Зеркальная цифровая камера на микроскоп и камера для микроскопии: плюсы и минусы

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:

Единый стандарт крепления C-mount позволяет установить камеру на микроскоп любого производителя
Камера для микроскопии всегда имеет необходимое разрешение, соответствующее задачам пользователя.
Выбор нужной скорости съемки. Благодаря внедрению интерфейса USB 3.0 скорость съемки камер увеличилась 2.5-3 раза и достигает 140 к/сек.
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.
Регулировка цветопередачи и баланса белого для наилучшего качества изображений.
Спектральная чувствительность в ИК и УФ-диапазоне расширяет возможности пользователя.
Низкий уровень цифрового шума
Точность и воспроизводимость измерений в микроскопии
Интеграция в ПО для работы с моторизованными микроскопами

Сравнение зеркальной фотокамеры и камеры для микрокопии:

Параметр	Зеркальная камера	Камера для микроскопии
Подключение	Через специальный адаптер в зависимости от используемой камеры	Стандартное крепление C-mount
Живое изображение	Наличие, (в зависимости от камеры), частичный контроль параметров съемки	Наличие предоставляется полный контроль параметров съемки
Баланс белого	Регулируется (галогеновая лампа,люминесцентная лампа, ночь, пасмурно) Съемка в RAW с последующей регулировкой баланса белого	Регулируется по изображению или по области во время съемки одним щелчком
Поддержка методов микроскопии	Светлое поле, Фазовый контраст, ДИК	Светлое поле, Фазовый контраст, ДИК, поляризация,темное поле, флуоресценция
Воспроизводимость измерений	Наличие, требует наличия калибровочных изображений для каждой серии снимков и времени на калибровку каждого снимка	Наличие. Благодаря встроенным в ПО калибровкам потребности в калибровочных изображениях нет.
Оптимальные увеличения для съемки	2х -400х (съемка на больших увеличениях не добавляет детализации, но добавляет шум)	2х-1500х (подбирается в соответствии с задачами для оптимальной детализации на используемом увеличении)
Интеграция с ПО для работы с микроскопом	Нет	Наличие
Подключение базы данных для хранения фото	Нет	Наличие
Применения	Стереомикроскопия Рутинная съемка в свелопольной микроскопии Патологическая анатомия и судебная медицина.	Стереомикроскопия Гистология Цитология Генетика Репродуктология Вирусология Научные исследования Рутинная съемка в микроскопии Ветеринария Патологическая анатоми и судебная медицина
Интерфейс подключения	USB 2.0	USB2.0, USB 3.0, GigE,Firewire

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!