НОВОСТИ

Каждый из нас имеет в списке своих "гаджетов" цифровую камеру. Это может быть мобильный телефон, профессиональный зеркальный фотоаппарат или обычная  "мыльница", на которую снимаем интересные моменты нашей жизни.

В микроскопии   камера для микроскопии  с высокой чувствительностью  - удовольствие недешёвое, а в отдельных случаях цена камеры сравнима со стоимостью самого микроскопа. До развития цифровых камер для микроскопии была практика установки бытовых цифровых камер на микроскопы через специальные адаптеры. Благодаря своей относительно низкой стоимости она удовлетворяла задачи микрофотосъемки в рутинной микроскопии.

Преимущества и недостатки работы с цифровыми зеркальными камерами на микроскопе.

Плюсы:

• Стоимость  зеркальной камеры ниже, чем  стоимость камеры для микроскопии, подобраной под эту же задачу.
• Матрица цифровой зеркальной камеры имеет размер превышающий в большинстве случаев размер матрицы микроскопной камеры ( APS-C). Это позволяет отказаться от адаптеров (0,5х и 0,63х, которые нужны для камер C-mount).
• Неплохая чувствтиельность ISO, широкий динамическй диапазон, возможность длительных выдержек — позволяют снимать изображение с низкой шумностью.
• Избыточно большое разрешение, чем у камер для микроскопии ( у зеркальных фотокамер разрешение от 18 Мпикс, тогда как у камер для микроскопии 10.4 Мпикс).
• "Двойное" применение . Установив на зеркальную камеру макро-объектив – вы получаете инструмент макросъемки образцов. Это очень удобно, к примеру в патологоанатомической  практике и судмедэкспертизе, где необходимо получать как макроизображения органов, так и гистологические срезы. Даже в случае материаловедения или микроэлектроники всегда полезно иметь общий вид исследуемого образца. Снять его с высоким качеством на зеркальную камеру не составляет труда.
• Возможность  записи Full HD видео. Практически все современные зеркальные камеры позволяют записывать видео.

Olympus SZ61  с зеркальной цифровой камерой

Минусы:

• Особенности подключения камеры. На сегодняшний день производители микроскопов сняли с производства адаптеры для зеркальных камер и адаптер приходися искать и заказывать отдельно.
• "Живое изображение". Бытовые камеры в лучшем случае подключатся через TWAIN ( в худшем через плату-фреймграббер), что дает скудный по качеству вариант живого изображения на мониторе.Если же камера не поддерживает  Remote Live View -трюк не получится.
• Неэффективное использования большого разрешения. Принцип "чем больше Мпикс - тем лучше" подходит к макросъемке, но не к микроскопии. Для фиксации меньшего поля зрения необходимо меньшее число МПикс на матрице камеры. Согласно критерию Найквиста, для оптимальной фиксации изображения на 1 пиксель изображения необходимо 2 пикселя на матрице камеры. К примеру, для работы на микроскопе с увеличением 1000х достаточно камеры с разрешением 1 МПикс.  Использование же разрешения 18 Мпикс на увеличении 1000х детализации не добавляет, однако может добавить нежелательный шум.
• Повышенные требования к ПК. Для работы с графикой требуется больше мощности, чем для обычной работы с офисными программами. Большое разрешение камер создает многомегабайтные снимки препарата,которые не только нухно хранить, но и обрабатывать. Для обработки таких снимков понадобится больше ОЗУ, чем со снимками на камеры для микроскопии.
• Баланс белого. Так как камеры изначально разрабатывались для съемки пейзажей, портретов, то баланс белого в них отрегулирован под бытовые источники света. При съемке на микроскоп корректировка баланса белого выбирается под те источники света,которые уже введены в устройство,что не гарантирует точной цветопередачи на снимках. Для исправления баланса белого можно также снимать в формате RAW, однако потом необходимо будет потратить определенное количество времени на обработку.
• Отсутствие ПО для работы с  микроскопом, архивации изображений, формирования баз данных, проведения геометрических измерений и калибровки системы. В программе cellSens Вы можете указать объективы, которые установлены на микроскопе и программа автоматически будет ставить калибровку под указанное увеличение. Это повышает точность и  воспроизводимость измерений. Если у Вас моторизованный микроскоп, намного удобнее управлять камерой и микроскопом из одной программы. cellSens позволяет писать макросы процесса съемки, что позволяет автоматизировать рутинные процессы съемки, без потери в качестве.
• Потеря спектральной чувствительности.Непосредственно перед матрицей камеры устанавливается Hot Mirror фильтр, блокирующий ИК диапазон. Помимо этого, сенсор слабо чувствителен в УФ зоне. Таким образом зеркальные камеры плохо работают в условиях коротковолновой флуоресценции, и не подходят для работы в ИК и УФ диапазоне.
• Громоздкость. Современные камеры занимают больше места, нежели  специализированные камеры для микроскопии, что ухудшает эргономику рабочего места.

