Tiefenschärfe in der Mikroskopie

Die Tiefenschärfe ist beim Mikroskop immer bauartbedingt und hängt in erster Linie von der Objektivvergrößerung ab. So wie bei der Makrofotografie gilt auch hier: Je höher vergrößert wird, desto niedriger ist die Tiefenschärfe. Je nach Mikroskop-Typ lässt sich auf unterschiedliche Weise Einfluss auf die Tiefenschärfe nehmen:

Einfaches Stereomikroskop, Greenough-Typ

Man kann ein niedrig vergrößerndes Objektiv (z. B. 1x) mit einem höher vergrößernden Okular verwenden (20x). Damit erzielt man eine höhere Tiefenschärfe als mit der Kombination aus 2x-Objektiv und 10x-Okular (die Vergrößerung bleibt gleich). Natürlich ist immer das Objektiv für die Auflösung, d. h. die Sichtbarkeit von Details maßgeblich. Daher kann man diesen Ansatz nicht über ein gewisses Maß hinaus verfolgen. Bei ca. 25x-Okularvergrößerung ist vermutlich das Limit bei einem 1x-Objektiv erreicht, bei höheren Objektivvergrößerungen auch eher.

Stereomikroskop, Stereo-Zoom-Typ bzw. mit gemeinsamem Hauptobjektiv oder Galileo-Typ

Bei diesem Typ kann tatsächlich bei einigen Modellen eine doppelte Irisblende im Strahlengang verbaut werden. Damit kann man das Objektiv abblenden, um die Tiefenschärfe zu erhöhen. Das ist besonders beim Durchmustern oder beim Arbeiten (Sezieren, Löten) hilfreich. Diese Geräte sind aber aufgrund der Bauart und der nötigen Objektivdurchmesser teuer.

Durchlichtmikroskop mit Objektivrevolver

Bei den professionellen Mikroskopen verfügt der Beleuchtungsstrahlengang über eine Leuchtfeldblende, einen höhenverstellbaren und zentrierbaren Kondensor (Abbe-Kondensor) und eine Kondensorblende. Hiermit kann der Strahlengang optimal an das Objektiv und dessen numerische Apertur (der Öffnungswinkel des Objektivs) angepasst werden. Dies nennt man Köhlersche Beleuchtung. Bei höherer Vergrößerung (höhere Apertur des Objektivs) muss die Kondensorblende weiter geöffnet werden. Auch wenn die Frontlinse der Objektive bei höherer Vergrößerung immer kleiner wird, so wird doch dieser Effekt durch den viel kleineren Arbeitsabstand überkompensiert. Die Frontlinse sitzt sehr viel näher an der Probe und damit wird ein größerer Öffnungswinkel notwendig, um das Objektiv komplett auszuleuchten.

Auflichtmikroskop mit Objektivrevolver

Hier wird das Licht durch das Objektiv auf die Probe gebracht. Der Auflichtstrahlengang entspricht aber weitestgehend dem eines Durchlichtmikroskops, und ist genau wie dieses mit einem Kondensor sowie Kondensorblende und Leuchtfeldblende ausgestattet. Diese Mikroskope finden z. B. in der Metallurgie oder allgemein für undurchsichtige Proben (Halbleiter, Keramik etc.) Anwendung.



Bei der Einstellung der Köhlerschen Beleuchtung ist das Bildergebnis immer ein Kompromiss aus Auflösung, Kontrast und Tiefenschärfe, wie im Beispielbild zu sehen. Bei zu starkem Abblenden (Tiefenschärfe hoch) gehen feine Details der Probe verloren. Daher arbeitet man für hochauflösende Ergebnisse eher mit Fokus-Stacking, d. h. man nimmt mehrere Bilder mit unterschiedlichen Fokusebenen auf und mittelt diese anschließend. Unsere MikroCams verfügen in der Software über eine entsprechende Stacking-Routine. Dies kann bei einigen Modellen bereits im Livebild, d. h. während die Probe durchfokussiert wird, erfolgen.

Einfache Mikroskope verfügen meistens nur über eine simple Kondensorlinse im Tisch und sind damit auf eine Arbeitsblende festgelegt, egal welches Objektiv verwendet wird. Die maximale Auflösung der höher vergrößernden Objektive wird damit nicht ganz erreicht, aber das Bild sieht für Einsteiger ansprechender aus (mehr Kontrast, mehr Tiefenschärfe) und man findet sich auch in der Probe besser zurecht. Das ist z. B. beim Durchmustern einer größeren Probenmenge bzw. einer höheren Schichtdicke hilfreich. Zudem muss am Mikroskop nichts eingestellt oder justiert werden.

TrustedShops ExcellentShop 5 Jahre Award