Makrofotografie         www.denfo.de / Dentalfotografie mit Matthias Steinhauser

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Makrofotografie

In der Dentalfotografie ist die Makrofotografie ein aktuelles Thema, da wir hier ständig auf kleinste Teile stoßen. Sei es die formatfüllende Fotografie eines einzelnen Zahnes, die Fotografie eines feinmechanischen Teiles für einen Fachbericht oder z.B. die fotografische Dokumentation eines Kronenrandes. Ständig stoßen wir auf lohnende Objekte. Die Nahfotografie bis zu einem Abbildungsmaßstab von (1 : 1) ist heute mit nahezu jedem Makroobjektiv ohne großen Aufwand von jedermann realisierbar. Deshalb wollen wir uns hier mit der Makrofotografie von größeren Abbildungsmaßstäben befassen.
 
Abb.1) Contax Aria mit 60 mm Carl Zeiss Makroobjektiv und Novoflex Automatikbalgen

Grundsätzliches

Die Makrofotografie beginnt definitionsgemäß ab einem Abbildungsmaßstab von (1 : 1) und endet bei einem Abbildungsmaßstab von (10 : 1).  Dieser Bereich kann im allgemeinen nicht ohne entsprechendes Zubehör erreicht werden. Eine Beschreibung und Zusammenstellung der dazu erforderlichen Geräte finden Sie im Anschluß unter der Rubrik "Makrozubehör". Ein wenig Theorie ist jedoch unerläßlich. Abbildungsmaßstäbe die größer als (1 : 1) sind, werden im allgemeinen mit Hilfe von Zwischenringen und/oder einem Balgengerät erreicht. Wie wird jetzt der Abbildungsmaßstab ermittelt? Der Abbildungsmaßstab (ß) errechnet sich, indem man den Objektivauszug [mm] durch die Brennweite [mm] des verwendeten Objektivs teilt. Dies ist das gesamte Geheimnis.

Abbildungsmaßstab:

Der Abbildungsmaßstab ist gleich dem Objektivauszug [mm] geteilt durch die Brennweite des Objektivs [mm].
 
Abbildungsmaßstab = Objektivauszug / Brennweite

Welche Werte werden jetzt in diese Formel eingesetzt? Bei der Brennweite ist es sehr einfach, da der Zahlenwert auf dem Objektiv eingraviert ist. Aber wie ermittle ich meinen Objektivauszug? Dies kann ganz einfach gemessen werden. Dazu einige Anmerkungen.

Merke: Jedes Objektiv, das auf unendlich scharfgestellt ist, hat einen Objektivauszug von 0.

An der Kamera läßt sich das sehr schön erkennen. Ist die Entfernungseinstellung auf unendlich eingestellt, so ist das Objektiv soweit als möglich eingefahren. Beim Scharfstellen im Nahbereich wird das Objektiv durch Drehen am Scharfeinstellring „herausgeschraubt“. Dabei wird der Objektivauszug vergrößert. Wir messen also mit einer handelsüblichen Schieblehre die Längendifferenz des auf unendlich scharf gestellten Objektivs (also Objektivauszug = 0) zu dem „ausgezogenen“ Objektiv (d.h. wir messen die Strecke um die das Objektiv herausgeschraubt wird und addieren dazu die Länge der verwendeten Zwischenringe und/oder des Balgengerätes).

Beispiel:
Wir verwenden ein 100 mm Makroobjektiv (ohne Vorsatzlinse !) das 50 mm „ausgezogen“ ist, einen Zwischenring von 36 mm Länge und ein Balgengerät das auf eine Gesamtlänge von 114 mm eingestellt ist. Der Abbildungsmaßstab des gesamten Systems errechnet sich jetzt ganz einfach:

Ergebnis:

Abbildungsmaßstab = (50 + 36 + 114) mm geteilt durch 100 mm = 200 mm / 100 mm = 2

Wir erhalten einen Abbildungsmaßstab von (2:1)

Schärfentiefe

Die Schärfentiefe kann exakt ausgerechnet werden, jedoch haben sich in der Praxis einfache Tabellen bewährt. Auf der Tabelle kann sehr leicht abgelesen werden wie groß die Schärfentiefe bei einem eingestellten Abbildungsmaßstab und einer gewählten Blende ist.

