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技術(shù)文章

數(shù)字視頻顯微鏡調(diào)整件設(shè)置

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數(shù)字視頻顯微鏡利用相機(jī)記錄和采集圖像。傳統(tǒng)顯微鏡采用目鏡進(jìn)行目視檢測,但與一般肉眼所見相比,數(shù)字視頻顯微鏡能實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和更高的精度。有許多適用于這些顯微鏡的應(yīng)用程序和設(shè)置,范圍從使用標(biāo)準(zhǔn)DIN和JIS物鏡到的遠(yuǎn)場校正物鏡。遠(yuǎn)場校正數(shù)字視頻顯微鏡的裝配可以相當(dāng)復(fù)雜;然而,了解應(yīng)該使用哪些組件以及其配合工作的方式可以讓該過程用于生物、工業(yè)以及任何其他檢測應(yīng)用程序。

在開始之前,請參考有限共軛顯微鏡物鏡及其遠(yuǎn)場校正對應(yīng)體之間的基本差異。例如在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室或大學(xué)普遍存在的有限共軛物鏡顯微鏡,直接將光線對焦到傳感器或目鏡上。這些物鏡通常是消色差并且只以兩種雙波長校正色差:紅色和藍(lán)色。另一方面,遠(yuǎn)場校正物鏡需要額外的光學(xué)元件,即管透鏡,以便將光線對焦到傳感器或目鏡上,同時(shí)也允許使用平行光學(xué)平面。通過使用光學(xué)平面,用于衰減或?yàn)V光的光學(xué)產(chǎn)品,同軸照明的分光鏡或額外的光學(xué)元件均可結(jié)合到設(shè)置之中。這些光學(xué)產(chǎn)品通常是復(fù)消色差并以三種波長(藍(lán)色、黃色和紅色)校正球差和色差,也具有用于改善燈光強(qiáng)度和對比度的較高數(shù)值孔徑。有關(guān)不同物鏡類型的詳細(xì)說明,請參閱“了解顯微鏡和物鏡”。

 

四元件數(shù)字顯微鏡視頻系統(tǒng)

使用遠(yuǎn)場校正物鏡裝配顯微鏡系統(tǒng)時(shí),相機(jī)采用兩種設(shè)置以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻輸入和靜止幀采集。根據(jù)設(shè)置的簡易度,可迅速輕松地構(gòu)建放大倍率高達(dá)200倍的數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)。簡單直接的設(shè)置程序只涉及四個(gè)元件:相機(jī)、加長套管、管透鏡和顯微鏡物鏡(圖1)。

圖1: 簡單的遠(yuǎn)場校正數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)

 

四元件系統(tǒng)讓具有高放大倍率和高分辨率或高幀速率的直接視頻顯微鏡的設(shè)置更簡單輕松。例如,可達(dá)每秒3幀(fps)的幀速率的*分辨率圖像的像素?cái)?shù)為3840×2748(10.5MP),或可達(dá)100 fps的極快速圖像的像素?cái)?shù)為752×480(0.36MP)。切記,無論應(yīng)用程序有何要求,其設(shè)置均相同。作為出色的入門系統(tǒng),請考慮使用在圖2和表1中列出的庫存編號(hào)。

樣品元件利用螺紋連接,完整系統(tǒng)長度僅267mm(10.5")并經(jīng)優(yōu)化以用于10倍的放大倍率。數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)的長度會(huì)根據(jù)裝置物鏡的放大倍率的改變而略有不同。一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)法則是:物鏡的放大倍率越小,系統(tǒng)的長度就越短。

圖2: #59-367 USB相機(jī)+ #56-992加長套管+ #54-428管透鏡+ #59-877物鏡

 

安裝四元件數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)與裝配元件一樣簡單。取決于觀測物體,配置可以垂直或水平安裝;細(xì)胞和生物樣品通常要求垂直方向以確保樣品或液體不會(huì)溢流。此外,可以使用任何長度的接桿或接桿固定器。作為出色的入門系統(tǒng),請考慮使用在圖3和表2中列出的庫存編號(hào)。

圖3: 用于四元件數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)的簡單安裝配置

 

可以使用其他安裝硬件將相機(jī)物鏡系統(tǒng)固定,例如#85-008顯微鏡物鏡納米調(diào)整件系統(tǒng)、壓電驅(qū)動(dòng)、壓簧引導(dǎo)的對焦元件系統(tǒng)適合用于高精度和高分辨率系統(tǒng)。#03-668三螺絲可調(diào)環(huán)形接口或#03-669條型透鏡/濾光片固定器也可用作簡單的安裝方法;要求兩個(gè)接口以確保數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)的大穩(wěn)定性和固定性。

 

只有四個(gè)主要元件,即可創(chuàng)建放大倍率高達(dá)100 – 200X和分辨率低300nm的數(shù)字視頻顯微鏡 系統(tǒng)。有關(guān)如何使用遠(yuǎn)場校正配置拍攝低和高放大倍率圖像,請閱讀“了解遠(yuǎn)場校正物鏡分辨能力和放大倍率”。

 

七元件數(shù)字顯微鏡視頻系統(tǒng)

雖然四元件遠(yuǎn)場校正數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)很簡單,它提供的適應(yīng)性較小。如果需要在應(yīng)用中的光學(xué)平面添加額外的光學(xué)元件,七元件系統(tǒng)是理想的選擇。額外的光學(xué)元件包括額外安裝硬件以適應(yīng)57mm的間距,讓光學(xué)濾光片、分光鏡、衰減或同軸照明裝入數(shù)碼顯微鏡中。七元件系統(tǒng)通常用于熒光顯微鏡或需要大照明度和對比度的應(yīng)用。同軸照明確保系統(tǒng)中的低噪音和大程度減少眩光和鬼影。

圖4: 七元件遠(yuǎn)場校正數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)

 

七元件的設(shè)置可能有點(diǎn)棘手,但以下說明將幫助使設(shè)置過程更簡單。開始時(shí),可以打開#58-329 MT-1/ MT-2 C接口適配器,內(nèi)可安裝MT-1或MT-2管透鏡。由于管透鏡本身沒有螺紋,該適配器 的兩側(cè)提供了必要的C螺紋。在適配器和C接口相機(jī)之間,需要另外一個(gè)190mm加長套管。由于管透鏡不直接連接到物鏡,請?jiān)贑接口10mm適配器使用#55-743Mitutoyo連接物鏡(此適配器添 加了10mm的長度并將M26螺紋接到C螺紋)。在管透鏡和物鏡之間的另外一個(gè)76.5mm空間是佳的,但因?yàn)槊總€(gè)適配器均添加了約10mm的空間,它一般只使用介于#55-743和#58-329之間約56.5mm的空間。利用這個(gè)56.5mm的空間,就可使用加長套管或添加其他光學(xué)元件,例如分光鏡、光學(xué)濾光片、偏光鏡等。

 

要注意的是,76.5mm的距離是因?yàn)檫@些物鏡為遠(yuǎn)場校正而建議。然而,如果距離過短,系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生漸暈;如果距離太長,由此產(chǎn)生的圖像將因?yàn)楣饩€不足而變暗??偨Y(jié)請參閱圖4的七元件數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)說明。

 

數(shù)字視頻顯微鏡系統(tǒng)是檢測工業(yè)和生物樣品的強(qiáng)大光學(xué)工具。它們可以如用戶所愿成為簡單或復(fù)雜的從四元件到七元件的系統(tǒng)。當(dāng)它是有必要在光路的相機(jī)物鏡系統(tǒng)中包括光學(xué)元件時(shí),七元件遠(yuǎn)場校正系統(tǒng)是理想的選擇。

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