Hogyan fotózzunk mikroszkóppal?

Bevezető

A hétköznapi világ eseményeinek és tárgyainak lefotózása ma már rutinfeladatnak számít – számtalan technikai eszköz áll hozzá rendelkezésünkre, amelyek használata sok esetben nem is túl bonyolult (automata fényképezőgépek, okostelefonok kamerái, stb.). Az alábbi cikkünkben azoknak szeretnénk segíteni, akik a szabad szemmel alig, vagy már nem látható parányok fotózását szeretnék elkezdeni. Szerencsére ma már erre is ad módot a fejlett technika, nekik is számos eszköz áll rendelkezésükre. Mi pedig ezzel az írással szeretnénk segíteni őket terveik valóra váltásában, azaz a mikroszkópban látott kép hatékony, minőségi megörökítésében.

Mit fotózhatunk és milyen eszközzel?

A kereskedelmi forgalomban kapható mikroszkópok mindkét fő típusa – a biológiai és a sztereomikroszkóp – egyaránt alkalmas a benne látott kép rögzítésére, fotó vagy film formájában. Ehhez csupán egy alkalmas képrögzítő eszköz szükséges, valamint egyes esetekben speciális adapter, melyekkel csatlakoztathatjuk képrögzítő eszközünket a mikroszkóphoz. A téma kapcsán szót ejtünk a meglehetősen népszerű LCD mikroszkópokról, hogy azok mennyiben alkalmasak mikrofotózásra.

A mikroszkópban látott képet a következő eszközökkel rögzíthetjük (fotón vagy videón):

1. Tükörreflexes (DSLR) fényképezőgép
2. Digitális (kompakt) fényképezőgép
3. Speciális mikroszkópkamera

Mindhárom kameratípusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, az alábbiakban ezekről is szólni fogunk.

1. Mikrofotózás tükörreflexes (DSLR) fényképezőgéppel

Tükörreflexes (vagy más néven DSLR) fényképezőgéppel dolgozva kiélvezhetjük a professzionális fényképezőgép minden előnyét. Könnyedén állíthatjuk a rögzítendő kép (esetleg opcionális videó) paramétereit: fényességét, az expozíció hosszát, a színhőmérsékletét, stb. Mindemellett ezen gépek viszonylag nagy méretű érzékelője (APS-C formátum kb 23x15mm; full frame: 24×36 mm) szintén számos előnyt hordoz: képes valódi nagy felbontású felvételek készítésére (fotó nyomtatása vagy nagy felbontású képernyőn való visszanézéskor előnyös), viszonylag alacsony a zajszintje, továbbá az okulárban látott kép (látómező) több mint fele ráfér a készítendő fotóra/videóra.

Minden kényelme mellett hátrányai is vannak az e géptípussal való mikrofotózásnak: előfordulhat, hogy a kép vignettál (sötétedik) a széleken – főként a biológiai mikroszkópok esetén adódik ez a probléma. Ezen túl – a DSLR gép fényaknájával megnövelt fényúthossz miatt – a mikroszkóp tárgytávolsága erősen lecsökken: a mikroszkóp objektívjét meglehetősen közel kell vinnünk a tárgylemezen vizsgált objektumhoz, ha szeretnénk éles képet kapni a DSLR kamerában. Ez több „kellemetlen” következménnyel is jár majd: ha olyan mikroszkópunk van, ahol a fényképezőgép használatával egy időben egy másik kihuzaton át okulárban is láthatjuk a képet (pl.  trinokuláris mikroszkópok), akkor nem kapunk egyszerre éles képet a fényképezőgépen és az okulárban. Sztereo-mikroszkópok esetében további kényelmetlenség, hogy nem lesz módunk dolgozni az alatta lévő tárgyakkal, mivel akár harmadára, negyedére is lecsökkenhet a munkatávolság.

