichender Lichtstärke.
• Verwacklungsuchärfen vermeiden: Verwacklungunschärfen sind einer der häufigsten Gründe für unscharfe Fotos am Mikroskop. Deshalb ist es sinnvoll, die Aufnahme über einen Fernauslöser oder vom Computer aus über eine Remote-Software auszulösen. Vermeiden Sie möglichst alle Vibrationen während des Aufnahmezeit.
• Die Lupenfunktion der Digitalkamera oder der Remote Software zur Einstellung der optimalen Bildschärfe verwenden: Da das Kameradisplay weniger Bildpunkte hat als der Sensor, ist es besonders wichtig, mithilfe der Lupenfunktion (5x /10x /15x..) exakt auf das gewünschte Detail oder die passende Schärfenebene scharfzustellen.
• Die Tiefenschärfe durch Verwendung einer Focusstacking Software steigern: Dabei ein ein Bildstapel unterschiedlich fokussierter Einzelfotos aufgenommen und mit einer Software zu einem perfekten Einzelfoto kombiniert. Im Profibereich werden häufig motorisierten Stative verwendet. Damit kann komfortabel automatisch ein Bildstapel von über 100 Einzelfotos erstellt und zu einem perfekten Einzelfoto zusammengefügt werden.

Bei Fragen zu diesem Thema können Sie uns gerne kontaktieren. Wir beraten Sie gerne!