Так как недостатков при работе с бытовыми камерами намного больше, чем преимуществ, ведущие производители микроскопов, такие, как Olympus отказались от применения бытовых камер в комплексе с микроскопами. Разработка специализированных камер для микроскопии позволяет полностью интегрировать камеру в исследовательский микроскоп, позволяя работу не с окулярами а с изображением на мониторе, что снижает усталость глаз при длительной работе.

Система микроскопа с камерой имеет меньший размер, что дает возможность  использовать рабочее пространство более эффективно. Съемка доступна в режиме реального времени, что позволяет в точности настроить фокус и баланс белого. Полученные фотографии возможно отправлять по электронной почте коллегам вместо традиционной отправки стёкол.

Микроскоп Olympus CX41 с камерой Olympus SC50

Немаловажным плюсом камеры для микроскопии является соответствие разрешения  используемому увеличению, что позволяет получать изображения с максимальной детализацией без шумов и артефактов. При этом точность и воспроизводимость измерений возрастает, а полученные изображения занимают сравнительно меньше места на жёстком диске.

Благодаря развитию технологии Olympus True Color камеры имеют точную цветопередачу вне зависимости от используемого освещения (LED, галогеновая лампа). У пользователя больше нет необходимости дополнительно обрабатывать получаемые изображение и сохранять их в нужном формате, так как это делает программное обеспечение камеры.

При работе камеры с моторизованным микроскопом возможна  полная автоматизация процесса съемки, сшивки в панораму,  time-lapse и работы с флуоресценцией. Для этого в программном обеспечении есть инструмент создания макросов для процесса съемки.

Применение цифровых камер для микроскопии  дает ряд преимуществ:

1. Единый стандарт крепления C-mount позволяет установить камеру на микроскоп любого производителя
2. Камера для микроскопии всегда имеет необходимое разрешение, соответствующее задачам пользователя.
3. Выбор нужной скорости съемки. Благодаря внедрению интерфейса USB 3.0 скорость съемки камер увеличилась 2.5-3 раза и достигает 140 к/сек.
4. Работа с изображением препарата на мониторе, а не с окулярами. Живое изображение можно использовать при проведении лекций и практических занятий со студентами а также для демонстрации коллегам.
5. Регулировка цветопередачи и баланса белого для наилучшего качества изображений.
6. Спектральная чувствительность в ИК и УФ-диапазоне расширяет возможности пользователя.
7. Низкий уровень цифрового шума
8. Точность и воспроизводимость измерений в микроскопии
9. Интеграция в ПО для работы с моторизованными микроскопами

Сравнение зеркальной фотокамеры и камеры для микрокопии:

Если для вас важно  получение микрофотографий  без необходимости постоянного проведения измерений, и Вы являетесь обладателем обычного микроскопа без моторизованных компонентов – цифровая зеркальная камера хорошо справится с поставленной задачей, хоть и не будет наилучшим решением для микроскопии. Следует помнить, что этот вариант морально устарел и уступил место камерам для микроскопии -более удобным и совершенным устройствам для съемки и архивирования в микроскопии.

Если Вы работаете с флуоресценцией, у Вас моторизованный микроскоп,которым хотите управлять с компьютера – то лучшим решением будет приобретение и установка профессиональной камеры для микроскопии в комплекте с программным обеспечением. Возможно, стоимость будет выше, однако система будет отличаться  точностью и удобством работы на ней.

Обратитесь в Школу микроскопии для помощи в подборе камеры для Ваших задач!

В течение последнего года Череповецкий государственный университет приобрел новое оборудование для проведения микробиологических и биохимических исследований, в частности микроскоп OLYMPUS CX41 с компьютером и программным обеспечением VideoZavr, с помощью которых можно проводить детальное обследование объектов и получать их микрофотографии.

