In dieser Darstellung soll ein möglichst umfassender Überblick über verschiedene praxisrelevante Aspekte der digitalen Mikrofotografie gegeben werden. Die Beiträge befassen sich schwerpunktmäßig mit handelsüblichen Digitalkameras (Sucher- und Spiegelreflexkameras), welche auch für sonstige fotografische Zwecke verwendbar sind. Dennoch sollten die wesentlichen hier vorgestellten Ergebnisse auch für spezielle digitale Aufsatzmodule gelten, die von verschiedenen Geräteherstellern für eine ausschließliche Verwendung am Mikroskop angeboten werden. Neben Aspekten der Kameraverwendung werden auch verschiedene ergänzende technische Aspekte berücksichtigt, die speziell für digitale Mikrofotografie von Bedeutung sind.

Auf analoge Mikrofotografie, d.h. Fotodokumentationen auf herkömmlichem Filmmaterial, wird nicht gesondert eingegangen, da die hierfür geeigneten Techniken schon seit vielen Jahren ausgereift sind und von zahlreichen anderweitigen Autoren beschrieben wurden.

Die verschiedenen Einzelbeiträge sollen in ihrer Gesamtheit als Kompendium zur digitalen Mikrofotografie dienen.  Jeder Einzelbeitrag wurde als in sich geschlossene Darstellung konzipiert und kann daher auch selektiv gelesen werden. Auf eine möglichst verständliche und anschauliche Darstellung wurde besonderer Wert gelegt; Grundkenntnisse der Fotografie und analogen Mikrofotografie werden allerdings vorausgesetzt. Die vorgestellten Ergebnisse wurden im Rahmen eines Forschungsauftrages der Universität Oradea bearbeitet und publiziert bzw. zur Publikation eingereicht und angenommen. Daher finden sich unter anderem auch einige weiterführende Angaben bzw. Links zu den zugehörigen Publikationen, der Universität Oradea und sonstigen von mir bearbeiteten Themen.

Eine digitale Dokumentation mikroskopischer Bilder bietet sowohl bei Routineanwendungen als auch für wissenschaftliche Fragestellung im Vergleich zu konventionellen analogen Techniken verschiedene Vorteile.

Digitale Bilder können auf dem Display der jeweiligen Kamera unmittelbar nach ihrer Erstellung gesichtet werden, so dass die Möglichkeit besteht, misslungene Aufnahmen direkt zu wiederholen. Neben Standbildern können bei Verwendung einer geeigneten Digitalkamera auch Videosequenzen bewegter Objekte in gleicher Untersuchungssitzung aufgezeichnet werden.

Bei Erfordernis kann die Lichtempfindlichkeit des Sensors (ISO-Wert) für jedes Bild an die Helligkeit des mikroskopischen Bildes individuell angepasst werden. Digitale Kompakt- oder Bridge-Kameras ermöglichen in den meisten Fällen mindestens eine brauchbare Einstellung auf einen maximalen ISO-Wert von 400; bei digitalen Spiegelreflexkameras kann die ISO-Zahl üblicherweise auf mindestens 1600 oder 3200 gesteigert werden. Bei hohen ISO-Empfindlichkeiten sind die nachteiligen Effekte des Rauschens hochwertiger digitaler Chips im resultierenden Bild meist geringer sichtbar als die Körnung eines herkömmlichen analogen Films gleicher Empfindlichkeit.

Einige Digitalkameras können auch an Mikroskopen im entfesselten TTL-Blitzlichtbetrieb mit gutem Erfolg verwendet werden, wobei eine High-Speed-Synchronisation bis zu einer Verschusszeit von 1/2000 oder 1/4000 Sekunde möglich ist. Auf diese Weise können jegliche Verwacklungs- oder Bewegungsunschärfen auch bei lebenden Objekten ausgeschaltet werden.

