Цифровой микроскоп увеличение объектива 200 что это значит

Оптическое и геометрическое увеличение микроскопа

Увеличение системы – важный фактор, в основе которого лежит выбор того или другого микроскопа в зависимости от решения необходимых задач. Все мы привыкли к тому, что проводить контроль полупроводниковых элементов необходимо на инспекционном микроскопе с увеличением 1000 и более крат, изучать насекомых можно, работая с 50 кратным стереомикроскопом, а луковые чешуйки, окрашенные йодом или зеленкой, мы изучали в школе на монокулярном микроскопе, когда понятие увеличения еще не было нам знакомо.

Но как интерпретировать понятие увеличения, когда перед нами находится цифровой или конфокальный микроскоп, а на объективах стоят значения 2000х, 5000х? Что это означает, будет ли 1000 кратное увеличение на оптическом микроскопе давать изображение, аналогичное цифровому 1000 кратному микроскопу? Об этом вы узнаете в этой статье.

Оптическое увеличение системы

Когда мы работаем с лабораторным или стереоскопическим микроскопом, подсчет текущего увеличения системы не составляет труда. Необходимо перемножить увеличение всех оптических компонентов системы. Обычно, в случае стереомикроскопа это объектив, трансфокатор или увеличительный барабан и окуляры.
В случае обычного лабораторного микроскопа дело обстоит еще проще – общее увеличение системы = кратность окуляров умноженная на кратность объектива, установленного в рабочую позицию. Важно помнить, что иногда встречаются специфические модели тубусов микроскопа, имеющие увеличивающий или уменьшающий фактор (особенно распространено для старых моделей микроскопов Leitz). Также, дополнительные оптические компоненты, будь то источник коаксиального освещения в стереомикроскопе или промежуточный адаптер для камеры, располагающийся под тубусом, могут иметь дополнительный фактор увеличения.

Дополнительные оптические компоненты иногда имеют свой фактор увеличения, отличный от 1. В данном случае, коаксиальный осветитель (поз. 2) стереомикроскопа Olympus SZX16 имеет дополнительный увеличивающий фактор 1,5х.

К примеру, стереомикроскоп Olympus SZX-16 с окулярами 10х, объективом 2х, трансфокатором в позиции 8х и блоком коаксиального освещения с фактором 1,5х будет обладать общим оптическим увеличением 10х2х8х1,5 = 240 крат.

Принципиальная схема получения изображения на световом микроскопе. Окуляр увеличивает изображение, построенное объективом и формирует мнимое изображение.

Под оптическим увеличением (Г) в таком случае следует понимать отношение тангенса угла наклона луча, вышедшего из оптической системы в пространство изображений, к тангенсу угла сопряженного ему луча в пространстве предметов. Либо отношение длины, сформированного оптической системой изображения отрезка, перпендикулярного оси оптической системы, к длине самого отрезка

Геометрическое увеличение системы

В случае, когда у системы нет окуляров, а увеличенное изображение формируется камерой на экране монитора, к примеру, как на микроскопе Keyence VHX-5000, следует переходить к термину геометрического увеличения оптической системы.
Геометрическое увеличение микроскопа – отношение линейного размера изображения объекта на мониторе к реальному размеру изучаемого объекта.
Получить значение геометрического увеличения можно перемножив следующие величины: оптическое увеличение объектива, оптическое увеличение адаптера камеры, отношение диагонали монитора к диагонали матрицы камеры.
К примеру, при работе на лабораторном микроскопе с объективом 50х, адаптером камеры 0,5х, камерой 1/2.5” и, выводя изображение на монитор ноутбука 14”, мы получим геометрическое увеличение системы = 50х0,5х(14/0,4) = 875х.
Хотя оптическое увеличение при этом будет равно 500х в случае 10х окуляров.

Цифровые микроскопы, конфокальные профилометры, электронные микроскопы и другие системы, формирующие цифровое изображение объекта на экране монитора оперируют понятием геометрического увеличения. Не стоит путать это понятие с оптическим увеличением.

Разрешение микроскопа

Широко распространено заблуждение, что разрешение микроскопа и его увеличение связаны между собой жесткой связью – чем больше увеличение, тем более мелкие объекты мы сможем в него увидеть. Это не верно. Самым важным фактором всегда остается разрешение оптической системы. Ведь увеличение неразрешенного изображения не даст нам о нем новой информации.

Разрешение микроскопа зависит от числового значения апертуры объектива, а также от длины волны источника освещения. Как вы видите, параметра увеличения системы в этой формуле нет.

где λ – усредненная длина волны источника света, NA – числовая апертура объектива, R – разрешение оптической системы.

При использовании объектива с NA 0,95 на лабораторном микроскопе с галогенным источником (средняя длина волны порядка 500 нм) мы получаем разрешение около 300 нм.

Как видно из принципиальной схемы светового микроскопа, окуляры увеличивают действительное изображение объекта. Если, к примеру, повысить кратность увеличения окуляров в 2 раза (вставить в микроскоп окуляры 20х) – то общее увеличение системы удвоится, но разрешение при этом останется прежним.

