Kamera am Stereomikroskop

Mancher, der die beeindruckende Räumlichkeit bei Beobachtungen mit dem Stereomikroskop erlebt hat, wird Lust bekommen, stereoskopische Aufnahmen mit diesem Gerät anzufertigen. Die digitale Aufnahmetechnik und Bildbearbeitung, sowie die Wiedergabe am Monitor haben Möglichkeiten geschaffen, die den Zugang zur Stereofotografie wesentlich erleichtern und attraktiver machen. Ohne Warten auf Filmentwicklung und mechanisches Ausrichten der Dias im Rahmen sind die Stereobilder schnell verfügbar. Hervorragende Software ist als Freeware im Internet zu finden. Verschiedene Methoden der Aufnahmetechnik und Wiedergabe bieten sich an. Um diese Möglichkeiten soll es auf den folgenden Seiten gehen.

Zur Technik von makroskopischen wie mikroskopischen Stereoaufnahmen gibt es reichlich Literatur. Zur Stereo-fotografie im allgemeinen empfehle ich das Buch von G. Kuhn "Stereo-Fotografie und Raumbild-Projektion" (1999). Es enthält eine ausführliche Behandlung der Theorie, geht jedoch nicht auf Digitalfotografie und digitale Bildverarbeitung ein. Im Internet finden sich unter anderem sich die Homepage der Deutschen Gesellschaft für Stereoskopie e.V., das "Handbuch der Stereoskopie für Fortgeschrittene" von Uwe Förster  und die Homepage "Infos rund um die Stereofotografie" von Gerhard P. Herbig. Auf Stereofotos mit dem Stereomikroskop geht G. Göke in "Moderne Methoden der Lichtmikroskopie" (1988) und im Aufsatz "Stereoskopische Mikrofotografie" (MIKROKOSMOS 1981) ein. Im Internet können Sie Stereofotos mikroskopischer Objekte auf der Homepage "Stereoscopic Microscopy" von Wim van Egmond sehen.


Zwei Wege zum Stereobild
Zunächst sollen einige technische Möglichkeiten zur Aufnahme von Stereobildern am Beispiel des Stereomikroskops MBS-10 vorgestellt und verglichen werden.

Es gibt zwei unterschiedliche Ansätze, die Bilder für das rechte und linke Auge, die so genannten Halbbilder aufzunehmen. Entweder wird die Kamera in den Strahlenverlauf für das rechte und linke Auge des Stereomikroskops gebracht, oder die relative Lage des Objekts zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs wird verändert.

Auf dieser Seite befasse ich mich mit Anordnungen der Kamera nach dem ersten Verfahren. Informationen zur Veränderung der Lage des Objekts finden Sie auf der Folgeseite.
 

Anbindung der Kamera an beide Teilstrahlengänge
Wird das  Kamerabild aus dem Strahlenverlauf für das rechte und linke Auge gewonnen, so wird das Objekt aus zwei Blickrichtungen betrachtet, die einen Winkel einschließen. Dieser Konvergenzwinkel ist vom jeweiligen Stereomikroskop abhängig und konstant. Er liegt typischerweise bei etwa 15. Wie später gezeigt wird, kann die Beschränkung auf einen festen Konvergenzwinkel eine gravierende Einschränkung für stereofotografische Anwendungen bedeuten.

Die Überlegungen zur Kameraanordnung sind in der Regel nur auf Stereomikroskope anwendbar, die nach dem Fernrohrprinzip arbeiten. Stereomikroskope nach dem Greenough-Prinzip besitzen keinen Unendlich-Bereich. Deshalb können nicht einfach ein oder gar zwei Fototuben zwischen Objektiv und Okular eingeschoben werden. Zum Aufbau und den technischen Daten des Stereomikroskop MBS-10 gibt es hier eine Notiz.
 

Aufnahme durch Binokulartubus
Eine naheliegende Möglichkeit ist die aufeinander folgende Aufnahme durch beide Okulareinblicke.

Erfolgt die Aufnahme durch das Okular, sollte zur Erreichung einer Parfokalität der beiden Bilder darauf geachtet werden, das die Dioptrien-einstellung der beiden Einblicke identisch ist. Ansonsten ist nach Umbau der Kamera das Stereomikroskop nachzufokussieren.

Auf lange Sicht ist es vermutlich besser, die Okulare im Tubus zu belassen. Wird der Fotoadapter zwischen jedem Bild vom Okular gelöst und auf das andere Okular geschraubt, ist das zwar mehr Arbeit, aber dafür sammelt sich kein Staub im Tubus an.

