Что такое цифровые микроскопы?

Цифровой микроскоп - это традиционный оптический микроскоп со встроенной камерой на приборах с зарядовой связью (CCD), который используется для увеличенного просмотра образцов и образцов. Эти микроскопы обычно можно подключить к компьютеру, чтобы полученные ими изображения можно было сохранить на жестком диске для последующей проверки или отобразить на мониторе, чтобы несколько человек могли одновременно увидеть образец. Используя комбинацию технологий, цифровые микроскопы играют решающую роль в исследованиях и образовании.

Как они работают

Большинство цифровых микроскопов построены на том же фундаменте, что и другие оптические или световые микроскопы. Образец помещается под объективом; для облегчения наблюдения за образцом обычно используется подключенный источник света. Линза объектива увеличивает образец, и он фокусируется внутри трубки микроскопа. В стереомикроскопе окуляр, также называемый окулярной линзой, снова увеличивает изображение, делая его видимым для наблюдателя. Цифровой микроскоп может не включать в себя окуляр, но вместо этого использовать цифровую камеру для фокусировки изображения.

Типы

Оригинальные цифровые микроскопы требовали использования компьютера для просмотра изображений. Коробка в верхней части микроскопа включала шнур, чтобы его можно было подключить к компьютеру, а программное обеспечение интерпретировало изображение и отображало его на мониторе. Микроскопы этого типа по-прежнему доступны, большинство из них включают шнуры USB.

Другие цифровые микроскопы не требуют компьютера. Вместо этого маленький монитор, обычно в верхней части микроскопа, где традиционно находился окуляр, отображает изображение образца. Некоторые включают в себя отдельный ЖК-монитор, который может допускать большие изображения. Подобные модели «все в одном» обычно включают в себя жесткий диск, позволяющий сохранять и передавать изображения.

Портативные цифровые модели также доступны. Уровни увеличения у этих небольших устройств обычно ограничены, и они, как правило, должны быть подключены к компьютеру, чтобы увидеть изображение. Однако ручная природа этих микроскопов может быть большим преимуществом, поскольку образец обычно не нужно перемещать или изменять каким-либо образом. Камеру также можно размещать в небольших помещениях и под необычными углами, которых не может достичь человеческий глаз.

Комбинированные стерео и цифровые микроскопы включают окуляры, так что они могут использоваться как традиционные микроскопы, но имеют встроенную камеру, которая позволяет передавать и сохранять изображения. В большинстве случаев увеличение окуляра определяет уровень увеличения конечного изображения. Также доступны комплекты камер, которые прикрепляются к отдельному стереомикроскопу, превращая его в цифровой.

Цифровое увеличение

Как стерео, так и цифровые микроскопы в значительной степени зависят от оптики объектива. В то время как стереомикроскопы полагаются на оптику окуляра, чтобы сделать изображение видимым, разрешение камеры и размер монитора определяют, какое увеличение возможно с помощью цифрового микроскопа. Микроскоп этого типа не обязательно включает в себя окуляр, может быть возможно захватывать изображения с гораздо большим оптическим увеличением. Кроме того, изображение может быть дополнительно увеличено в цифровом виде, особенно с помощью камеры высокого разрешения.

Цифровое увеличение - или увеличение - манипулирует изображением, чтобы увеличить его. Когда размер изображения увеличивается, крошечные точки цвета, которые составляют изображение, называемые пикселями, увеличиваются в размере. Поскольку это может сделать изображение блочным, используются специальные алгоритмы для добавления новых пикселей и интерполяции их значений. Хотя теоретически это может снизить качество изображения, большинство цифровых микроскопов имеют камеры с высоким разрешением, поэтому получаемые ими изображения могут быть такими же хорошими или лучшими, как стереооптические микроскопы.

Хотя может быть возможно увеличить цифровое изображение больше, чем одно, видимое через окуляр, это увеличение ограничено тем, насколько большой образец можно воспроизвести на мониторе. Большинство микроскопов «все в одном» имеют относительно небольшие обзорные экраны, иногда всего 3,5 дюйма (8,89 см) или меньше. Даже большие устройства часто включают 15-дюймовый (38,1 см) монитор, который все еще ограничивает размер изображения. В большинстве случаев это означает, что цифровые микроскопы обеспечивают чуть более половины увеличения сопоставимых стереомикроскопов.

Стерео против цифрового

Как стерео, так и цифровые микроскопы имеют различное увеличение и качество, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Несмотря на недостатки, связанные с увеличением изображения, цифровые модели имеют дополнительное преимущество, заключающееся в возможности захвата и отображения изображений. Изображения образцов часто можно легко распечатать, а некоторые цифровые микроскопы обеспечивают разрешение до 54 мегапикселей. Для людей, которые должны регулярно пользоваться микроскопом, возможность видеть изображение на экране может также снизить нагрузку на глаза.

По сравнению со стереомикроскопами базовые цифровые подключенные к компьютеру цифровые микроскопы также часто более доступны по цене и могут использоваться для других целей. Возможность манипулировать изображением в цифровом виде означает, что можно сделать больше, чем просто отобразить и распечатать; некоторые научные модели имеют широкий динамический диапазон, который обеспечивает большую контрастность изображений, а также функции трехмерного вращения и отображения. Некоторые модели также обеспечивают светодиодное освещение сверху, аналогичное освещению в микроскопах для тканевых культур.