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在为显微镜选择数码相机时,应考虑哪些因素?

时间:2022-12-06 10:26:46 来源: 点击:

  

  在为显微镜选择数码相机时,应考虑兼容性.耦合器放大率.为了保证配对成功,像素大小和分辨率等因素。

  一.相机与显微镜兼容

  确保相机传感器的尺寸与显微镜的物镜兼容。显微镜由多个透镜组件组成,多个透镜组件将样本的光波聚焦在传感器上,以产生图像。物镜允许显微镜提供放大的真实图像。最常见的物镜放大范围是4倍.10倍.40倍至100倍。

  大多数显微镜是圆形的,而相机传感器通常是矩形的。因此,如果相机传感器传感器的尺寸太大,物镜只会将光源聚焦在相机传感器的一个小圆上,导致逐渐光晕。渐变光晕是显微镜光路光学边缘的再现,在图像上显示为暗边。

  整个相机传感器需要被照亮,以防止逐渐晕眩,最大化视线——这意味着相机传感器的尺寸必须等于或低于显微镜物镜。

  二.选择耦合器

  耦合器用于最大化相机的视场范围,而不改变图像质量(FOV)。选择耦合器的黄金法则是:耦合器上的放大率越大,获得的FOV相反,耦合器上的放大率越小,FOV越大。如果放大率过低,可能会导致逐渐晕倒,如果放大率过高,可能会导致图像丢失。

  以下是为不同传感器芯片选择相关耦合器放大率的快速指南。

  传感器尺寸

  耦合器放大率

  1/3”

  0.35X

  1/2”

  0.5X

  2/3”

  0.66X

  1”

  1X

  三.像素大小

  在为应用程序选择数码相机时,像素大小是最重要的因素之一。如何确定正确的像素大小?

  1.确定显微镜的光学分辨率。

  可以用来确定显微镜的分辨率Ernt-Abbe的横着(即XY)分辨率透射公式:d=λ/2NA,其中:

  λ=用于标本成像的光波长

  d=光学分辨率(条纹间距)

  NA=物镜的数值孔径

  比如,使用550nm的白光.NA4倍物镜为0.20,光学分辨率(理论)极限达到d=550nm/(2X0.20)=1375nm

  2.计算采样频率。

  根据以下公式,采用奈奎斯特采样定理计算采样频率fs。奈奎斯特定律指出,为了完全恢复连续信号的特征,离散取样的次数应该是连续信号最高频率的两倍。因此,所需的芯片取样频率fs应小于或等于条纹间距d的一半。

  取样频率fs=d/2

  以上示例:采样频率为1375/2=687.5nm

  3.计算所需的像素大小。

  相机所需的像素大小=取样频率fs*放大倍数

  这里需要注意的是,放大率有几个来源:物镜:.管镜及相机支架/耦合器。要获得总放大倍数,需要将所有边缘的源乘积。

  所以:所需的像素大小=fs(687.5nm)X物镜放大率(4)X(1)X相机支架放大倍数(1)=687.5nmX4X1X1/1000=2.75µm

  四.选择相机的分辨率

  例如,相机的分辨率是指相机传感器上的像素数:2MP(200万像素).4MP(400万像素)等。一般来说,分辨率越高,图像传感器的像素越低。然而,显微镜的光学局限性表明,较高的像素或较小的像素间距并不总是提供较高的分辨率。另一方面,较大的像素收集更多的光源,这对相机的灵敏度起着重要作用。因此,需要在分辨率和灵敏度之间进行测量。选择和数值孔径是获得更好分辨率的关键(NA).下表显示了与光学系统总放大率和样本频率相关的中等像素间距。如果选择两个相同的传感器尺寸,最好选择较小的像素。

  物镜/数值孔径

  分辨率极限(µm)

  所需的像素大小(µm)

  4X(0.20)

  1.5

  2.9

  10X(0.40)

  0.64

  3.2

  20X(0.75)

  0.39

  3.9

  40X(1.30)

  0.22

  4.5

  Pixelinkvision配合相机配免费Pixelink图像Capture与第三方图像采集软件(如WinRoot2018.LabVIEW.NIMAX.MATLAB和Halcon)兼容。


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