相機視野相關介紹

圖 1：同一樣本上顯示的不同相機視場。 CCD/EMCCD 的視場較小，而 CMOS 相機的視場范圍為 18.8-29 毫米，并且可以是正方形或矩形。

介紹

相機可以成像的區(qū)域稱為視場或 FOV，FOV 越大，您可以看到的樣本就越多。擁有大視場可以讓您拍攝包含更多數據的更高效圖像，并拍攝更少的圖像以捕獲整個樣本。但與所有相機規(guī)格一樣，FOV 的變化將影響其他重要因素，例如分辨率和成像速度。

與分辨率類似，FOV 取決于顯微鏡和相機，兩者都有最大 FOV 的上限。通過將大視場相機與大視場顯微鏡配對，可以立即捕獲大部分樣品，而使用較小視場相機與大視場顯微鏡將限制您可以接收的數據量，即使顯微鏡可以提供更多數據。

相機視野

相機視場角取決于兩個因素：相機傳感器的尺寸和總放大倍率。傳感器尺寸可以通過多種方式測量，但常用的測量方法是傳感器對角線的尺寸，因為有些傳感器是正方形的，有些傳感器是矩形的。通常以毫米為單位顯示，并且可以在圖 1中看到一系列相機傳感器尺寸。

CCD 和 EMCCD 通常具有尺寸較小的傳感器，尺寸約為 11 毫米，這限制了您可以成像的范圍，并且遠低于大多數顯微鏡的最大值。

CMOS 相機提供更大的傳感器，對角線通常約為 18.8 毫米，與某些顯微鏡型號非常匹配。有些顯微鏡的對角線長度可以超過 20 毫米，因此 CMOS 相機也提供傳感器尺寸為 22 毫米、25 毫米甚至 29 毫米的產品。

這些較大的傳感器通常具有更多的像素，因此，雖然 EMCCD 將具有 0.25 兆像素 (MP)，但 CMOS 相機包含 1-15 MP，具體取決于像素大小。

放大

如果放大倍數為 1 倍，具有 25 毫米對角線 FOV 的相機只能對這么大的區(qū)域成像。在典型的生命科學放大倍數為 40 倍的情況下，相機視場減小了 40 倍，從而產生 625 μm 對角線視場。

放大倍數越大，FOV越小，如圖2所示。然而，高分辨率取決于高放大倍率(有關更多信息，請參閱我們的分辨率文章)，并且通過較小的視場也可以獲得高相機速度。所以為了以大視場成像，它會影響成像中的其他因素。幸運的是，大多數生物樣本都很小(從細胞到分子)，通常不需要相機可以提供的整個視場。

圖 2：視場隨著放大倍率的增加而減小，從而限制了您可以在更高放大倍率下成像的區(qū)域。

匹配相機和顯微鏡 FOV

需要記住的一件事是，顯微鏡視場是圓形的，而相機視場是方形/矩形的，如圖3 頂部所示。將 18 毫米 FOV 相機與 18 毫米 FOV 顯微鏡配對確實會導致某些區(qū)域無法成像，但這在很大程度上是所有成像系統(tǒng)的共同因素，除非將來出現圓形相機傳感器。因此，目前相機的視場角應該適合顯微鏡的視場角，這意味著最好匹配相機和顯微鏡之間的視場角。

一些矩形相機傳感器通?？梢愿鶕叽绺行У卣紦@微鏡視場，但如果相機視場大于顯微鏡視場，就會出現漸暈，這是由于缺乏光線而在圖像的角落看到的效果，如下所示見圖3 Bot。雖然這可以捕獲更多的顯微鏡視場，但每個圖像角落處的大量圖像偽影可能會導致圖像質量下降。

圖 3：將相機 FOV 與顯微鏡FOV 相匹配。頂部 。 18 毫米 FOV 顯微鏡與 18 毫米 FOV 相機相匹配，該相機安裝在顯微鏡圓形 FOV 內。機器人。擁有比顯微鏡更大視場的相機可以捕獲更多圖像，但會帶來漸暈偽影。

將適配器 FOV 與相機和顯微鏡 FOV 相匹配

需要使用顯微鏡 C 接口或 F 接口適配器將科學相機連接到顯微鏡相機端口。安裝螺紋是標準化的，這意味著 C 接口適配器將連接到所有通過 C 接口連接的科學相機。然而，適配器是顯微鏡專用的，這意味著雖然任何 C 接口相機都可以連接到 C 接口適配器，但該適配器僅適合匹配品牌的顯微鏡。

適配器中可以裝有鏡頭，可以在圖像到達相機之前放大或縮小圖像。這可用于更好地將相機視場與顯微鏡視場匹配。例如，如果相機具有 11 毫米對角線 FOV，但顯微鏡具有 18 毫米 FOV，則 0.67 倍適配器將縮小圖像并允許其顯示在 11 毫米相機上。然而，FOV 的增加是以分辨率降低為代價的。

如果目標只是將相機連接到顯微鏡，則 1x 適配器不包含額外的鏡頭，也不提供額外的放大或縮小功能。這通常是首選方法，因為它不會在系統(tǒng)中引入額外的鏡頭。每增加一個鏡頭，到達相機的光子數量就會減少 3-4%，因此許多研究人員會盡力避免這種情況。

根據所使用的適配器類型，適配器還會影響顯微鏡和相機的視野。 C 接口適配器是最流行的顯微鏡相機適配器，最大 FOV 限制為 22 毫米。 F 接口適配器是一種較大格式的適配器，能夠達到 >30 mm FOV。

可利用 F 接口的更大 FOV 顯微鏡和科學相機的開發(fā)相對較新 - 在撰寫本文時，僅存在一種商用 25 mm 顯微鏡。大多數現代顯微鏡的視場為 19 毫米或 22 毫米，因此仍然可以使用 C 接口。最大格式的旋轉盤共焦系統(tǒng)也僅限于 22 毫米 FOV。

選擇相機以最大化顯微鏡視野

在 Teledyne Photometrics，我們的目標是制造能夠與所有現代顯微鏡的 FOV 最佳匹配的相機(表 1)。因此，Prime 95B 系列包括 19 毫米相機、22 毫米相機和 25 毫米相機。此外，Prime BSI 和 Iris 9 均適合 19 毫米顯微鏡視場，Iris 15 適合 25 毫米顯微鏡視場。 Kinetix 是我們最大規(guī)格的傳感器，可用于在任何系統(tǒng)中獲得最大 29 毫米的 FOV。

表 1： Teledyne Photometrics 相機經過優(yōu)化，可匹配任何最大 29 毫米的顯微鏡。

通過認識到 FOV 要求可能存在很大差異，我們能夠更好地滿足客戶的需求，并提供廣泛的相機 FOV 選項。

概括

相機的視野決定了您可以看到多少樣本。憑借更大的視場，相機可以更有效地成像并以更少的圖像捕獲樣本。但在高倍率下，為了提高速度，FOV會減小，需要與顯微鏡型號相匹配。牢記這一點，您可以最大化視野并執(zhí)行更高效的成像。

審核編輯 黃宇