Комплект микроскопа Olympus CX41  с цифровой камерой VideoZavr позволяет проводить исследование по методу светлого поля, тёмного поля и фазового контраста.  Также микроскоп может быть модернизирован для метода люминесценции(синее и голубое возбуждение) и поляризации. Качественная планахроматическая оптика микроскопа - основное требование для установки камеры для микроскопии.

Установленная камера для микроскопии  Videozavr VZ-C31Sr имеет разрешение 3.1 Мпикс, что позволяет эффективно проводить съемку по методу светлого поля, фазового контраста и темнопольной микроскопии.

Программа Videozavr Catalog позволят хранить, просматривать, искать, обрабатывать и анализировать изображения, видеоролики. Проводить ручные измерения линейных и угловых величин, помещать результаты измерений в базу данных. База данных легко модифицируется в визуальном режиме для решения задач конкретного пользователя. Вместе с изображениями могут храниться документы любого типа. Данные вместе с изображением могут быть выведены на печать с использованием шаблонов (бланков организаций).

Применение микроскопа с камерой в учебном процессе

Студентки кафедры биологии А.А. Грибина и О.В. Красильникова под руководством Н.Я. Поддубной и И.А. Непорожней.  При выполнении работы студентки решили создать «Атлас шерсти мелких млекопитающих» – мечту криминалиста, зоолога и охотоведа. Пилотный проект они представили на отчетной конференции и получили одобрение кафедры.

Благодаря функции сшивки в панораму в ПО VideoZavr Catalog процесс создания атласа ускоряется.

Также микроскоп с камерой удобно использовать при проведении занятий по цитологии, гистологии и микробиологии. Живое изображение с камеры можно демонстрировать с монитора ПК или проектора во время лекции или практического занятия. Кроме того , базу данных можно использовать для упорядоченного хранения документов и снимков при подготовке к лекциям.

Стереомикроскоп – это оптическое устройство, позволяющее проводить наблюдения объектов не в плоскостном, а в объемном их восприятии. На сегодняшний день разработано много различных типов осветителей для стереомикроскопов, которые нужны для обеспечения наилучшего результата и комфорта во время работы.

Разнообразие областей применения стереомикроскопов является импульсом для разработки разнообразия моделей, чтобы их использование приносило наибольшую пользу при исследовании.

Современные стереомикроскопы бывают аналоговые и цифровые. Есть также  разделение по использованию двух основных оптических схем: Галилея и Грену.

Схема Галилея обеспечивает большое поле зрения, исключает искажение изображения и дает возможность коррекции аберраций объектива. Такая схема обеспечивает высокое качество изображения, используется в более сложных и дорогих моделях стереомикроскопов лабораторного и исследовательского класса, например, Olympus SZX 7 , Olympus SZX 10, Olympus SZX 16.

Схема Грену  дает наиболее объемное восприятие исследуемого объекта. Разумеется,что объемное восприятие объекта не дает точно оценить размеры объекта, потому измерения на стереомикроскопах со схемой Грену не такие точные, как на схеме Галилея. Нужно помнить, что эта система предлагает  большее фокусное расстояние, но меньшее поле зрения. Эта более простая и дешёвая схема используется в  учебных и рабочих стереоскопических микроскопах. В моделях нового поколения, например, Olympus SZ51, Olympus SZ61, конструкция этой схемы более оптимизирована.

Основные параметры, по которым стереоскопические микроскопы отличаются от остальных типов микроскопов:

1.     Объемное (стереоскопическое,3D-) изображение,
2.     Прямое (не перевернутое) изображение,
3.     Большие фокусные расстояния,
4.     Небольшое увеличение (до 690х у SZX16),
5.     Большая глубина резкости,
6.     Большое поле зрения.

Восприятие изображения в обычных микроскопах плоскостное, как на экране телевизора. В стереомикроскопах образующаяся при восприятии изображения стереопара обеспечивает передачу наблюдаемых объектов такими, какими их раздельно видят правый и левый глаз человека.

Стереомикроскопы имеют большие рабочие расстоянием: до 40 см от объектива до наблюдаемого объекта. Это облегчает работу с крупными образцами.

В отличие от других типов микроскопов с рабочим увеличением до 1500-2000 крат у стереоскопических моделей оно не превышает 690 крат. На практике часто используются увеличения до 200 крат. Поэтому их используют для изучения более крупных объектов. Области применения стереомикроскопов самые разные: медицина (микрохирургия),судебно-медицинская экспертиза, зоология и ботаника, минералогия, ювелирное дело, микроэлектроника.
 

