Hybrid-Okulare in Kombination mit Mikroskopkameras

Einführung

Spezielle Mikroskopkameras haben meistens einen kleinen Sensor und um damit einen vernünftigen Teil des Sehfeldes fotografieren zu können, wird oft eine Reduzierlinse verwendet. Dies ist ein Okular mit einem eingebauten optischen Element, das das Bild verkleinert. Typische Werte für ein solches Okular sind beispielsweise 0.37x, 0.5x oder 0.75x. Das Reduzierokular wird auf die Kamera geschraubt und das Ganze kann dann in den Tubus des Mikroskops eingesetzt werden. Diese Arten von Reduzierokularen haben keine korrigierenden Eigenschaften. Je nach Qualität der Kamera funktioniert dieses Prinzip gut bei Mikroskopen mit unendlich Optik, da hier das Bild bereits durch die Tubuslinse korrigiert wird. Bei Mikroskopen mit endlich Optik, also mit eine mechanische Tubuslänge von üblicherweise 160 mm oder 170 mm, ergibt sich jedoch ein Problem. Die Restfehler in dem durch das Objektiv erzeugten Bild werden bei Verwendung dieser Art von Kameras nicht korrigiert. Bei Mikroskopen mit endlich Optik werden die Korrekturen mit Hilfe von kompensierende Okulare vorgenommen. Da das Reduzierokular der Kamera an die Stelle eines Kompensationsokular tritt, kommt es vor allem an den Rändern zu Verzerrungen und Farbfehlern im Bild. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die Verwendung von Hybrid-Okularen, siehe auch: 'Mikrofotografie mit Hybridokularen' . Bei einem Hybridokular wird das Bild vom Objektiv gleichzeitig verkleinert und korrigiert. Im folgenden Test habe ich zwei verschiedene c-mount Kameras ausprobiert, eine ToupTek 5 MP Kamera und eine Hayear 14 MP Kamera. Auch habe ich die  Bresser MikrOkular Full HD Okularkamera getested. Ich habe diese Kameras in Kombination mit Hybrid-Okularen für Zeiss getestet. Der Abstand vom Sensor zum Hybridokular wurde so eingestellt, dass das Bild der Kamera exakt parfokal zum visuellen Bild war. Um die Kamera mit Hybrid-Okularen nutzen zu können, muss man etwas improvisieren. Die Kamera muss irgendwo abgestellt werden können und der Abstand der Kamera zum Okular muss frei einstellbar sein. Außerdem muss die Kamera zentriert werden. Als Basis habe ich den Ihagee Adapter verwendet.

Für die Tests wurde unter anderem Hybridokular C5-ZW5-Kpl10 verwendet. Das Okular besteht aus den Teilen von 3 verschiedenen Okularen. A: Zeiss C5x Okular ohne Augenlinse. B: Hülse von Zeiss-Winkel 5x Okular, dieser enthält ein Schraubgewinde. C: Zeiss Kpl10x Augenlinse. D: Hybridokular, bei dem der Abstand zwischen Augenlinse und Feldlinse 75 mm beträgt. Es wurde auch ein zweites Hybridokular verwendet, bei dem der C5x Teil durch ein C8x Okular ersetzt wurde: C8-ZW5-Kpl10.

Touptek 5 MP Kamera

Das verwendete Modell hat die Nummer UCMOS5100KPA. Diese Kamera hat einen Sensor mit einer Größe von 1/2.5 Zoll. Ich habe die Kamera mit zwei verschiedenen Reduzierlinsen, 0.37x und 0.5x, verwendet und die Ergebnisse mit zwei verschiedenen Hybridokularen für Zeiss-Objektive verglichen: C5-ZW5-Kpl10 und C8-ZW5-Kpl10. Bei letzterem wird das C5x-Okular durch ein Zeiss C8x-Okular ersetzt. Bei Verwendung der 0.37x Reduzierlinse sowie des Hybridokulars C5-ZW5-Kpl10 gibt es eine sehr geringe Vignettierung. Um die Bilder auf dem Computer anzuzeigen, habe ich die ToupLite Software verwendet.

Objektmikrometer fotografiert mit der Touptek Kamera und Carl Zeiss Plan 25/0.45. Oben: Reduzierlinse 0.37x. Unten: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10. Das obere Foto zeigt deutlich die chromatische Aberration, die auftritt, weil keine Korrektur vorgenommen wurde.

Pollen einer Lilie fotografiert mit Touptek Kamera und Carl Zeiss 40/0.65. Links: Reduzierlinse 0.37x. Rechts: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10.

Objektmikrometer fotografiert mit der Touptek Kamera und Carl Zeiss Plan 25/0.45. Oben: Reduzierlinse 0.5x. Unten: Hybridokular C8-ZW5-Kpl10. Auch hier zeigt das obere Foto deutlich eine chromatische Aberration.

Arachnoidiscus, fotografiert mit Touptek Kamera und Carl Zeiss 25/0.45. Links: Reduzierlinse 0.5x. Rechts: Hybridokular C8-ZW5-Kpl10.

Diatomeen fotografiert mit Touptek Kamera und Carl Zeiss 40/0.65. Links: Reduzierlinse 0.5x. Rechts: Hybridokular C8-ZW5-Kpl10.