Важное замечание

Предположим, что у нас есть два варианта построения простого лабораторного микроскопа. Первый построим, используя объектив 40х NA 0,65 и окуляры 10х. Второй же будет использовать объектив 20х NA 0,4 окуляры 20x.

Увеличение микроскопов в обоих вариантах будет одинаковое = 400х (простое перемножение увеличения объектива и окуляров). А вот разрешение в первом варианте будет выше, чем во втором, так как числовая апертура объектива 40х больше. К тому же не стоит забывать о поле зрения окуляров, у 20х этот параметр на 20-25% ниже.

Источник

Цифровой или оптический микроскоп?

Когда речь идет о поле зрения что выбрать?

Поле зрения — количество миллиметров, которое вы будете видеть в ширину видимой части изображения при взгляде в окуляр традиционного оптического микроскопа или при взгляде на монитор цифрового микроскопа (Рисунок 1).

При одинаковой кратности увеличения объекта, на цифровом и на оптическом микроскопе, используя цифровой микроскоп Вы сможете увидеть большую площадь исследуемого объекта из-за соотношения сторон широкоэкранной камеры 16:9 с цифровым микроскопом.

Кратность увеличения на цифровом микроскопе — выражение того, во сколько раз исследуемый образец, воспроизводимый на мониторе больше реального образца. Чем больше кратность увеличения вы выберете, тем меньше будет поле зрения, и чем ниже кратность увеличения, тем больше будет поле зрения.

При работе с цифровым микроскопом и 22-дюймовым монитором Вы получите большую область обзора, чем при использовании оптического микроскопа с той же кратностью увеличения.

Приведем пример фактического уровня поля зрения на микроскопе, во всем диапазоне цифровых микроскопов TAGARNO поле зрения варьируется от 409,0 мм до 0,8 мм. В оптическом микроскопе степень увеличения определяется путем умножения увеличения объектива на увеличение окуляра. Поскольку цифровой микроскоп не имеет окуляра, степень увеличения определяется по тому, во сколько раз исследуемый образец увеличивается при воспроизведении на мониторе.

Кратность увеличения цифрового микроскопа против кратности увеличения оптического микроскопа, что лучше?

Стандартный оптический микроскоп имеет окуляр, эквивалентный монитору размером 10 дюймов, тогда как цифровые микроскопы часто используют 22-дюймовый монитор в качестве стандарта и совместимы с еще большими мониторами, телевизорами и даже проекторами.

Если рассматривать только поле зрения кратность увеличения на цифровом микроскопе, будет примерно на 100% выше, чем кратность увеличения при использовании оптического микроскопа.

Как показано на Рисунке 2, увеличение 40x на цифровом микроскопе цифровой системы будет соответствовать 20x на оптической системе — как правило, в зависимости от марки микроскопа могут возникать незначительные различия.

Рисунок 2.

Размер поля зрения можно использовать в качестве ориентира для визуализации различий.

Если вы привыкли работать при определенном уровне поля зрения на оптическом микроскопе и хотите работать на том же уровне на цифровом микроскопе, например, из-за проблем с валидацией, соответствие очень легко обеспечить. Поле зрения можно определить, поместив метрическую линейку под микроскоп, увеличив масштаб до желаемой степени увеличения и посчитав, сколько миллиметров вы видите слева направо. Как только вы узнаете размер желаемого поля зрения, поместите линейку под цифровой микроскоп, увеличивайте масштаб (при необходимости смените линзы) до тех пор, пока не достигнете того же поля зрения.

Что влияет на кратность увеличения?

Чтобы рассчитать кратность увеличения, вам нужно знать:

1. Размер используемого монитора
2. Минимальное и максимальное поле зрения (в направлении X) на этом мониторе

Используемый монитор очень важен, потому что размер монитора будет определять, как сильно Вы можете увеличивать и уменьшать масштаб. Иными словами Вы можете достичь более низкого и более высокого уровня увеличения при использовании 27-дюймового монитора, чем при применении 24-дюймового монитора.

Пример: TAGARNO FHD Prestige с объективом +10 (ахроматическим) может увеличить объект в 129 раз на 24-дюймовом мониторе. Но он может увеличить 145 раз на 27-дюймовом мониторе и 116 раз на 22-дюймовом мониторе.

Как рассчитать кратность увеличения для цифрового микроскопа?

Формула довольно проста: просто разделите ширину монитора с минимальным FOV (угловое пространство, которое видит человеческий глаз при неподвижной голове и зафиксированном взгляде), чтобы найти минимально возможный уровень увеличения. Затем разделите ширину монитора с максимальным FOV, чтобы найти максимально возможный уровень увеличения.

Пример: TAGARNO PRESTIGE с объективом +10 (ахроматическим) и 24-дюймовым монитором.