Schärfentiefe [mm]
Abbildungsmaßstab
Blende
4
Blende
5,6
Blende
8
Blende
11
Blende
16
Blende
22
Blende
32
1 : 10
29
40
58
80
116
160
232
1 : 5
7,9
11
15
22
32
44
63
1 : 4
5,3
7,4
10,6
14,5
21,1
29
42,2
1 : 3
3,2
4,4
6,3
8,7
12,7
17,5
25,4
1 : 2
1,6
2,2
3,2
4,4
6,3
8,7
12,7
1 : 1
0,35
0,74
1,06
1,45
2,11
2,9
4,22
2 : 1
0,20
0,28
0,4
0,55
0,79
1,09
1,58
3 : 1
0,12
0,16
0,24
0,32
0,47
0,65
0,94
4 : 1
0,08
0,12
0,17
0,23
0,33
0,45
0,66
5 : 1
0,06
0,09
0,13
0,17
0,25
0,35
0,51
10 : 1
0,03
0,04
0,06
0,08
0,12
0,16
0,23
 Tabelle 1.) Schärfentiefe in mm in Abhängigkeit vom Abbildungsmaßstab und der eingestellten Blende, bezogen auf das Kleinbildformat (24 x 36 mm).

Anwendungsbeispiel:

Bei einem Abbildungsmaßstab von (2 : 1) und einer eingestellten Blende von 22 ist der Schärfentiefenbereich 1,09 mm groß.

Förderliche Blende:

Der Vollständigkeit halber möchte ich kurz auf die förderliche Blende eingehen. Auch hier wird in der Praxis nicht gerechnet, sondern eine fertige Tabelle zur Hilfe genommen. Es sei nur am Rande bemerkt, daß im Makrobereich bei hoher Abblendung zwar die Schärfentiefe größer wird, jedoch bedingt durch Beugungserscheinungen des Lichtes, eine sogenannte Beugungsunschärfe das Bild wieder verschlechtert. Die folgende Tabelle der förderlichen Blende soll als Richtschnur gelten. Hier wird gezeigt, welcher Blendenwert bei einem bestimmten Abbildungsmaßstab nicht überschritten werden sollte.

Förderliche Blende
Abbildungsmaßstab
empfohlene Blende
1 : 2
32
1 : 1
22
2 : 1
16
3 : 1
11
4 : 1
8 -11
5 : 1
8
6 : 1
5,6 - 8
7 : 1
5,6
8 : 1
5,6
9 : 1
4 - 5,6
10 : 1
4
Tabelle 2) Förderliche Blende in Abhängigkeit vom Abbildungsmaßstab bezogen auf das Kleinbildformat (24 x 36 mm).

Anwendungsbeispiel:
Bei einem Abbildungsmaßstab von (3 : 1) soll die Blende nicht stärker als 11 geschlossen werden, da sonst eine Verschlechterung der Bildqualität durch Beugungserscheinungen auftritt.

Anm.: Diese Zahlenwerte entsprechen der allgemeinen Lehrmeinung und sind mathematisch eindeutig definiert. Ich persönlich schließe die Blende meist ca. 1 bis 2 Stufen weiter (zumindest dann, wenn die Bilder (Papierabzüge) nicht besonders stark nachvergrößert werden). Meiner Erfahrung nach wird dadurch die Bildqualität nur unwesentlich schlechter, aber ich erhalte einen größeren Schärfentiefenbereich.

Mit diesen beiden Tabellen hat der Praktiker leicht die Möglichkeit ohne große Rechnerei den Schärfentiefenbereich und die förderliche Blende abzuschätzen. Beginnen wir also endlich mit der Praxis.

In der Makrofotografie gelten die gleichen Grundsätze wie z.B. in der Mundfotografie oder der Produktfotografie. Insbesondere folgende wichtige Stichpunkte möchte ich in Erinnerung bringen.

