Christian Linkenheld
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Bei der Kameraadaption an ein Mikroskop sind unabhängig vom Typ der Kamera einige Besonderheiten zu beachten.

 

Optische Anpassung zwischen Mikroskop & Kamera

Neben der rein mechanischen Anpassung müssen Kamera und Mikroskop auch hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften optimal zusammenarbeiten. Leider gibt es hier einige Fallstricke zu beachten und es existieren tatsächlich nicht wenige Lösungen, bei denen dies nicht hinreichend beachtet wird.

Bei den Betrachtungen zur Endlich- und Unendlichoptik wurde bereits darauf hingewiesen, dass erstere im Zwischenbild in aller Regel noch mit dem Fehler der chromatischen Vergrößerungsdifferenz behaftet ist. Diese muss duch die Kamera adaptierende Optik noch ausgeglichen werden. Dieser Umstand wird bei vielen Kameraadaptionen nicht hinreichend beachtet. "Universelle" Kameraadapter, die teilweise für alle gängigen Mikroskope mit Endlich- und Unendlichoptik verwendet werden können, müssen hier prinzipbedingt immer problematisch sein, da die optische Anpassung zwischen Mikroskop und Kamera eben unterschiedliche, vom jeweiligen Mikroskoptypus abhängige, Anforderungen an die adaptierende Optik stellt. Sehr oft findet man daher noch deutliche Spuren chromatischer Vergrößerungsdifferenz (CVD) im dokumentierenden Bild. Charakteristischerweise ist dieser Mangel an blauen und gelblichen- bis orangefarbenen Säumen besonders um dunklere Strukturen erkennbar.

 

Fehlerhafte Korrektur der chromatischen Vergrößerungsdifferenz bei einer Kameraadaption
   

 

 

Verunreinigungen im Strahlengang

Jeder dokumentierende Mikroskopiker kennt das Problem: Staubkörnchen und ähnliche störende Elemente im Strahlengang nach dem Objektiv fallen im Bild selbst dann auf, wenn sie weit von einer zur Bildebene konjugierten Ebene entfernt sind. Die Ursache hierfür liegt in der Tatsache, dass das Produkt aus Objekt- bzw. Bildgröße (in der nachfolgenden Darstellung Y und Y') und numerischer Apertur über alle Abbildungsschritte hinweg gleich bleibt. Dieses Produkt ist der "Lichtleitwert".

Das kleine mikroskopische Präparat wird mit einer großen Apertur beleuchtet. Das mehr oder weniger deutlich vergrößerte Zwischenbild leuchtet zum Ausgleich dann nur noch in einen sehr kleinen Raumwinkel (=numerische Apertur). Geringe Aperturen bedingen aber große Schärfetiefen. Dies ist die Ursache für die extreme Anfälligkeit der mikroskopischen Abbildung gegen jede Form von Verunreinigungen im Strahlengang. Insbesondere jedes Staubkörnchen zwischen dem Zwischenbild und dem Endbild auf dem Sensor wirkt störend, indem es als mehr oder weniger unscharfer Fleck in der Abbildung erscheint.

 

Der Lichtleitwert als Ursache der "Schmutzanfälligkeit" in der mikroskopischen Dokumentation
   

 

Man kann störende Flecken durch Staub und andere Verunreinigungen mittels einer so genannten Flatfield-Korrektur (oder auch "Shading-Korrektur") aus dem Endbild herausrechnen. Hierzu benötigt man ein Referenzbild, das aus mehreren Aufnahmen gemittelt wird. Für diese Einzelaufnahmen befindet sich kein Präparat im Strahlengang, so dass lediglich die unscharfen Bilder der Verunreinigungen im Strahlengang zur Abbildung gelangen. Damit dieses Bild nicht das zufällige Rauschmuster einer Einzelaufnahme enthält wird die Referenzaufnahme aus mehreren Aufnahmen (z.B. 5) gemittelt. Das dokumentierte Bild ergibt sich für jedes Pixel aus dem aufgenommenen Bild und dem Referenzbild nach folgender Formel:

P = (PA/PR) * PMittel

P: Helligkeitswert des Pixels im Endbild
PA: Helligkeistwert des Pixels im aufgenommenen Bild
PR: Helligkeitswert des Pixels im Referenzbild
PMittel: Mittlerer Helligkeitswert des Pixel im Referenzbild

 

Entfernung störender Staubteilchen aus dem Endbild durch Flatfield-Korrektur
   

 

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06/03/2016