Co to są mikroskopy cyfrowe?

Mikroskop cyfrowy jest tradycyjnym mikroskopem optycznym z wbudowaną kamerą CCD i służy do powiększonego oglądania próbek i próbek. Mikroskopy te zwykle można podłączyć do komputera, aby wytwarzane przez nich obrazy można było zapisać na dysku twardym w celu późniejszej kontroli lub wyświetlić na monitorze, aby kilka osób mogło zobaczyć próbkę w tym samym czasie. Dzięki zastosowaniu kombinacji technologii mikroskopy cyfrowe odgrywają kluczową rolę w badaniach i edukacji.

Jak oni pracują

Większość mikroskopów cyfrowych zbudowanych jest na tej samej podstawie, co inne mikroskopy optyczne lub świetlne. Próbkę umieszcza się pod soczewką obiektywu; dołączone źródło światła jest zwykle używane, aby próbka była lepiej widoczna. Soczewka obiektywu powiększa próbkę i ustawia ostrość w tubce mikroskopu. W mikroskopie stereoskopowym okular, zwany także soczewką oczną, ponownie powiększa obraz, czyniąc go widocznym dla obserwatora. Mikroskop cyfrowy może nie zawierać okularu, ale zamiast tego użyj aparatu cyfrowego, aby ustawić ostrość obrazu.

Rodzaje

Oryginalne mikroskopy cyfrowe wymagały użycia komputera do oglądania obrazów. Pudełko na górze mikroskopu zawierało przewód umożliwiający podłączenie go do komputera, a oprogramowanie zinterpretowało obraz i wyświetliło go na monitorze. Mikroskopy tego typu są nadal dostępne, a większość z nich zawiera kable USB.

Inne mikroskopy cyfrowe nie wymagają komputera. Zamiast tego mały monitor, zwykle w górnej części mikroskopu, gdzie tradycyjnie byłby okular, wyświetla obraz próbki. Niektóre z nich zawierają osobny monitor LCD, który może pozwalać na większe obrazy. Modele typu „wszystko w jednym” zwykle zawierają dysk twardy, dzięki czemu obrazy można przechowywać i przesyłać.

Dostępne są również przenośne modele cyfrowe. Poziomy powiększenia w przypadku tych małych urządzeń są zwykle ograniczone i zwykle muszą być podłączone do komputera, aby zobaczyć obraz. Ręczna natura tych mikroskopów może jednak stanowić dużą zaletę, ponieważ próbka zwykle nie musi być w żaden sposób przenoszona ani zmieniana. Kamera może być również umieszczana w małych przestrzeniach i pod nietypowymi kątami, których ludzkie oko nie mogłoby osiągnąć.

Kombinowane mikroskopy stereo i cyfrowe obejmują okulary, dzięki czemu można ich używać jak tradycyjnych mikroskopów, ale mają wbudowaną kamerę, która umożliwia przesyłanie i zapisywanie obrazów. W większości przypadków powiększenie okularu określa poziom powiększenia końcowego obrazu. Dostępne są również zestawy kamer, które można podłączyć do osobnego mikroskopu stereoskopowego, co czyni go cyfrowym.

Cyfrowe powiększenie

Zarówno mikroskopy stereofoniczne, jak i cyfrowe są zależne od optyki soczewki obiektywu przez większą część ich powiększenia. Podczas gdy mikroskopy stereo opierają się na optyce okularu, aby obraz był widoczny, rozdzielczość kamery i rozmiar monitora określają, jak duże możliwe jest powiększenie za pomocą mikroskopu cyfrowego. Ten typ mikroskopu niekoniecznie obejmuje okular, może być możliwe rejestrowanie obrazów przy znacznie większym powiększeniu optycznym. Ponadto obraz może być dodatkowo powiększany cyfrowo, szczególnie w przypadku aparatu o wysokiej rozdzielczości.

Cyfrowe powiększenie - lub zbliżenie - manipuluje obrazem, aby go powiększyć. Gdy rozmiar obrazu zostanie zwiększony, maleńkie punkty koloru, które składają się na obraz, zwane pikselami, zwiększają się. Ponieważ może to powodować blokowanie obrazu, do dodawania nowych pikseli i interpolacji ich wartości stosowane są specjalne algorytmy. Chociaż teoretycznie może to obniżyć jakość obrazu, większość mikroskopów cyfrowych ma kamery o wysokiej rozdzielczości, więc wytwarzane przez nich obrazy mogą być tak dobre lub lepsze niż stereoskopowe mikroskopy optyczne.

Chociaż możliwe jest powiększenie obrazu cyfrowego więcej niż jednego widzianego przez okular, to powiększenie jest ograniczone przez to, jak dużą próbkę można odtworzyć na monitorze. Większość mikroskopów typu „wszystko w jednym” ma stosunkowo małe ekrany widokowe, czasem tak małe jak 3,5 cala (8,89 cm) lub mniej. Nawet większe jednostki często zawierają monitor o przekątnej 15 cali (38,1 cm), co nadal ogranicza rozmiar obrazu. W większości przypadków oznacza to, że mikroskopy cyfrowe zapewniają nieco więcej niż połowę powiększenia porównywalnych mikroskopów stereo.

Stereo vs. Digital

Zarówno mikroskopy stereo, jak i cyfrowe są dostępne w różnych powiększeniach i jakościach, a każdy ma swoje zalety i wady. Pomimo wad związanych z powiększaniem obrazu, modele cyfrowe mają tę dodatkową zaletę, że mogą przechwytywać i wyświetlać obrazy. Obrazy próbek można często łatwo wydrukować, a niektóre mikroskopy cyfrowe zapewniają rozdzielczość nawet 54 megapikseli. Dla osób, które muszą regularnie używać mikroskopu, widzenie obrazu na ekranie może również powodować mniejsze zmęczenie oczu.

W porównaniu do mikroskopów stereoskopowych podstawowe mikroskopy cyfrowe podłączone do komputera są również często tańsze i można je wykorzystać do innych celów. Możliwość cyfrowej obróbki obrazu oznacza, że ​​można zrobić więcej niż zwykłe wyświetlanie i drukowanie; niektóre modele naukowe cechują się wysokim zakresem dynamicznym, który zapewnia większy kontrast na obrazach, a także funkcje obracania i wyświetlania 3D. Niektóre modele zapewniają także górne oświetlenie LED podobne do tego w mikroskopach do hodowli tkankowych.