· Symmetrie
· Korrekter Bildausschnitt
· Hintergrund
· Schärfentiefe
· Bildgestaltung
· Farbneutrale Lichtquellen bzw. korrekte Gegenfilterung
· Schattenfreie und reflexarme Ausleuchtung
· Requisiten
· Effekte

Um ansprechende Ergebnisse zu erzielen, müssen diese Punkte müssen konsequent in die Makrofotografie übernommen werden. Die folgenden Beispielsaufnamen sollen Standartlösungen aufzeigen und zum eigenen Experimentieren animieren. Zum leichteren Nachschlagen sind die verwendeten Aufnahmeparameter am Ende des Berichts in übersichtlicher Tabellenform zusammengestellt. Begleites Sie mich auf einer Reise durch die Makrofotografie und lassen Sie sich inspirieren.
 

1. Zähne:

Einzelner Frontzahn

Sollen z.B. für die Vorlage einer Restauration die Charakteristika eines einzelnen Frontzahnes dokumentiert werden, reicht ein Abbildungsmaßstab von 1 nicht mehr aus. Hier empfiehlt sich ein entsprechend größerer Abbildungsmaßstab, damit der Zahn formatfüllend abgebildet wird (Abb.2).

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: 200 mm

Abbildungsmaßstab: (2 : 1)
 
Abb.2) Für die formatfüllende Abbildung eines Frontzahnes empfiehlt sich ein Abbildungsmaßstab von (2 : 1)

Wachskauflächen

Auch bei der Fotografie einer Wachskaufläche (Abb.3) für einen Fachbericht, wo verschiedene Details gut zu erkennen sein sollen, reicht ein Abbildungsmaßstab von 1 in aller Regel nicht aus.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: 140 mm

Abbildungsmaßstab: (1,4 : 1)
 
Abb.3) Modellierte Wachskauflächen kommen formatfüllend erst richtig zur Geltung

Keramikzahn auf Steinplatte

Schauarbeiten einmal anderst: Wolfram Schultis aus Karlsruhe zeigt, wie es gemacht wird. Anstatt herkömmlichen Keramikkronen brennt er Zähne mit Wurzel (Abb.4), die von frisch extrahierten Zähnen visuell kaum zu unterscheiden sind. Hier wurde eine Steinplatte als Unterlage verwendet, die durch die Marmorierung sehr gut zu dem Gesamtbild paßt.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: 115 mm

Abbildungsmaßstab: (1,15 : 1)
 
Abb.4) Eine Demoarbeit kann durchaus einem natürlichen (vollständigen) Zahn nachempfunden sein.

Keramikkaufläche ohne Abrasion / mit Abrasion

Auf den nächsten beiden Bildern sehen wir zwei Keramikkauflächen, die in vollendeter Harmonie der Natur nachempfunden sind. Im ersten Fall erkennen wir eine makellose Kaufläche (Abb.5). Im zweiten Fall ist die Kaufläche durch „Abrasion“ schon deutlich reduziert (Abb.6).

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: 200 mm

Abbildungsmaßstab: (2 : 1)
 
Abb.5) Eine intakte Kaufläche, die von Wolfram Schultis in Keramik nachempfunden wurde Abb.6) Ein natürlicher Zahn wäre in diesem Stadium wahrscheinlich bereits überkront

2.Technik:

FG-Diamant und Fräser

Ein roter Fotokarton eignet sich normalerweise nicht besonders als Hintergrund, da er zu sehr dominiert und das fotografierte Objekt in den Hintergrund drängt. Hier unterstreicht jedoch der agressive Farbton die scharfkantigen Diamantkörner und die exakt geschliffenen Schneidekanten des Fräsers.

Objektiv / Brennweite: 50 mm Normalobjektiv in Retrostellung

Objektivauszug: 187,5 mm

Abbildungsmaßstab: (3,75 : 1)
 
Abb.7) Der kleine FG Diamant erscheint im großen Abbildungsmaßstab rießig Abb.8) Feinste Beschädigungen der Schneiden eines benutzten Fräsers sind auf dieser Makroaufnahme zu erkennen

Größenvergleich

Damit die natürliche Größe des FG-Diamanten sowie des Feinfräsers (vgl. Abb.7 und 8) deutlich wird, wurden die beiden Objekte zusammen mit einem Pfennig fotografiert.
 
