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Besondere Kameras für besondere Anwendungen: Ultradunkelfeld

Bei Anwendungen, die mit besonders wenig Licht auskommen müssen, spieltmacht die Wahl der Kamera nicht nur einen Unterschied für den Geldbeutel, die Sensorgröße macht wirklich einen deutlichen Unterschied. Hohe Pixeldichten, Megapixelzahlen jenseits von 5-10 Megapixeln sind hier eher kontraproduktiv, weil dies kleinere Pixel und damit weniger Licht pro Pixel bedeutet.

Für die sogenannte Dunkelfeld- und Ultradunkelfeldmikroskopie kommen Kondensoren mit numerischen Aperturen von bis zu 1,4 zum Einsatz. Spätestens wenn hier auch noch eine Blende möglichst weit geschlossen wird, um noch etwas mehr Auflösung oder auch Tiefenschärfe herauszuholen wird das Licht meistens knapp, doch das ist an sich kein neues Problem. Bei vielen Mikroskoparbeiten ist man es bereits gewohnt, die Lichtleistung der Beleuchtung größer als nötig zu dimensionieren, um Reserve für hohe Vergrößerungen und unerwartet schlechte Verhältnisse zu haben. Im Fall der Dunkelfeldmikroskopie haben wir gerade bei der Lichtleistung keinen Spielraum mehr und müssen uns umso mehr damit beschäftigen, die optimale Kamera zu adaptieren.

Hier setzen wir einen Kamerasensor mit einem Durchmesser von 1/1,2 Zoll ein, das ist ungefähr der doppelte Durchmesser verglichen mit den bei Mikroskopkameras üblichen 1/2,5 Zoll, also die 4-fache Sensor-Fläche. Mit dieser „Licht-Reserve“ lässt sich sowohl mit angenehmer Belichtungszeit als auch mit weniger rauscherzeugender Signalverstärkung ein ansprechendes Bild erzeugen. Das größte Problem stellt allerdings der Dynamikbereich zusammen mit der geringen Tiefenschärfe dar. Die Zellwände der Blutzellen sind relativ dick und erzeugen eine sehr helle, weiche Abbildung, die oft sehr feine Strukturen in der Umgebung überblendet. Je stärker man diesen Effekt unterdrückt (z.B. durch das Schließen der Objektiv-Blende am 100x-Objektiv) umso dunkler wird das Gesamtbild, umso mehr muss das Kamerasignal und damit auch das Bildrauschen verstärkt werden.

 

Videobeispiel, Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung im Ultradunkelfeld mit einem Zeiss Axio Lab A1 und der P+L Dokucam HD-Video:

Ultradunkelfeld-Mikroskopie – Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung

Ultradunkelfeld-Mikroskopie – Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung – Teil 2

Die richtige Mikroskopkamera

Zeiss Mikroskopkameras

Die richtige Dokumentationslösung für ein Mikroskopsystem zu wählen kann zu einem sehr komplexen Thema werden. Mit einer Anwendung und einem Anwender ist das Problem überschaubar, sobald jedoch mehrere Personen am gleichen System arbeiten werden meistens sowohl mechanische sowie auch Software-Einstellungen individuell angepasst.

Für die Wahl der Kamera stellt sich vor allem die Frage nach dem Zweck der Kamera: Soll ein Livebild (z.B. für Schulungen) erzeugt werden, sollen Aufnahmen zu Dokumentationszwecken gemacht werden, sollen Videos erstellt werden? Soll anhand der Aufnahmen Messungen vorgenommen werden? soll die Kamera an mehreren Mikroskopsystemen eingesetzt werden?

Die meisten Mikroskopkameras werden per USB mit einem PC verbunden, und sind auch auf diese Verbindung und eine passende Software angewiesen, um ein Bild darstellen zu können. Hier haben Sie je  nach Betriebssystem und Software die meisten Freiheiten und Möglichkeiten, der Anwender muss allerdings mit der Nutzung der Software vertraut sein und die meisten Kameras funktionieren auch nur mit der mitgelieferten Mikroskopie-Software.

Wenn Sie also mehr Funktionen benötigen, als das Erstellen und Speichern eines Kamerabildes – z.b. Meßfunktionen oder das Zusammensetzen von Panorama-Aufnahmen, klären Sie die Möglichkeiten der Software genau ab; bei der Kostenlosen Anwendung Zen 2 starter von Zeiss können Sie zum Beispiel grundlegende Meßfunktionen wie den Abstand von 2 Punkten, 3-Punkt-Winkelmessung oder das Einfügen von Texten verwenden, für komplexere Meßfunktionen gibt es allerdings auch eine eigene kostenpflichtige Erweiterung.

P+L Dokucam (1/2,5 Zoll Sensor mit 5 MP)

P+L Dokucam (1/2,5 Zoll Sensor mit 5 MP)

 

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ZEISS Axiocam 105 color (1/2,5 Zoll Sensor mit 5 MP)

 

Gerade für Schulungsumgebungen ist eine Kamera, die das Livebild per HDMI ohne einen PC auf einen Bildschirm überträgt oft die bessere Wahl. Einschalten von Fernseher/Bildschirm und Mikroskop reichen aus, um das Livebild darzustellen. Hier entfallen leider die meisten Dokumentationsmöglichkeiten, deshalb bieten viele Kameras, wie zum Beispiel auch die ZEISS Axiocam ERc 5s zusätzlich noch eine USB-Schnittstelle, um doch auch per Software auf die Kamera zugreifen zu können. Eine Analogkamera und ein Fernseher stellen die einfachste Lösung dar, und auch wenn Analogkameras früher in einigen Fällen ein „angenehmeres“ Bild lieferten als Digitalkameras, so ist diese Lösung nicht mehr zeitgemäß und nur eine sinnvolle Option, wenn sowohl die Einfachheit des Systems als auch geringe Kosten im Vordergrund stehen.