Mittels üblicher Software zur Bildbearbeitung können auch im Bereich der Mikroskopie digitale Bilder nach ihrer Erstellung weitergehend optimiert werden (sog. Post-Processing); auf diese Weise können grundlegende qualitätsbestimmende Parameter beeinflusst werden (z. B. Gradation, Helligkeit, Kontrast, Farbsättigung, Weiß-Balance, Konturschärfe). Zusätzlich können auch störende Überlagerungen wie abgebildete Staubpartikel oder Luftblasen Software-gestützt von Hand bei der Bildnachbearbeitung entfernt werden. Speziell bei sehr geringen Objekthelligkeiten, z.B. in der Dunkelfeld-, Floureszenz- und Polarisationsmikroskopie, kann durch adäquates Postprocessing die Bildaussage im Vergleich zu analog erstellten Bildern wesentlich verbessert werden.

Digitale Bilder können direkt nach ihrer Erstellung ausgedruckt oder bei Bedarf in andere Präsentationen oder Dokumente, z. B. histopathologische Befundberichte integriert werden. Zusätzlich können sie auch Internet-basiert auf direktem Wege anderen Adressaten zur Verfügung gestellt werden. In speziellen medizinischen Bereichen, beispielsweise Histopathologie, Zytopathologie, Hämato-Onkologie, können schwierig einzuordnende Befunde bei Bedarf mittels telemedizinscher Konferenzen auch unter Überbrückung hoher Distanzen diskutiert werden, wenn digitale Bilder zur Verfügung stehen.

Unter ökonomischem Aspekt sind handelsübliche Digital-Kameras für mikrofotografische Zwecke von besonderer Attraktivität, da sie zu überschaubaren Preisen erhältlich sind und bei geeigneter technischer Auslegung hochauflösende Bilder ermöglichen, die anlogen Kleinbildfotos vergleichbar sind.

Einschränkend ist allerdings zu erwähnen, dass bei weitem nicht jede Digitalkamera für Mikrofotografie verwendbar ist. Im Abhängigkeit vom jeweiligen Kameramodell können verschiedene Artefakte, Bildvignettierungen, unzureichende Bildausleuchtung, eingeschränkte Konturschärfe und andere technische Gründe einer sinnvollen Verwendung im Wege stehen.

Vor diesem Hintergrund wurden verschiedene technische Lösungen entwickelt, um digitale Mikrofotografie mit handelsüblichen Digitalkameras zu realisieren. Die jeweiligen Kameramodelle wurden systematisch und ausgiebig in der Praxis getestet. Hierbei wurden verschiedene Bautypen digitaler Kameras berücksichtigt (Kompakt-, Bridge- bzw. Prosumer-Kameras und einäugige Spiegelreflex-Kameras). Unter Verwendung dieser verschiedenen Kamera-Typen wurden alle Aspekte der mechanischen und optischen Adaption evaluiert, weiterhin auch Methoden der Belichtungsmessung, der manuellen Fokussierung, der Bildkontrolle sowie der Verwendung von Elektronenblitzgeräten im manuellen und TTL-gesteuerten Automatikbetrieb erprobt. Darüber hinaus wurden  verschiedene in Betracht kommende Artefakte erfasst, die speziell beim Einsatz solcher Digitalkameras an einem Mikroskop entstehen können. Weitergehend wurde auch der Einsatz monochromatischer Filter und anderer lichtmodulierender Filter erprobt; hierfür standen verschiedene Interferenzfilter zur Verfügung, welche für astronomische Anwendungen entwickelt wurden. Auch verschiedene Software-gestützte Methoden des Post-Processings wurden evaluiert; hier lag ein besonderer Schwerpunkt in der Erprobung von rechnergestützten Bildüberlagerungen (Stacking) und Sandwich-Techniken zur Verbesserung der Tiefenschärfe und Fokussiergenauigkeit. Ergänzend werden Methoden der Weitfeld-Fotografie großflächiger Objekte angesprochen.

Die Kameramodelle, welche im Zeitraum der Testdurchführungen als aktuell zur Verfügung standen, wurden mittlerweise durch Nachfolgemodelle abgelöst und sind daher nur noch auf dem Gebrauchtmarkt erhältlich. Dennoch sollten die erarbeiteten anwendungstechnischen Ergebnisse auch auf die jetzigen und zukünftig erhältliche Digitalkameras übertragbar sein.

Copyright: Jörg Piper, 2007