Камеры к микроскопу

Содержание

1. Окулярные камеры
2. Цифровые камеры
3. Цифровые фотокамеры или фотоаппараты
4. Программное обеспечение для цифровых камер и фотоаппаратов

Множество разнообразных цифровых устройств, подключаемых к микроскопам, можно условно разделить на несколько основных групп: примитивные окулярные камеры (без оптических элементов), более сложные окулярные камеры с оптическими окулярными адаптерами, цифровые камеры со специальными, так называемыми, C-mount (си-маунт) адаптерами, и цифровые фотоаппараты тоже со специальными оптическими адаптерами, но своих стандартов (байонеты Canon или Nikon, резьбовые соединения типа М42 и прочие).

Окулярные камеры

Камеры, которые устанавливаются вместо окуляра на монокулярный или бинокулярный микроскоп, называются окулярными (стандартный установочный диаметр 23.2 мм). Если микроскоп тринокулярный, то окулярная камера устанавливается в специальный третий порт для камеры тринокулярной насадки, при условии, что этот порт имеет такой же посадочный диаметр, что и стандартный окуляр - 23.2 мм.

Для того чтобы установить камеру на стереомикроскопы или более продвинутые с технологической точки зрения микроскопы остальных типов, у которых посадочные диаметры окуляров больше, используются переходные кольца. Самые распространенные диаметры переходных колец 30 мм и 30.5 мм. У широко известного на постсоветском пространстве стереомикроскопа МБС-10 диаметр окуляров 32 мм, поэтому переходное кольцо должно быть такого же диаметра.

В соответствии с нашей группировкой окулярные камеры бывают либо без оптических элементов, либо поставляются с окулярным адаптером (серии камер UCMOS, UHCCD и EXCCD).
Адаптер очень часто изготовавливают съемным и не редко с резьбой C-mount, чтобы при необходимости можно было установить на камеру другой адаптер для подключения к микроскопу, у которого порт для камеры имеет уникальный разъем.  А также это позволит использовать камеру в других областях, например в видеонаблюдении, используя объектив со стандартным типом крепления C или CS-mount. Более подробно об этом типе крепления объектива к камере можно прочитать в статье «Крепление стандартов C-mount и CS-mount».

Окулярные камеры без адаптеров обычно отличаются небольшими размерами и невысокой ценой (серия камер SCMOS). Самые маленькие видеоокуляры могут быть размером со спичечный коробок. Но наряду с этими плюсами есть и довольно существенные минусы. При размещении сложной электроники в компактном корпусе часто приходится жертвовать потребительскими характеристиками, поэтому камеры передают менее качественные изображения в сравнении с крупногабартиными собратьями. Причем отсутствие оптических элементов не позволит захватить изображение с большим рабочим полем. А это будет сильно мешать, когда необходимо сохранить на компьютер или показать на мониторе максимально похожую картинку, которую пользователь видит через окуляры - видимое поле в окулярах будет больше в два-три раза. Хотя нужно отметить, что невысокая цена и приемлемое качество изображения делают этот вид камер подходящим практически для любого исследователя-любителя.

Цифровые камеры

Цифровые камеры для подключения к микроскопам - это всегда C-mount камеры. Чисто теоретически, используя правильный адаптер, к микроскопу можно подключить любую C-mount камеру. Ассортимент предлагаемых на рынке камер очень велик, и разброс цен на это чудо техники тоже. Все зависит от технических особенностей (размера/типа/производителя сенсора, интерфейса передачи данных, встроенных предобработках изображения и прочее).

В реальности для большинства световых микроскопов подойдет самые простые камеры, исключение - темнопольные и люминесцентные микроскопы, при работе с которыми нужна очень высокая чувствительность сенсора. Для этих двух типов исследований можно использовать либо высокочувствительные камеры (EXCCD01400KPA), либо фотоаппараты, о которых пойдет речь ниже.

Еще одна характеристика камеры важна при работе инструментами под микроскопом (например, паяльником под стереомикроскопом) - это скорость передачи или отображения на экране монитора передаваемых с камеры данных. При недостаточной скорости, движения инструмента на экране будут отставать от движений производимых в действительности, что напрочь может отбить желание работать глядя на монитор, а не щуриться в окуляры.
При передаче качественного изображения на экран монитора узкое место - это интерфейс. Если нужна большая скорость - следует рассмотреть камеры с новым интерфейсом передачи данных USB 3.0. Чтобы была понятнее разница, можно сравнить скорость 3-х мегапиксельных камер с интерфейсом USB 2.0 (UCMOS03100KPA) и USB 3.0 (Point Grey Flea3 FL3-U3-32S2C-CS). У камеры USB 2.0 скорость на максимальном разрешении будет не выше 8 кадров в секунду, тогда как камера USB 3.0 показывает в семь с лишним раз большую скорость - 60 кадров в секунду.