Чтобы найти минимально возможный уровень увеличения, необходимо 531 мм (ширина монитора) разделить на 125,1 (минимальный FOV), что составляет примерно 4,2 x. Чтобы найти максимально возможный уровень увеличения, вы делите 531 мм (ширина монитора) на 4,1 (максимальный FOV), что примерно равно 129x.

Это означает, что исследуемый объект может быть увеличен от 4,2 до 129 раз при использовании FHD Prestige с объективом +10 (ахроматическим) на 24-дюймовом мониторе.

Ниже приведена таблица с уровнями увеличения для каждого из объективов, которые предлагает компания TAGARNO с применением 24-дюймового монитора. В таблице показано, как каждый объектив имеет различные диапазоны уровней увеличения. Какой микроскоп и какую линзу вы должны выбрать, зависит от вашего объекта исследования и от того, какая кратность увеличения вам нужна.

Линза/

микроскоп TAGARNO

Источник

Увеличение оптического микроскопа

Когда вы знакомитесь с техническими характеристиками микроскопа, обычно видите в инструкции три графы со словом «увеличение». Одна относится к объективу, вторая – к окуляру, третья указывает на диапазон увеличения микроскопа. Существует и цифровое увеличение микроскопа. Давайте разберемся, почему увеличений так много и какова разница между ними.

Оптический микроскоп состоит из двух короткофокусных линз – объектива и окуляра. Картинка, которую мы видим в микроскопе, – результат их совместной работы. У каждой из этих линз есть свое увеличение. А общее увеличение оптического микроскопа вычисляется путем перемножения кратностей используемых окуляра и объектива.

Напомним, что окуляр – это аксессуар, который устанавливается в окулярный узел (сверху). Он бывает съемным или несъемным – это зависит от модели микроскопа. Увеличение окуляра микроскопа обычно указывается на корпусе самого окуляра в виде цифры, например 10х или 20х.

Объектив – аксессуар, который устанавливается в револьверное устройство микроскопа (снизу). Он во всем подобен окуляру: может быть съемным или несъемным, а значение увеличения указывается на корпусе в аналогичном формате. У объективов есть и свои уникальные конструктивные особенности, которые отличают их от окуляров, но они не связаны с увеличением. В рамках этой статьи мы не будем акцентировать на них внимание. Нам важно лишь то, что увеличение объектива оптического микроскопа – это величина, которая закреплена в технических характеристиках и указана на корпусе объектива.

А теперь разберемся с увеличением микроскопа. Предположим, что у нас есть оптический микроскоп с револьверным устройством на три объектива 10х, 40х и 100х и два съемных окуляра с кратностью 10х и 15х. Какое увеличение мы можем получить? Ответ в табличке ниже.

Объектив 10х	Объектив 40х	Объектив 100х
Окуляр 10х	100x	400x	1000x
Окуляр 15х	150x	600x	1500x

Путем последовательного перемножения значений кратности объективов и окуляров мы получаем шесть фиксированных увеличений микроскопа. Однако в технических характеристиках оптического прибора вы, вероятнее всего, увидите диапазон от 100х до 1500х. Не следует путать его с плавно изменяемой кратностью. В рассматриваемом примере значений, на которых можно вести наблюдения, всего шесть. Микроскопы с переменной кратностью тоже существуют, но встречаются реже. Чаще всего, это стереоскопические микроскопы, а о возможности плавного изменения увеличения в характеристиках пишут достаточно явно и четко.

Увеличение под микроскопом – есть ли ограничения?

Казалось бы, имея множество объективов и окуляров, можно достичь невероятного увеличения. Ставь на микроскоп самые мощные аксессуары и получишь самое большое увеличение в мире. Однако у любой оптической системы есть ограничения. Современные оптические микроскопы ограничены планкой в 2000 крат. При более высокой кратности теряется четкость изображения. Это связано с физическими особенностями оптических систем и наблюдениями в видимом свете. Поэтому даже самый продвинутый и дорогой оптический микроскоп профессионального уровня не позволит вам рассматривать образцы на увеличении свыше 2000 крат.

Цифровое увеличение микроскопа – что это такое?

Понятие цифрового увеличения с оптической системой микроскопа связано лишь частично. При его расчете уже учитываются и возможности камеры, и диагональ экрана, на который выводится изображение. Формулу цифрового увеличения для микроскопа можно знать, а можно и не знать – на самом деле, для моделей, которые используют этот тип увеличения, этот параметр всегда указывается в технических характеристиках. Не имеет никакого смысла его перепроверять. По сути дела цифровое увеличение описывает то, насколько крупно вы будете видеть изображение на экране. К сожалению, это не всегда означает, что все будет видно четко, так как максимальное разрешение картинки всегда ограничено возможностями оптической системы – преодолеть этот предел невозможно, даже если использовать супермощную цифровую камеру.

В нашем интернет-магазине вы можете подобрать оптический микроскоп с подходящим вам диапазоном увеличений. Все они представлены в этом разделе.

4glaza.ru
Январь 2018

Статья обновлена в апреле 2020 года.

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Источник