Применение стереоскопических микроскопов позволяет намного точнее определить различные характеристики микрообъектов.

Современные модели моторизованных 3D-микроскопов надежны в использовании, оснащены высококачественной оптикой,имеют широкие возможности модернизации в зависимости от задачи исследователя (дополнительные линзы, окуляры, стереонасадки), имеют возможность интегрироваться с цифровой техникой и программным обеспечением.

Планапохроматическая оптическая система обеспечивает высокое разрешение и превосходную четкость изображения без оптических искажений и естественной цветопередачей. Прямое стереоскопическое изображение отличается яркостью, высокой контрастностью и глубиной резкости.



Классификация стереомикроскопов по другим параметрам:

• Стереомикроскопы с постоянным увеличением. Это самые простые модели с разными областями применения, часто производятся в китае.
• Стереомикроскопы с дискретной сменой увеличения (ступенчатая система Галилея или Грену). Имеют простую и понятную конструкцию и хорошие оптические характеристики. Изменение увеличения осуществляется поворотом ручки оптического барабана.
• Люминесцентные стереомикроскопы. Позволяют проводить исследования в отражённом свете (люминесценции). Полезны при исследовании в эмбриологии, гидробиологии. Примером служит применение SZX16  в исследовании Danio rerio (zebrafish)
• Стереомикроскопы, оснащенные фотовыходом. Цифровая камера позволяет снимать фото и видео операций с объектами исследований.
• Стереомикроскопы операционные. Предназначены для микрохирургических операций. Наиболее сложные модели, как в классе стереоскопических микроскопов, так и в классе медицинских микроскопов вообще. Это объясняется высокими требованиями безопасности для пациентов, а так же обеспечением комфортной работы для специалиста. В таких моделях используются самые передовые технологии в оптике, механике, в цифровой технике и ПО.

Модели стереоскопических микроскопов ведущих мировых производителей (например, Olympus) – это высокоточные оптические приборы, бино- или тринокулярные, которые оснащаются цифровыми камерами а также имеют широкий выбор аксессуаров для решения задач исследователей. При использовании дополнительных окуляров и линз можно получить увеличение до 690 крат.

Современные стереомикроскопы отличаются улучшенной конструкцией, высокой эргономичностью, оснащены переключателем оптического пути между окулярами и камерой, что упрощает съемку цифровых изображений.

Стереомикроскопы Olympus  имеют  защиту исследуемых объектов и самого пользователя от статического электричества. Противогрибковое покрытие деталей оптики позволяет использовать прибор в условиях влажности и повышенных температур.

Стереомикроскоп – это оптическое устройство, позволяющее проводить наблюдения объектов не в плоскостном, а в объемном их восприятии. На сегодняшний день разработано много различных типов осветителей для стереомикроскопов, которые нужны для обеспечения наилучшего результата и комфорта во время работы.

Разнообразие областей применения стереомикроскопов является импульсом для разработки разнообразия моделей, чтобы их использование приносило наибольшую пользу при исследовании.

Современные стереомикроскопы бывают аналоговые и цифровые. Есть также  разделение по использованию двух основных оптических схем: Галилея и Грену.

Схема Галилея обеспечивает большое поле зрения, исключает искажение изображения и дает возможность коррекции аберраций объектива. Такая схема обеспечивает высокое качество изображения, используется в более сложных и дорогих моделях стереомикроскопов лабораторного и исследовательского класса, например, Olympus SZX 7 , Olympus SZX 10, Olympus SZX 16.

Схема Грену  дает наиболее объемное восприятие исследуемого объекта. Разумеется,что объемное восприятие объекта не дает точно оценить размеры объекта, потому измерения на стереомикроскопах со схемой Грену не такие точные, как на схеме Галилея. Нужно помнить, что эта система предлагает  большее фокусное расстояние, но меньшее поле зрения. Эта более простая и дешёвая схема используется в  учебных и рабочих стереоскопических микроскопах. В моделях нового поколения, например, Olympus SZ51, Olympus SZ61, конструкция этой схемы более оптимизирована.

Встроенный осветитель проходящего и наклонного света

Один из наиболее распространенных видов осветителей.Он сочетает в себе и осветитель проходящего света и наклонного отражённого света. (SZ2-ILST)

Встроенный блок питания светодиодами осветителя позволяет плавно регулировать интенсивность освещения.Сам по себе осветитель является штативом стереомикроскопа, в результате чего он не занимает отдельного места и не мешает пользователю в рабочей зоне. Источником света может быть, как  светодиод ( или галогеновая лампа ). Осветитель, за счет создаваемой тени, делает контрастными неровности исследуемого предмета. Подойдет для анализа рельефа и контуров объекта.

