顯微數碼相機常見問題解答

什么是數字成像？

數字成像是一個用于描述圖像的電子記錄的廣義術語。您幾乎可以用數字方式捕捉任何圖像——從日落風景到顯微鏡標本，再到掃描文檔。

什么是數字圖像？

數字圖像是由一系列像素或圖片元素組成。通過計算機讀取圖像文件并顯示像素就可以在顯示器上顯示圖像。

數字成像有何優點？

顯微鏡數字成像的四個核心優點：

• 永久記錄：您可以在不降低圖像質量的情況下無限復制同一幅數字圖像。所以數字成像可幫助您保存科研載玻片并避免樣品降解問題。

• 圖像共享：數字圖像可以通過電子方式發送給遠方的同事，幫助您節約郵寄協作項目載玻片的運輸費用。

• 圖像調整：使用像cellSens成像軟件這類用于顯微鏡的圖像采集處理程序，您只需點擊幾下即可輕松處理原始數字圖像，解決對比度不佳和噪點過多等問題。

• 定量分析：數字成像可以為定量圖像分析提供數據，幫助您獲得新的信息。比如說，您可以將數據與數據庫中以前的成像結果進行比較。

如何提高顯微鏡的數字成像質量？

為了提高顯微鏡圖像的質量，就要選擇匹配您應用的光學器件和相機。

我們提供的在線資源可以幫助您找到供實驗使用的顯微鏡物鏡和相機。本博客就是一個很好的起點。更多指導信息，請參考我們的博客文章：如何選擇合適的顯微鏡物鏡：10個問題和選擇合適顯微鏡相機的4種工具。

哪個顯微數碼相機功能參數最為重要？

影響圖像質量的因素有很多。通常來說，可以先從相機分辨率和靈敏度開始。靈敏度是指相機傳感器檢測來自樣品光線的能力。分辨率是指相機可捕獲的細節程度。但正如我們之前提到的，這些功能必須要與您的光學器件、系統和應用保持一致。

舉個例子：高分辨率的相機與低數值孔徑的物鏡并不搭配，因為其無法恢復經光學元件損失的樣品結構信息。原因在于光分布的距離超過了相機的像素間距。在這種情況下，較低分辨率的相機將更適配較低數值孔徑的物鏡。

再比如，您需要在700~900nm波長范圍內觀察。那么選擇能夠感知該波長范圍的相機非常重要。

另外還有許多其他因素需要考慮，因此請務必閱讀我們的白皮書：選擇顯微鏡相機時應當考慮的因素。

我們應該選擇哪種類型的顯微鏡相機傳感器？

幾種類型的相機傳感器各有優缺點：

• CCD是電荷耦合器件的首字母縮寫。簡而言之，CCD是具有光敏區域并作為數碼相機傳感器使用的半導體芯片。CCD傳感器捕獲光子并將其轉換為電荷，而電荷則是用于成像的數字像素數據。傳統上看，CCD傳感器是科學研究應用的最佳選擇。但是隨著新傳感器技術的出現，這種較為老舊的技術正逐漸風光不再。

• EMCCD代表電子倍增電荷耦合器件。EMCCD是一種可以將高于CCD讀取噪聲的弱光信號放大的CCD傳感器。在傳統CCD中，極低的信號水平通常低于傳感器的讀取噪聲，因此其成像能力在以快速幀率捕捉極低光照水平下圖像的應用中受到限制。
  EMCCD相機以檢測弱光而著稱，所以您可能有時候聽見有人將其稱為弱光相機。由于具有較高靈敏度，它因此成為在極弱光線下捕捉快速生物現象的有效工具。

• CMOS即互補金屬氧化物半導體，也是CCD技術的后繼產品。CMOS和CCD之間的首要區別是信號電子的讀取架構。
  由于為單光敏二極管提供多讀出放大器，CMOS的讀取速度明顯快于CCD。快速讀取的弊端在于卷簾快門失真。由于CMOS快速掃描整個圖像以收集數據，而非每次捕捉一個像素，因此曝光時間差有時會導致失真。
  相比之下，CCD傳感器可以通過在存儲電荷同時收集入射光子避免這種失真，從而讓其能夠同時讀出每個像素。
  傳統上，CMOS的信噪比低于CCD，但現在已經推出很多高質量的CMOS相機。另外，全局快門CMOS的引入解決了卷簾快門失真問題。

• sCMOS是科研級互補金屬氧化物半導體的縮寫，通常也縮寫為科研級CMOS。 sCMOS是一種具有大尺寸像素和低噪聲性能的CMOS傳感器。其具備比常規CMOS更高的靈敏度。通常我們會像冷卻CCD傳感器一樣，通過對sCMOS進行冷卻來最大限度減少暗電流，以此獲得更高的信噪比。
  sCMOS和EMCCD相機之間最重要的區別是sCMOS相機不具備長時間曝光的能力。對于需要長時間曝光或具有弱熒光信號的生物發光成像應用，EMCCD相機是首選，而sCMOS相機由于其能夠與多種成像技術配合使用而廣受歡迎。