Fotografie von DNA-Barcoding-Belegexemplaren

Für das DNA-Barcoding wird von jedem Belegexemplar mindestens ein Foto angefertigt. Besonders bei kleinen Objekten und der mit hohen Abbildungsmaßstäben verbundenen geringen Schärfentiere lassen sich scharfe Aufnahmen nur mit weit geschlossener Blende erzeugen, oder durch sogenannte Stacking-Fotografie erzeugen, wobei letztere Methode eine deutlich besser Qualität der Bilder ermöglicht. Da beim Stacking mehrere oder viele Bilder pro Objekt erstellt werden und diese dann och verrechnet werden müssen ist die Methode mit einem erhöhten Zeitaufwand verbunden. Zur effizienten Erstellung tiefenscharfer Aufnahmen wurde daher ein spezielles Fotosystem entwickelt, bestehend aus einer Systemkamera mit Makroobjektiv und eingebauter Bracketing-Funktion. Mit dem weitgehend automatisierten System lassen sich tiefenscharfe Bilder mit 100 oder mehr Einzelbildern in weniger als 30 Sekunden von der Aufnahme bis zum fertigen Bild erstellen.

Makrofotografie mit Olympus

Als Kamera zur Makrofotografie wird eine Olympus OM-D E-M1 Mark II verwendet. Der 20 Megapixel-Sensor im Micro-Four-Thirds-Format hat eine Größe von 17,4 x 13 mm. Daran angeschlossen ist ein Olympus M.Zuiko Digital ED 60mm F2.8 Macro, das einen Abbildungsmaßstab von 1:1 ermöglicht, d.h. Objekte mit einer Länge von 17,4 mm werden formatfüllend abgebildet. Für stärkere Vergrößerungen wird eine Vorsatzlinse  vom Typ Raynox DCR-250 verwendet, wobei sich zwei dieser Linsen stacken lassen, um Abbildungssaßstäbe bis 2,1-fach zu erreichen (siehe Tabelle unten). Für noch höher Vergrößerungen wird ein Panasonic Lumix G X VARIO PZ 45-175mm F4.0-5.6 Asph eingesetzt, an den mittels eine konusförmigen Adapters ein auf unendlich korrigiertes Objektiv mit großem Arbeitsabstand von Mitutoyo angebracht ist. Mit dem 5x-Mitutoyo lassen sich damit Vergrößerungen bis 3,88-fach erzielen (siehe Tabelle)

Die integrierte Stackingfunktion der Olympus OM-D E-M1 Mark II

Die Olympus OM-D E-M1 Mark II bietet eine eingebauten Stackingfunktion, bei der 15 in Serie aufgenommene Bilder kameraintern zu einem tiefenscharfen Gesamtbild verrechnet werden. Die folgenden Aufnahmen von DNA-Belegexemplaren von Schlupfwespen (Ichneumonidae) wurden bei Blende 5.6 mit der internen Stackingfunktion und einer Schrittweite von 5 aufgenommen.

Stacking-Fotografie mit Helicon Focus

Die Verwendung von Programmen zur Erstellung tiefenscharfer Bilder wie z.B. Helicon focus liefert qualitativ bessere Bilder als die interne Stacking-Funktion der Kamera und ist zudem nicht auf 15 Aufnahmen pro Serie beschränkt. Außerdem lassen sich Arbeitsabläufe leichter automatisieren, mit automatischem Transfer der Bilder von der Kamera zum PC und nachfolgender Verrechnung mit Hilfe in Version 7 eingeführten "Folder Monitor"-Funktion von Helicon Focus.

Für höhere Vergrößerungen als 1:2,1 wird ein Mikroskopobjektiv mit großem Arbeitsabstand vom Typ Mitutoyo genutzt. Als Tubuslinse dient ein Panasonic Lumix G X Vario PZ 45-175 mm / F4.0-5.6 Asph., das mittels eine konischen Adapters am Objektiv angebracht wird. Mit einem 5X Mitutoyo lassen sich Vergrößerungen bis 3,88-fach erreichen. Für noch höhere Abbildunsmaßstäbe lassen sich Mitutoyo-Objektive mit 10X oder 20X Vergrößerung verwenden.

Mit der Olympus OM-D E-M1 Mark II lassen sich bis zu 999 Bilder in Serie aufnehmen, wobei für Aufnahmen von Belegexemplare meist Serien von 50-100 Bildern bei Blende 5.6 und Schrittweiten von 3-5 ausreichend Tiefenschärfe bieten. Serienaufnahmen von bis zu 10 Bildern pro Sekunde mit der Olympus OM-D E-M1 Mark II lassen sich 100 Bilder in ca. 10 Sekunden erstellen.

Beleuchtung

Zur Beleuchtung werden Stackmaster LED-Leuchten vom Typ LED-Segment SN-1 sowie zur akzentuierten Ausleuchtung eine Power-LED "HELIOS". Die Leuchten besitzen einen Farbwiedergabewert Ra von 99 bei einer Farbtemperatur von 5700 K die Tageslicht entspricht. Bei kritischen Objekten wird um Reflektionen zu vermeiden eine tubusförmigen Lee-Filterfolie 129 Heavy Frost als Diffusor eingesetzt.

AMD-Workstation-PC

Zur Verrechnung der Einzelbilder in Helicon Focus wird eine AMD-Workstation verwendet. Die high-end-Grafikkarte benötigt zum Verrechnen von 100 Einzelaufnahmen (20 Megapixel jpeg-Format) mit der Methode C etwa 5 Sekunden, mit Berechnung durch die Grafikkarte.

Prozessor: AMD Ryzen Threadripper 2950X, 16 cores, 32 threads
Motherboard: ASUS ROG ZENITH EXTREME X399
RAM: 64 GB DDR4
Grafikkarte: AMD Radeon RX 590