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем: SZ61,SZ51, SZX7, SZX10

Встроенный осветитель проходящего света

Штативы Olympus имеют встроенное в основание освещение проходящего света для работы в светлом поле.

Он удобен для исследования прозрачных и полупрозрачных материалов (яйцеклеток, эмбрионов), а также сквозных отверстий в непрозрачных объектах (контроля качества склейки пластика). Кроме того, такой осветитель может быть дополнен устройством темного поля для исследования прозрачных объектов (драгоценных камней, кристаллических структур, горных пород) на наличие царапин, пузырей, включений. Источником света может являться мощный светодиод или галогеновая лампа.

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем:SZ61,SZ51, SZX7, SZX10

Светодиодный двужгутовый осветитель (гусиная шея)

Светодиодный осветитель этого типа состоит тз  двух светодиодов, расположенных на концах гибких, но сохраняющих форму жгутов ( иногда их называют "гусиная шея") . Такая конструкция позволяет получать освещение под разными углами, что особенно удобно при использовании увеличивающих линз, когда рабочее расстояние может сократиться до 35 мм. В этом случае, кольцевой осветитель не обеспечит должной подсветки. А два гибких жгута можно зафиксировать таким образом, чтобы лучи света качественно освещали объект с двух сторон. Olympus предлагает принципиально два варианта осветителя: отдельно стоящий и крепящийся на вертикальную или горизонтальную штангу стола или штатива.

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем:SZ61,SZ51, SZX7, SZX10, SZX16

Светодиодный кольцевой осветитель

Экономичная и компактная, крайне популярная среди пользователей система. В зависимости от модели (EasyLED, KL1600LED, SZ2-LGB) светодиоды дают яркое и равномерное бестеневое освещение всей поверхности объекта холодным белым светом ( при использовании галогенового освещения нужен будет цветоконверсионный светофильтр), что повышает контрастность изображения при освещении предметов темных цветов. Кольцевой осветитель не привередлив к рабочему расстоянию ( можно использовать 50-250 мм). Особенно удобен, когда стереомикроскоп закреплен на подвижном штативе.
Осветитель может быть оснащен комплектом поляризации, что снижает блики при исследовании отражающих свет объектов. Есть его модификация в виде купольного осветителя, при которой свет отражается от "купола" и возвращается на объект.

Осветитель идеален для исследования печатных плат, драгоценных камней, шарикоподшипников, эмалированных поверхностей и т. п

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем:SZ61,SZ51, SZX7, SZX10, SZX16

Оптоволоконный осветитель

Источник света - галогенная лампа 150 Вт (KL1500Hal), дающая мощный теплый белый световой поток. Лампа находится в охлаждаемом блоке, от которого отходит световод для подачи света к объекту. Осветители Olympus  комплектуются кольцевым световодом для создания бестеневого освещения, двужгутовым световодом с элементами типа "гусиная шея" для освещения под разными углами, а также плоским световодом для проходящего света, который легко заменит встроенный осветитель, если пользователь использует стол без встроенной подсветки или штатив.

Новая модель KL1600LED -светодиодная. В нем установлено 7 светодиодов со средним сроком службы 7000 часов. Цветовая температура осветителя 5300 К (холодный свет),что дает естестенную цветопередачу объекта исследования (что важно при работе в археологии или реставрации картин). Эта модель пришла на смену галогеновому осветителю, однако, если Вы привыкли к галогеновому осветителю, то светодиод можно оснастить светофильтром нужного оттенка.

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем:SZ61,SZ51, SZX7, SZX10, SZX16

Коаксиальный осветитель

Осветитель устроен так, что свет в нем проходит непосредственно через объектив микроскопа, а отвесно падающие на объект лучи легко достигают дна углубления или полости, не создавая тени. Этот осветитель используют при изучении гладких зеркальных поверхностей. Такая конструкция осветителя реализована в моделях Olympus SZX7, SZX10. SZX16,  активно использующихся в криминалистике, биологии, полиграфии, при контроле качества печатных плат, магнитных головок, хромированных, пористых деталей и многих других областях.

Для уменьшения количества бликов также используют поляризующие пластины 1/4λ .

Модели,поддерживающие работу с этим осветителем: SZX 10, SZX16