Abb.9) Zur Verdeutlichung der wahren Größe eines fotografierten Objekts legt man einfach ein Objekt bekannter Größe dazu

Skalpellklinge

Im nächsten Beispiel sehen wir die Aufnahme einer Skalpellklinge. Die starke Vergrößerung bringt uns in eine andere Dimension. Erscheint sie in natürlicher Größe noch feinst bearbeitet, so sieht sie hier (Abb.10) wie mit einem Heatless grob beschliffen aus.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv mit Vorsatzachromat

Objektivauszug: 200 mm

Abbildungsmaßstab: (2,65 : 1)
 
Abb.10) Kennen wir von einem Makroobjekt nicht die wahre Größe, kann es nicht auf den ersten Blick bestimmt werden

3.Qualitätssicherung:

Laserschweißung

Solche Bilder könnten z.B. in einem Lehrbuch über Laserschweißtechnik abgedruckt werden. Anhand mehrerer Fotografien und einer dazugehörigen Tabelle mit den jeweils verwendeten Schweißparametern könnte z.B. der Einfluß von Impulsdauer, Energie, Fokus oder einer ungenügenden Schutzgasspülung bildlich und leicht verständlich erklärt werden.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv mit Vorsatzachromat

Objektivauszug: 200 mm

Abbildungsmaßstab: (2,65 : 1)
 
Abb.11) Anhand der visuellen Beurteilung können Schweißparameter wie z.B. Energie oder Durchmesser des Fokus optimiert werden

Wachsmodellation (Tauchwachskäppchenrand)

In der Qualitätssicherung kann die Makrofotografie durchaus sinnvoll eingesetzt werden. Hier ist die Randschluß eines Tauchwachskäppchens (Abb.12) dokumentiert.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv mit Vorsatzachromat

Objektivauszug: 187,5 mm

Abbildungsmaßstab: (2,5 : 1)
 
Abb.12) Bei einem paßgenauen Tauchwachs kann auf die nachträgliche Anschwemmung des Randes mit Cervikalwachs verzichtet werden

4.Produktfotografie:

Implantate

Auch im Makrobereich kann entweder eine sachlich-nüchterne Fotografie oder auch eine künstlerisch gestaltete Fotografie erstellt werden. Dies soll anhand der nächsten Beispiele gezeigt werden. In den ersten beiden Fällen wurde eine Schraube sowie 2 Schraubenimplantate auf einem Spiegel ausgerichtet. Durch die exakte räumliche Geometrie sowie dem Spiegelbild wird die präzise Fertigung der Straumann Implantate unterstrichen. Im zweiten Fall wurden die beiden Implantate auf einer 175 Mio. Jahre alten Ammonitenplatte ausgerichtet. Die Schraubenlinien der Gewindegänge der Implantate sowie der „Schneckengang“ des Ammoniten ergänzen sich harmonisch. Außerdem ergibt sich durch das matte Schimmern des Titans sowie dem dunkelgrauen Glanz des Fossils eine geheimnisvolle monochrome Bildkomposition.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: Abb.13 = 225 mm; Abb.14 = 120 mm und Abb.15 = 115 mm

Abbildungsmaßstab: Abb.13: (2,25 : 1); Abb.14: (1,2 : 1) und Abb.15: (1,15 : 1)
 
Abb.13) Hier wird das Auge leicht getäuscht. Es handelt sich hier um eine einzelne (liegende) Schraube auf einem Spiegel Abb.14) Eine technisch gehaltene Aufnahme eignet sich z.B. als Fotografie auf der Katalogseite der technischen Informationen

 
Abb.15) Diese Makroaufnahme von zwei Straumann Implantaten könnte z.B. auf einer Werbeseite eingesetzt werden

5.Naturfotografie:

Insektenauge

In der Makrofotografie müssen nicht immer nur Zähne fotografiert werden. Auch die Natur bietet die vielfältigsten Möglichkeiten. Besonders das Insektenreich (Abb.16) ermöglicht faszinierende Aufnahmen.