Hayear 14 MP Kamera

Der Sensor dieser Kamera hat eine Größe von 1/2.3 Zoll. Ich habe die Ergebnisse der entsprechenden 0.4x Reduzierlinse mit dem Hybridokular C5-ZW5-Kpl10 verglichen. Mit dem Hybridokular wurde ein etwas größerer Teil des Sehfeldes fotografiert. Ich konnte keine kameraspezifische Software finden, die unter Linux funktioniert, da ich kein Windows-Benutzer bin. Ich habe das VLC-Programm verwendet, um die Bilder auf dem Computer anzuzeigen. Qualitativ fand ich diese Kamera deutlich schlechter als die Touptek. Aber da ich die mitgelieferte Software nicht verwenden konnte, bin ich mir nicht sicher, ob ich die volle Auflösung der Kamera verwendet habe. Auf jeden Fall ist auch bei dieser Qualität der Unterschied zwischen Reduzierlinse und Hybridokular in den Bildern sichtbar. Bei dieser Kamera ist deutlich zu erkennen, dass die 0.4x Reduzierlinse eine erhebliche Bildverschlechterung verursacht.

Pollen von Clivia miniata fotografiert mit der Hayhear Kamera und Carl Zeiss 40/0.65. Links: Reduzierlinse 0.4x. Rechts: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10.

Histologisches Präparat fotografiert mit der Hayhear-Kamera und Carl Zeiss Neofluar 63/1.25. Links: Reduzierlinse 0.4x. Rechts: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10.

Arachnoidiscus, fotografiert mit der Hayhear-Kamera und Carl Zeiss 40/0.65. Links: Reduzierlinse 0.4x. Rechts: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10.

BRESSER MikrOkular Full HD Okularkamera

Die Bresser MikrOkular Full HD Okularkamera habe ich bereits im Abschnitt 'Mikrofotografie' beschrieben. Diese Kamera ist eine der billigsten Okularkameras, die es gibt. Man soll daher keine große Qualität erwarten. Trotzdem ist diese Kamera brauchbar und damit können akzeptable Bilder erhalten werden, insbesondere in Kombination mit Hybridokularen.

Da in diesen Kameratypen keine Kompensationsoptik vorhanden ist, kann es bei Mikroskopen mit Endlich-Optik zu chromatischer Aberration kommen. Wie stark dies sichtbar ist, hängt unter anderem von der Art des Präparats und der Beleuchtung ab. Die folgende Abbildung zeigt die chromatische Aberration, die bei dieser Kamera auftreten kann, wenn höher vergrößerende Objektive verwendet werden, die für eine endliche mechanische Tubuslänge berechnet wurden. Hier wurde ein Zeiss Plan 40/0.65 (160 mm mechanische Tubuslänge) verwendet. Um das Bild bei solchen Objektiven zu verbessern, wird eine kompensierende Optik zwischen Objektiv und Kamera benötigt. Das kann ein kompensierendes Okular oder ein Projektiv sein. In diesem Fall wurde Hybridokular C5-ZW5-Kpl10 verwendet. Mit dem Hybridokular wurde nicht nur das Bild korrigiert, es wurde auch einen viel größeren Teil des Sehfeldes fotografiert.

Objektmikrometer und ein Präparat eines Wurzelschnittes fotografiert mit der BRESSER MikrOkular Full HD Okularkamera und Zeiss Plan 40/0.65. Links wurde die Kamera ohne kompensierende Optik in den Fototubus geschoben. Hier ist die chromatische Aberration an den Rändern deutlich sichtbar. Rechts wurde Hybridokular C5-ZW5-Kpl10 verwendet, um das Bild auf den Sensor der Okularkamera zu projizieren. Mit dem Hybrid-Okular wird die chromatische Aberration korrigiert und ein viel größerer Teil des Sehfeldes fotografiert.

Der mit dieser Kamera normalerweise aufgenommene, sehr kleine Ausschnitt des Sehfeldes kann störend sein, da bei der kleinsten Verschiebung des Tisches das zu fotografierende Objekt aus dem Bild verschwindet. Dies ist besonders schwierig bei höheren Vergrößerungen. Durch die Verwendung verschiedener Kombinationen von Okularen kann die Größe des zu fotografierenden Bereichs etwas bestimmt werden, wie im Bild unten gezeigt.

Pollen von Clivia miniata aufgenommen in schiefe Beleuchtung mit Zeiss Plan 40/0.65 und der Bresser MikrOkular Full HD Okularkamera. Durch den Einsatz verschiedener Hybridokulare wurde das Bild zunehmend verkleinert und ein größerer Teil des Sehfeldes fotografiert. Oben links: Kamera ohne Hybridokular. Oben rechts: Hybridokular C5-Kpl10. Unten links: Hybridokular C8-ZW5-Kpl10. Unten rechts: Hybridokular C5-ZW5-Kpl10.

Fazit

Hybrid-Okulare lassen sich sehr gut in Kombination mit Mikroskopkameras verwenden. Durch die Verwendung unterschiedlicher Hybridokulare kann der zu fotografierende Ausschnitt des Sehfeldes an die Größe des Sensors angepasst werden. Bei Hybridokularen wird ein korrigiertes Bild auf den Sensor projiziert. Bei Reduzierlinsen, die normalerweise mit solche Kameras verwendet werden, findet keine Korrektur statt, wodurch das Bild bei Mikroskopen mit endlich Optik schlechter wird.