Tükörreflexes gép mikroszkópra illesztése

A tükörreflexes (DSLR) gépünket viszonylag egyszerűen rátehetjük a mikroszkópra. Amennyiben nem rendelkezik külön kamera csatlakoztatására használható kihuzattal, távolítsuk el az okulárt a kihuzatból. (Külön kamera-kihuzattal ellátott mikroszkópnál értelemszerűen azt használjuk fényképezésre, kivéve ha az okulárkihuzat nagyobb méretű, mert ez esetben inkább azt javasoljuk DSLR kamerával történő fotózásra a kisebb vignettáció miatt.) Távolítsuk el az objektívet fényképezőgépünkről és a kamera típusának megfelelő T2 adaptergyűrűt tegyük a helyére. A T2 gyűrűbe tekerjük bele a mikroszkóp kihuzatába illeszkedő T2 adaptert és a kamerát adapterestől a mikroszkóp okulárkihuzatába helyezzük bele. Nagyon fontos, hogy ez a fotózási mód úgy történik, hogy a „csupasz”, tehát az objektívek nélküli DSLR kameránkat illesztjük rá a leírt módon a mikroszkóp kihuzatára – ezt nevezzük egyébként primér fókuszban történő fotózásnak is, ami azt jelenti, hogy nem áll semmilyen optikai elem a mikroszkóp objektívje által vetített kép és a fényképezőgép érzékelője közé. Ezt követően már nincs más dolgunk, csak élességet állítani és beállítani a kamerán a szükséges paramétereket majd exponálni.

2. Mikrofotózás kompakt (kis méretű) és bridge fényképezőgéppel

A magunk részéről ezt a fajta fotózást – a kompakt, kis méretű, nem levehető objektívű fényképezőgépekkel történő mikrofotózást – nem igazán ajánljuk, legfeljebb szükségmegoldásként. Nem azt mondjuk, hogy így nem születhetnek akár élvezhető színvonalú felvételek – csupán azt állítjuk, hogy ez a legkevésbé professzionális, legkevésbé kiszámítható, és leginkább időt rabló módja a mikrofotózásnak. Akik tehát tömegesen/rendszeresen készítenek felvételeket a mikroszkóp alatt vizsgált objektumokról, netán professzionális célokra is szeretnék azokat felhasználni (nyomtatás, kiadványba szerkesztés, szakmai konferenciákon való felhasználás, stb.) azoknak nem ajánljuk a kompakt gépekkel történő fotózást.

A gyengébb képminőség, illetve az eredmény előre kiszámíthatatlansága leginkább arra vezethető vissza, hogy a kompakt digitális gép objektívje nem levehető. Fotózni csak ezen át tudunk így könnyen beláthatjuk, hogy más technikákhoz képest mennyivel több lencse található a fényútban. A sok lencse nagyobb mértékben ront a képminőségen ráadásul könnyen vignettálást okozhatnak különösen ha nagyobb méretű a kamera objektívje. További probléma, hogy nem tudni mekkora nagyítást fogunk végül kapni, azaz az okulárban látott kép mekkora hányada „fér rá” a kamera viszonylag kis méretű érzékelőjére. Ezen túlmenően érdemes megemlíteni, hogy a kamera autofókusz rendszere csődöt mondhat fotózáskor, vagyis az elkészült képek nem biztos, hogy élesek lesznek.

Az ún. bridge gépek (a DSLR kamerákkal hasonló méretű, de nem eltávolítható objektívvel rendelkező fényképezőgépek) a legkevésbé ajánlottak mikrofotózásra: egyrészről a nagyméretű objektívlencse jelentős vignettációt eredményez, másrészről a gép súlya, mérete könnyen problémákat jelenthet az okulárra történő rögzítés során.

Kompakt fényképezőgép mikroszkópra illesztése

Alkalmi amatőr felvételek készítésere természetesen ez a módszer is alkalmas – barátainknak, családtagjainknak, ismerőseinknek ezzel is megmutathatjuk, miféle kalandozásokat tettünk a mikroszkópia világában. Ha emellett a módszer mellett döntünk, szükségünk lesz ún. digiscoping adapterre, mellyel a fényképezőgépet a mikroszkóp okulárjára tudjuk csatlakoztatni és több irányú állítási lehetőséget biztosít az optikai tengelyre történő állításra.

3. Mikrofotózás mikroszkóp-kamerával dolgozva

Talán a leginkább ajánlott, legegyszerűbb mikroszkópos fényképezési módszer az erre a célra készült professzionális mikroszkóp-kamerával történő fotózás. Ennek a módszernek számos vitathatatlan előnye és néhány hátránya is van, de még mindig ez a leginkább ajánlott szakszerű megoldás a mikroszkópban látott kép lefotózására.

A módszer egyszerűsége abban rejlik, hogy a kamerát legtöbb esetben csak be kell helyezni az okulár helyére, vagy a mikroszkóp kamerakihuzatába és a számítógépre csatlakoztatva máris indulhat a megfigyelés. Néhány kamera esetében szükséges lehet egy egyszerű és olcsó adapterre, a különböző méretű és típusú mikroszkóp-okulárkihuzatok jelentette probléma áthidalására. A mikroszkópkamerában (digitális mikroszkópokulárban) – mint a neve is mutatja – egy, a digitális fényképezőgépekéhez hasonló érzékelőlapka rögzíti a látott képet, és az onnan továbbítódik a számítógépünkre, a feldolgozó szoftverhez.