Objektiv / Brennweite: 50 mm Normalobjektiv in Retrostellung

Objektivauszug: 162,5 mm

Abbildungsmaßstab: (3,25 : 1)
 
Abb.16) Das Facettenauge eines Insekts (hier eine Honigbiene) gewinnt durch eine Makroaufnahme einen geheimnisvollen Ausdruck

Pfauenfeder

Ein weiteres Beispiel aus der Natur zeigt dieses Beispiel. Trotz eines Alters von 20 Jahren hat diese Feder nichts von Ihrer Farbenpracht eingebüßt.

Objektiv / Brennweite: 50 mm Makroobjektiv

Objektivauszug: 20 mm

Abbildungsmaßstab: (1 : 2,5)
 
Abb.17) Durch die Nahaufnahme sind die feinsten Strukturen dieser Pfauenfeder erkennbar.

Opal

Den Begriff der Opaleszenz kennen wir alle aus dem Bereich der keramischen Massen. Hier wurde ein Opal fotografiert. Die schillernde Dreidimensionalität ist auf einem Film jedoch nicht reproduzierbar. Deshalb sind Fotografen, die solche Objekte fotografieren oft enttäuscht.

Objektiv / Brennweite: 100 mm Makroobjektiv mit Vorsatzachromat

Objektivauszug: 265 mm

Abbildungsmaßstab: (3,5 : 1)
 
Abb.18) Ein dreidimensionales Objekt verliert durch eine herkömmliche Fotografie an Aussagekraft. Dies passiert z.B. auch dann, wenn Sie versuchen ein Hologramm zu fotografieren

6.Geräte:

Auf den nächsten beiden Bildern sind zwei typische Kameraaufbauten gezeigt, wie sie in der Makrofotografie zum Einsatz kommen. Auf dem ersten Bild  (Abb.19) ist die Kamera mit einem 100 mm Makroobjektiv bestückt, welches maximal (50 mm) ausgezogen ist. Zusätzlich ist ein 50 mm Zwischenring (Original Zubehör für ß = (1 : 1)) zwischengeschaltet. Dadurch ergibt sich ein Objektivauszug von 100 mm und somit ein Abbildungsmaßstab von 1.
Das nächste Bild (Abb.20) zeigt eine Kamera mit einem Balgengerät, 3 Zwischenringen und einem 50 mm Normalobjektiv in Retrostellung. Daraus ergibt sich ein gesamter Objektivauszug von 200 mm und somit ein Abbildungsmaßstab von 4.
 
Abb.19) Trotz der imposanten Konstruktion ist hier „nur“ ein Abbildungsmaßstab von (1 : 1) möglich. Der Aufnahmeabstand ist aber gegenüber einem 50 mm Objektiv deutlich größer Abb.20) Solch ein Kameraaufbau ermöglicht bereits einen Abbildungsmaßstab von (4 : 1)

Wie man auf den beiden Bilders sehr schön erkennt, erzielt man mit einem kürzerbrennweitigen Objektiv einen deutlich höheren Abbildungsmaßstab. Allerdings wird der Abstand des fotografierten Objekts zur Frontlinse des Objektivs wesentlich geringer. Dadurch hat man in der Praxis oft Probleme mit einer optimalen Beleuchtung.

Literatur:

Gottfried Schröder / Technische Optik / Vogel-Verlag / 1990
Gottfried Schröder / Technische Fotografie / Vogel-Verlag / 1981
John Hedgecoe / Foto Handbuch / Hallwag 1994
Jost J. Marchesi / Professionelle Beleuchtungstechnik / Verlag Photographie 1994
Kurt Dieter Solf / Fotografie / Fischer Taschenbuch Verlag / 1991
Martin Sigrist / Erwin Stegmann / Die neue Makro Fotoschule / Verlag Photographie
Michael Nischke / Blitz Fotoschule / Verlag Photographie
Naumann/Schröder / Bauelemente der Optik / Carl Hanser Verlag München Wien
Pierre Marie Granger / Die Optik in der Bildgestaltung / Vogel-Verlag / 1989
Richard Hünecke / Das Novoflex System / Laterna magica / 1994
 

Makrozubehör:

Nachfolgend sind alle möglichen Hilfsmittel aufgeführt, welche für die Nah- und Makrofotografie verwendet werden können. Anhand der Vor- und Nachteile kann das für den Dentalfotografen in Frage kommende Gerät einfacher ermittelt werden.