Die Ausrichtung der Kamera sollte möglichst exakt (in den meisten Fällen waagerecht) sein. Ohne weitere Hilfsmittel, wie einen stabilen Halte-rahmen, wird es sich kaum vermeiden lassen, dass die Bilder gegeneinander verkippt sind. Diese Drehung muss bei der Bildbe-arbeitung für jedes Stereopaar separat ausgeglichen werden. Das ist einer der wesentlichen Nachteile dieser Aufnahmetechnik.

 


Am Bild oben rechts erkennt man ein weiteres Problem, das bei schweren Kameras auftreten kann, bei denen der Schwerpunkt des Gehäuses weit von der optischen Achse des Objektivs entfernt liegt. Die Kamera bleibt nicht von alleine in der Horizontalen. Selbst eine Klemmung der Okulare im Tubus hilft nicht unbedingt, wenn dann die Kamera im Gegenzug den Dioptrienausgleich verstellt. Ohne Klemmungen oder Halterahmen muss man die Kamera mit der Hand unterstützen.

Eine große Kamera erschwert die visuelle Kontrolle durch den Einblick ins freie Okular. Bei einer stark asymmetrischen Bauweise des Kameragehäuses kann es helfen, diese auf einem Okular um 180 gedreht anzubringen und anschließend das Bild zu entsprechend zu korrigieren.  

Montage des Fototubus in zwei Positionen
Steht ein Fototubus zur Verfügung, dann kann dieser (beim MBS-10) in zwei um 180 Grad gedrehten Positionen montiert werden, so dass die Kamera einmal das Bild des rechten und einmal das Bild des linken Okulareinblickes erfasst. Die Bilder zeigen die beiden Anordnungen.

Eines der Bilder muss danach um 180 gedreht werden.

Die Verkippung der Stereobilder kann relativ gering gehalten werden. Neben der genauen Ausrichtung spielt die Fertigungsgenauigkeit des Tubus ein Rolle. Um kleinere Korrekturen wird man nicht herumkommen.

Leider erfordert die Umrüstung beim MBS-10 auch das Abnehmen des Tubus. Das macht den Umbau aufwendiger.

 


Zwei Fototuben
Verfügt man über zwei Fototuben und zwei Kameras, dann erübrigt sich das Umrüsten, denn die Unendlich-Optik erlaubt die gleichzeitige Montage zweier Tuben übereinander. Trotz des zusätzlichen Lichtwegs im Bereich des Unendlichstrahlengangs gelangt man noch nicht an die Grenze einer zusätzlichen Vignettierung im visuellen Einblick.

Die Ringschwalben haben für diese Montage natürlich die passenden Maße. Mit zwei Kameras gelingen Fotos in schneller Folge und mit geeigneter Synchronisierung auch Stereoaufnahmen bewegter Objekte.

Bei genauer Ausrichtung der Fototuben zueinander kann eine Verkippung der Bilder gänzlich verhindert werden.

Für den Okulareinblick werden bei beiden Augen zwei Strahlenteiler durchlaufen (in jedem Tubus befinden sich zwei Stück). Die Auskopplung des Lichtes für die Kamera geschieht aber einmal im oberen und einmal im unteren Prisma, so dass die Lichtintensitäten und der Farbton nicht übereinstimmen, Man kann aber die überflüssig gewordenen zwei Prismen entfernen, sich also auf die Auskoppelprismen beschränken. So bleiben auch die guten optischen Eigenschaften des Binokulareinblicks erhalten. Vielleicht hat ja einer der Leser des Beitrages die Möglichkeit, diesen Aufbau zu testen.

Nachteilig an diesem Vorschlag ist vor allem der hohe gerätetechnische Aufwand. Deshalb ist das gezeigte Bild auch nur eine Fotomontage. 

 


Stereo-Fototubus
Der rechts gezeigte Fototubus erlaubt gleichzeitiges Fotografieren beider Bilder bei günstigerem Materialaufwand. Er besitzt im Strahlengang für jedes Auge genau einen Strahlteiler. Verkippungen der Bilder gegen-einander sind bei sorgfältiger Montage des Tubus nicht zu befürchten.

Leider ist dieser Tubus für das  Stereomikroskop MBS-10 nicht zu kaufen, denn es gibt ihn nur als Fotomontage.

 



 

Weitere Möglichkeiten
Die gezeigten Möglichkeiten sind keineswegs vollständig. Es gibt Realisierungen, bei denen die Fotoeinrichtung auf einem Schlitten über den rechten oder linken Strahlengang  verschiebbar ist (Carl Zeiss). Dabei kann auch eine Aperturblende integriert sein. Eine solche Einrichtung könnte beim MBS-10 gut oberhalb des Vergrößerungswechslers (Galilei-System) angebracht werden.