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ZEISS Axiocam Erc 5s (1/2,5 Zoll Sensor mit 5 MP)

 

Betriebssysteme

Die aktuelle Mikroskopkamerasoftware von Zeiss heißt Zen 2 starter / Core – starter und die kostenlose Variante (die allen Zeiss Axiocams beiliegt) läuft unter allen Varianten von Windows 7 und 10.  Darüber hinaus lassen sich netzwerkfähige Kameras von Zeiss (ERc5s, Primostar und -vert HDcam und Stemi 305 mit integrierter Kamera) per Iphone und Ipad auslesen, nämlich mit den Anwendungen Labscope und Matscope, Mehr Details und Informationen zur IPhone-/IPad-Anbindung gibt es in diesem Artikel. Wir bieten auch Lösungen für andere Betriebssysteme als Windows, dies schränkt die Kameraauswahl allerdings ein und je nach Anwendung und Arbeitsweise ist dies auch ein weiterer Grund sich etwas näher mit dem im nächsten Abschnitt thematisierten Lösungsansatz zu beschäftigen:

 

Adaptieren von Kompakt- und Systemkameras

Das Anschließen einer Kamera, die nicht speziell für Mikroskope ausgelegt wurde ist in den meisten Fällen möglich. Für eine bereits vorhandene Kamera genauso wie für eine Neuanschaffung gilt: bei Kamerasysteme mit Wechselobjektiven lässt sich höchstwahrscheinlich eine sinnvolle Adaption finden. Kameras mit fest verbauten Optiken lassen sich oft mechanisch zwar adaptieren, die optischen Ergebnisse sind allerdings nur schwer genau abzuschätzen; d.h. ein scharfes Bild kommt meist zustande, wie groß der abgebildete Bildausschnitt dabei aber ist, lässt sich nicht genau vorhersagen.

Die Megapixelzahlen aktueller Consumer-Kameras sind in vielerlei Hinsicht bereits viel mehr als das was die Anwendung wirklich erfordert. Bei Mikroskopen können sie die Auflösung der Kamera aber gleich doppelt vernachlässigen, da jedes Mikroskop auch durch seine optische Auflösung begrenzt ist. Diese zu ermitteln ist vor allem bei (Zoom-)Stereomikroskopen nicht ganz trivial, aber mit 5 Megapixeln Kameraauflösung haben wir normalerweise bereits eine höheren Auflösung als das Mikroskop optisch liefern kann.

Die Vorteile einer adaptierten externen Kamera liegen in der flexiblen Nutzung einer Kamera für mehrere Zwecke, auch abseits der Mikroskoparbeit. Und genau hier liegen auch die Nachteile, wenn der Kollege die Kamera z.B. ungeplant für einen anderen Einsatz mitgenommen hat oder eben nicht klar ist, wo die Kamera im Einsatz ist. Entscheidend für die passende Adaption ist das jeweilige Objektivbajonetsystem-der Kamera sowie die Größe des Kamerasensors. Von der Sensorgröße hängt nämlich auch ab, Welcher Ausschnitt vom Sehfeld des Mikroskopes auf dem Kamerasensor landet, sprich ob Sie nur einen Ausschnitt des Okularbildes oder sogar noch einen schwarzen Okularrand mit auf dem Bild haben werden. Für Ihre optimale Lösung beraten wir Sie jederzeit gerne.

Sony Alpha 5000

Sony Alpha 5000 (E-mount)

 

16-Fach Objektträger für Tischstative

Passend zur MikstaLED-Stativserie haben wir ein Objektmagazin für bis zu 16 Proben entwickelt. geeignet für Auflicht und Durchlicht lässt sich der Objektträger ohne Anschlag und mit 16 Einrastpositionen frei drehen. Hier gelangen Sie zum MikstaLED-Stativ mit Objektmagazin in unserem Onlineshop.

MikstaLED Tischstativ mit 16-fach Objekthalter für Stereomikroskope

Video: Primo Star HD mit Labscope

Die Besonderheiten und Vorteile für Schulungen und Schulklassen des bekannten ZEISS Primo Star Mikroskopes werden hier anhand eines Primo Star HD mit intergrierter Kamera gezeigt und anlässlich dieses Modells wird auch speziell auf die dazugehörige IPad-App Labscope eingegangen.

ZEISS Primo Star HD – Interview by Biocompare

How-To: Köhlersche Beleuchtung am Primo Star

Wenn das Köhlern nicht stets das Erste ist, was Sie am Mikroskop  machen, oder Sie voreingestellte,  nicht köhlerbare Mikroskope gewohnt sind, hilft ein Blick auf die Anleitung schnell weiter.  Eine ausführliche Erläuterung zum Thema Köhlersche Beleuchtung in Text und Bild finden Sie ab Seite 18 des PDF-Dokuments „Mikroskopieren von Anfang an“ von ZEISS.

Nun gibt es ein Video der Uni Göttingen das die Details beim Köhlern eines Primo-Star Mikroskops zeigt:

Köhlern Köhlersche Beleuchtung