Makroobjektiv:
Dies sind Spezialobjektive, welche extra für den Nah- und Makrobereich berechnet wurden, d.h. Ihre Abbildungsleistung ist für diesen Bereich optimiert (siehe Abb.21)
 
Abb.21) Ein 50 mm Normalobjektiv und ein 100 mm Makroobjektiv sind die beiden Arbeitspferde des Dentalfotografen

Vorteil: einfachstes Handling; kein zeitaufwendiger Zusammenbau; höchste  Abbildungsleistung bereits bei geringem Abblenden; vielseitig einsetzbar

Nachteil:  relativ teuer; bei häufigem Einsatz jedoch empfehlenswert

Nahlinse:
Die Nahlinse ist ein optisches Bauteil, welches vor die Frontlinse des Objektivs aufgeschraubt wird. Sie verkürzt die Brennweite und vergrößert dadurch die Naheinstellgrenze des Objektivs und somit den Abbildungsmaßstab. (Abb.22)
 
Abb.22) Nahlinsen sind besonders für den Einsteiger geeignet

Vorteil: preisgünstig; kein Verlängerungsfaktor notwendig

Nachteil: wegen mäßiger Abbildungsleistung sollte immer abgeblendet werden, kein allzu  hoher Abbildungsmaßstab möglich

Vorsatzachromate:
Gleiches Prinzip wie die Nahlinse, jedoch deutlich höhere optische Leistung.

Vorteil: bessere Abbildungsleistung wie die Nahlinsen; kein Verlängerungsfaktor notwendig

Nachteil: kein allzu hoher Abbildungsmaßstab möglich, teurer als die Nahlinsen

Zwischenringe:
Dies sind Verlängerungsstücke, welche den Objektivauszug vergrößern. Die gängigen Zwischenringe sind zwischen 12 und 36 mm lang. (Abb.23)
 
Abb.23) Zwischenringe arbeiten ohne zusätzlichen Linsensysteme

Vorteil: einfaches Handling; kein zusätzliches Linsensystem; preisgünstig

Nachteil: Verlängerungsfaktor notwendig

Balgengerät:
Dies ist eine Art Zieharmonika mit welcher der Objektivauszug stufenlos vergrößert werden kann (gleiches Prinzip wie die Zwischenringe). (Abb.24)

Vorteil: stufenloser und hoher Abbildungsmaßstab möglich; kein zusätzliches Linsensystem

Nachteil: Verlängerungsfaktor notwendig; etwas unhandlich
 
 
Abb.24) Das Balgengerät ermöglicht einen stufenlosen und hohen Abbildungsmaßstab

Konverter:
Dies sind mehrlinsige optische Systeme, welche zwischen das Objektiv und die Kamera gebracht werden. Die meist verwendeten 2-fach Konverter verdoppeln die Brennweite des entsprechenden Objektivs unter Beibehaltung der Naheinstellgrenze. (Abb.25)

Vorteil: einfaches Handling;

Nachteil: Lichtverlust von 2 Blenden (bei 2-fach Konverter); zusätzliches Linsensystem  verstärkt Abbildungsfehler des verwendeten Objektivs (minimal)
 
Abb.25) Der Konverter arbeitet mit einem zusätzlichen Linsensystem

Makro-Konverter:
Dies ist eine Kombination von einem Konverter und einem mit Hilfe eines Schneckenganges in der Länge einstellbaren Zwischenring (Abb.26).

Vorteil: einfaches Handling; in Verbindung mit einem 50 mm Normalobjektiv eine durchaus interessante Alternative zu dem Makroobjektiv.

Nachteil: Lichtverlust von 2 Blenden (bei 2-fach Konverter); zusätzliches Linsensystem  verstärkt Abbildungsfehler des verwendeten Objektivs (minimal)
 
 
Abb.26) Der Makrokonverter ist die Kombination eines Konverters mit einem verstellbaren Zwischenring (Produktfoto: Soligor)