Mikroszkóp-kamera használatának előnyei és hátrányai

Az előnyök között említenénk először is az egyszerű illesztést és a lényegében primer fókuszú fotózást (hasonlóan, mint a DSLR-ekkel való fotózás esetén). A mikroszkóp objektívje által vetített kép itt is egyből a mikroszkópkamera érzékelőjére vetül, nincsenek közbenső optikai elemek.

További előnye a mikroszkópkamerával történő fényképezésnek, hogy egyszerre figyelhetjük meg a vizsgált preparátumot (vagy tárgyat) a számítógép monitorán és a mikroszkóp szabad szemes okulárjában (mindkét helyen egyszerre kapunk fókuszt, azaz éles képet, ami a DSLR-el történő fotózáskor nem mondható el!). Ez különösen hasznos, ha a mikroszkópunkat oktatási célokra akarjuk használni: hiszen az okulárban látott képet a számítógépen keresztül egy projektor segítségével kivetíthetjük egy vászonra! Így akár egy egész osztálynyi diáknak, vagy több, betanításra váró munkatársnak magyarázhatjuk el egyszerre, mit is látnak a mikroszkóp alatt.

Természetesen a látott képeket számítógépünkre lementhetjük, felcímkézhetjük, feliratozhatjuk, számítógépünkön tárolhatjuk, külső adathordozóra áttehetjük. Hasonlóképpen videók készítésére is alkalmasak e kamerák – így akár megörökíthetjük a papucsállatka mozgását, az ostorok csillószőreinek „csapdosását”, a mikroszinten zajló élet mozgásos folyamatait is.

További hatalmas előnye a digitális mikroszkópkameráknak minden más fényképezési módszerrel szemben, hogy sok esetben a szoftverük számos kényelmi funkcióval ellátott: segítségükkel méréseket végezhetünk – szöget, távolságot, felületet mérhetünk ki a preparátumon (a mikroszkóp alá helyezett tárgyon). 

Mennyire lényeges a kamera felbontása?

Adódik a kérdés: milyen célra mekkora felbontású kamerát használjunk? A nagy felbontású kamera automatikusan jobb képminőséget nyújt számunkra? Minden esetben jobb a nagy felbontású eszköz?

Kis képernyő – kisebb felbontás

Aki csak egy átlagos – tipikusan 1600×1200 pixeles – monitoron akarja használni mikroszkóp-kameráját, annak nem feltétlenül szükséges ennél lényegesen nagyobb (mondjuk 5-8 megapixel) pixelszámú kamerát vásárolnia. A részletek jelentős része egyszerűen elvész ha a teljes képet egyszerre szeretnénk látni – a kamera rögzítette kép túl nagy lesz a monitor felbontásához képest, azt le kell kicsinyíteni. Amennyiben csak a tárgy egy kis részét szeretnénk nagy felbontáson látni, akkor célszerű inkább a mikroszkóp nagyítását növelni, és ezzel előhozni az apró részleteket. A nagyobb megapixeles kamerák leginkább akkor ajánlottak, ha nyomtatásban szeretnénk a látott képet viszontlátni: ekkor nagyon is számít a felbontás mértéke, hogy nagyméretű, részletgazdag képet kapjunk.

A nagy felbontású kamerák esetén tipikus, hogy a felbontás növelésével párhuzamosan „leesik” a másodpercenkénti képkocka szám akár 2-3 db-ra is. Ez azt jelenti, hogy a tárgy mozgatásakor annak monitoron látott élőképe szaggatott lesz. Ennek oka legtöbbször abban keresendő, hogy elérjük az USB 2.0 szabványú csatlakozó maximális adatátviteli sebességét: ezt a korlátot az újabb, USB 3.0 szabványt támogató (gyorsabb adatáramlást biztosító) kamerával (és persze számítógép-oldali csatlakozóval) küszöbölhetjük ki. Az alábbi képeken a látómező méretét mutatjuk be, a különböző kamerákkal végzett mikrofotózás esetében:

Az érzékelő mérete és felbontása

A kamerák pixelszámán túl igen lényeges paraméter az érzékelő mérete. A gyártók erre nem túl hétköznapi terminológiát használnak: egy tipikus mikroszkóp kamera érzékelőjének mérete 1/4″ és 1/2″ között változik. Ez a szám megmutatja, hogy az érzékelő átlósan mekkora méretű inchben (egy inch = 25,4mm): előbbi méret kb 6.35 mm, utóbbi 12.7 mm képátlót jelent. (Ez messze kisebb, mint az APS-C méretű DSLR kamerák 28 mm-es érzékelője.) Mindez azt jelenti, hogy a mikroszkóp-kamerák viszonylag kis fizikai méretű érzékelőjére a mikroszkóp okulárjában látott kép nem fog teljesen „ráférni”, sokkal kisebb látómezőt láthatunk majd. Tapasztalatunk szerint annak kb. 35-40%-át, a nagylátószögű (WA) kamerák esetében akár 50%-ot. Összehasonlításként: DSLR kamerával fotózva az okulárban látott látómezőnek (és képnek) kb. 60%-át lehet lefotózni.

ToupCam 1.3 megapixel	ToupCam 2 megapixel	ToupCam 3 megapixel

Az, hogy mekkora a kamera felbontóképessége, azaz hogy egymás mellett milyen kis távolságban lévő apró részletet mutat meg különállónak, leginkább az érzékelőlapka pixel méretétől függ (ez az érték általában 2 és 3.5 mikron között mozog). Minél kisebbek a pixelek, annál több részletet tud felbontani a kamera, ám egyúttal az érzékelő zaja is megnő. A fenti fotókon a különböző felbontású ToupCam mikroszkópkamerák érzékelőinek méretét hasonlítjuk össze. Magukat a kamerákat és paramétereiket itt tekinthetik meg.

4. Fotózás digitális mikroszkóppal

Talán ezzel az elterjedőben lévő mikroszkópfajtával készíthetünk legkönnyebben fotókat és videókat a mikrovilágról. A mikroszkóp ugyanis erre a célra „optimalizált” – mind szerkezetében, mind a képek elkészítését és feldolgozását lehetővé tevő programok tekintetében. Nagy előnyük, hogy nem szükséges külön mikroszkópkamerát vásárolni ahhoz, hogy a vizsgált tárgyat képre és/vagy videóra rögzítsük – a kamera  „integrálva van” a mikroszkóp testébe. Csak annyit kell tennünk, hogy behelyezzük a vizsgálandó tárgyat vagy metszetet a lencsék alá, bekapcsoljuk a beépített világítást, majd elkészítjük a fotókat, illetve a videókat.

Mindegyik digitális mikroszkóp közös jellemzője, hogy nincs mód a hagyományos, szabadszemes betekintésre az élőképet beépített, saját LCD-kijelzőjén vagy a számítógépen tekinthetjük meg. Ízlés kérdése, hogy kinek elfogadható és kinek nem a hagyományos, okulárokon át történő betekintés lehetőségének a hiánya. Azt azonban kijelenthetjük, hogy akik gyakran mikrofotóznak, illetve közösségi célokra (például oktatás) szeretnék használni eszközüket, azoknak jó befektetés lehet a digitális mikroszkóp beszerzése. A legtöbb ilyen eszköz esetében van mód arra is, hogy a látott élőképet, illetve a rögzített fotókat és videókat kivetítőkön, esetleg – egyes típusoknál – televízió képernyőjén át osszák meg nagyobb létszámú közönséggel.

Egyes digitális mikroszkópok biológiai mikroszkópként működnek – mint például az általunk is forgalmazott Bresser LCD mikroszkóp.  Ezen eszközök segítségével metszeteket vizsgálhatunk, tárgylemezen, akárcsak bármelyik hagyományos biológiai mikroszkóppal. Más digitális mikroszkópok sztereomikroszkópként működnek –  azaz tárgyakat (érmék, rovarok, hajszál, madártoll, stb.) tehetünk alájuk és vizsgálhatunk meg teljes valóságukban. Ilyen eszköz az általunk forgalmazott Delta Smart mikroszkóp.

A digitális mikroszkópokba integrált, illetve a hozzájuk tartozékként adott kliensszoftverek – ezek a miniprogramok gyorsan és egyszerűen telepíthetők számítógépünkre – számos funkciót „tudnak”. Segítségükkel különböző felbontású képeket és videókat készíthetünk, precíz méréseket végezhetünk a vizsgált objektumon, illetve segítenek a mentett képek és videók rendszerezésében is.