Теперь о подключении цифровых камер к микроскопам.
Как было указано выше, принято считать, что цифровые камеры, подключаемые к микроскопам, должны иметь стандартный разъем C-mount (или CS-mount). Поэтому, адаптеры для подключения камер имеют условное название C-mount адаптеры. Они имеют определенное увеличение, которое зависит от размера сенсора подключаемой камеры. Для сенсоров форматов 1/4" и 1/3" нужен адаптер с увеличением 0.3X, для форматов 1/1.8", 1/2" - увеличение 0.5X, для 2/3" - 0.7Х или 0.75X, а для сенсоров 1" - адапетр 1Х.  Сенсоры с большим форматом практически не используются, поэтому и адаптеры под них найти крайне сложно.

Со стороны микроскопа адаптеры имеют различные, зачастую уникальные, крепления, соответствующие тому или иному прибору. Каждый производитель разрабатывает свои C-mount адаптеры для подключения камер к своим микроскопам. Поэтому если у вас есть, к примеру, адаптер для микроскопа Leica определенной модели, то он с большой вероятностью не подойдет ни к какому другому микроскопу иного производителя.
В виде исключения можно отметить окулярные C-mount адаптеры, которые описаны выше. С помощью них можно надеяться подключить камеру к максимальному количеству моделей микроскопов, но только при установке вместо окуляра или в порт с посадочным отверстием такого же диаметра, как и стандартный окуляр.

Цифровые фотокамеры или фотоаппараты

Цифровые фотоаппараты - это по сути те же цифровые камеры, только снабженные гораздо больших размеров сенсорами и несущие на борту серьезный набор функций по предобработке изображений попадающих через объектив. Еще одно отличие - это уникальные крепления объективов к фотоаппаратам у каждого производителя. Причем не всегда производители микроскопов делают адаптеры со сменными креплениями для разных фотоаппаратов.

Оптические адаптеры для цифровых фотоаппаратов часто имеют увеличение больше единицы. Это связано с тем, что размеры матриц у фотоаппарата гораздо больше, чем у цифровых камер. И если использовать адаптер с увеличением меньше единицы, то на фотографии мы увидим маленькое изображение объекта в центре, окруженное черным пространством. И чем меньше будет увеличение адаптера, тем меньше будет изображение объекта на фотографии.

Со стороны микроскопа также все адаптеры для фотоаппарата имеют разные крепления. Этим они похожи на адаптеры для цифровых камер. Как и для цифровых камер существуют специальные окулярные адаптеры для фотоаппаратов. То есть с их помощью можно подключить к микроскопу фотоаппарат вместо окуляра или в порт для камеры с посадочным диаметром 23.2 мм.

Программное обеспечение для цифровых камер и фотоаппаратов

Любое цифровое устройство захвата изображений, за исключением фотоаппарата, для передачи данных должно быть подключено к компьютеру. При этом на компьютере должны быть установлены драйверы и специальное программное обеспечение для управления процессом съемки. Фотоаппаратом можно пользоваться и без подключения к компьютеру, но использовать все функции фотоаппарата, нажимая кнопки непосредственно на нем, не очень удобно. Поэтому некоторые из фотоаппаратов поддерживают управление настройками и съемкой с компьютера с помощью программного обеспечения.

Чтобы объединить работу с самыми распространенными устройствами захвата изображений в одном интерфейсе, компания Альтами разработала специальные библиотеки, позволяющие управлять всеми доступными настройками в этих устройствах, используя единственную программу - Altami Studio. Кроме полноценной работы с поддерживаемыми устройствами, программа снабжена огромным набором функций, которые помогут не только сохранить изображение или записать видеоролик, но и снабдить их различными измерениями и подписями, а также расширить возможности комплекса микроскоп+камера с помощью различных инструментов (Панорама, Мультифокус, Замедленное движение и др.).

Более подробно о программе Altami Studio можно прочитать на этой странице, а все поставляемые компанией Альтами цифровые камеры, в том числе окулярные, представлены на этой.