Was sind digitale Mikroskope?
Ein digitales Mikroskop ist ein herkömmliches optisches Mikroskop mit einer eingebauten CCD-Kamera (Charge Coupled Device), mit der Proben und Proben vergrößert betrachtet werden können. Diese Mikroskope können in der Regel an einen Computer angeschlossen werden, damit die von ihnen erzeugten Bilder auf einer Festplatte gespeichert oder auf einem Monitor angezeigt werden können, sodass mehrere Personen gleichzeitig eine Probe sehen können. Durch den Einsatz einer Kombination von Technologien spielen digitale Mikroskope eine entscheidende Rolle in Forschung und Lehre.
Wie sie arbeiten
Die meisten digitalen Mikroskope basieren auf demselben Fundament wie andere optische oder Lichtmikroskope. Eine Probe wird unter eine Objektivlinse gelegt; Normalerweise wird eine angebrachte Lichtquelle verwendet, um die Probe besser sichtbar zu machen. Die Objektivlinse vergrößert die Probe und wird im Tubus des Mikroskops fokussiert. In einem Stereomikroskop vergrößert das Okular, auch Okularlinse genannt, das Bild erneut und macht es für den Betrachter sichtbar. Ein Digitalmikroskop enthält möglicherweise kein Okular. Verwenden Sie stattdessen eine Digitalkamera, um das Bild zu fokussieren.
Typen
Die ursprünglichen digitalen Mikroskope erforderten die Verwendung eines Computers zum Betrachten der Bilder. In einer Box oben am Mikroskop befand sich ein Kabel, mit dem es an den Computer angeschlossen werden konnte. Die Software interpretierte das Bild und zeigte es auf einem Monitor an. Mikroskope dieses Typs sind weiterhin erhältlich, wobei die meisten auch USB-Kabel enthalten.
Andere digitale Mikroskope benötigen keinen Computer. Stattdessen zeigt ein kleiner Monitor, normalerweise oben auf dem Mikroskop, wo sich das Okular normalerweise befindet, ein Bild der Probe an. Einige verfügen über einen separaten LCD-Monitor, der möglicherweise größere Bilder ermöglicht. All-in-One-Modelle wie dieses enthalten normalerweise eine Festplatte, sodass Bilder gespeichert und übertragen werden können.
Tragbare digitale Modelle sind ebenfalls erhältlich. Die Vergrößerungsstufen dieser kleinen Geräte sind normalerweise begrenzt und müssen normalerweise an einen Computer angeschlossen werden, um das Bild zu sehen. Die Handlichkeit dieser Mikroskope kann jedoch ein großer Vorteil sein, da die Probe normalerweise nicht bewegt oder in irgendeiner Weise verändert werden muss. Die Kamera kann auch in kleinen Räumen und unter ungewöhnlichen Winkeln aufgestellt werden, die das menschliche Auge nicht erreichen kann.
Kombinierte Stereo- und Digitalmikroskope enthalten Okulare, so dass sie wie herkömmliche Mikroskope verwendet werden können, verfügen jedoch über eine eingebaute Kamera, mit der Bilder übertragen und gespeichert werden können. In den meisten Fällen bestimmt die Vergrößerung des Okulars die Vergrößerungsstufe des endgültigen Bildes. Es sind auch Kamera-Kits erhältlich, die an ein separates Stereomikroskop angeschlossen werden können, um es zu einem digitalen zu machen.
Digitale Vergrößerung
Sowohl Stereo- als auch Digitalmikroskope sind für einen Großteil ihrer Vergrößerung von der Optik des Objektivs abhängig. Während Stereomikroskope auf die Optik des Okulars angewiesen sind, um das Bild sichtbar zu machen, bestimmen die Auflösung der Kamera und die Monitorgröße, wie viel Vergrößerung mit einem Digitalmikroskop möglich ist. Diese Art von Mikroskop beinhaltet nicht unbedingt ein Okular, es ist möglicherweise möglich, Bilder mit weitaus größerer optischer Vergrößerung aufzunehmen. Darüber hinaus kann das Bild digital weiter vergrößert werden, insbesondere mit einer hochauflösenden Kamera.
Digitale Vergrößerung - oder Zoom - manipuliert das Bild, um es größer zu machen. Wenn die Bildgröße erhöht wird, werden die kleinen Farbpunkte, die das Bild ausmachen, Pixel genannt, vergrößert. Da dies das Bild blockieren kann, werden spezielle Algorithmen verwendet, um neue Pixel hinzuzufügen und deren Wert zu interpolieren. Während dies theoretisch die Bildqualität verringern kann, verfügen die meisten digitalen Mikroskope über hochauflösende Kameras, sodass die von ihnen erzeugten Bilder genauso gut oder besser sein können als optische Stereomikroskope.
Obwohl es möglich sein kann, ein digitales Bild mehr als durch ein Okular zu vergrößern, wird diese Vergrößerung dadurch eingeschränkt, wie groß die Probe auf einem Monitor reproduziert werden kann. Die meisten All-in-One-Mikroskope haben relativ kleine Bildschirme, manchmal nur 8,89 cm (3,5 Zoll) oder weniger. Selbst größere Einheiten verfügen oft über einen 15-Zoll-Monitor (38,1 cm), der die Bildgröße begrenzt. In den meisten Fällen bedeutet dies, dass digitale Mikroskope etwas mehr als die Hälfte der Vergrößerung vergleichbarer Stereomikroskope liefern.
Stereo vs. Digital
Sowohl Stereo- als auch Digitalmikroskope sind in verschiedenen Vergrößerungen und Qualitäten erhältlich und haben Vor- und Nachteile. Trotz der mit der Bildvergrößerung verbundenen Nachteile haben digitale Modelle den zusätzlichen Vorteil, Bilder erfassen und anzeigen zu können. Bilder von Proben können oft leicht gedruckt werden, und einige digitale Mikroskope bieten Auflösungen von bis zu 54 Megapixeln. Für Personen, die das Mikroskop regelmäßig verwenden müssen, kann die Möglichkeit, das Bild auf einem Bildschirm zu sehen, auch zu einer geringeren Belastung der Augen führen.
Im Vergleich zu Stereomikroskopen sind grundlegende digitale Mikroskope mit Computeranschluss häufig auch günstiger und können für mehr Zwecke verwendet werden. Die Möglichkeit, das Bild digital zu bearbeiten, bedeutet, dass mehr getan werden kann als nur das Anzeigen und Drucken. Einige wissenschaftliche Modelle verfügen über einen hohen Dynamikbereich, der für mehr Kontrast in Bildern sorgt, sowie über 3D-Rotations- und Anzeigefunktionen. Einige Modelle bieten auch eine Overhead-LED-Beleuchtung ähnlich der in Gewebekulturmikroskopen.