Jak připojit kameru k mikroskopu

Mikroskopy, C-Mount a zobrazovací čipy

Autor: Miloš Motejl


Snímání obrazu z mikroskopu pomocí kamer je dnes již běžné. Většina kamer je dodávaná se softwarem, který umožní práci s obrazem včetně měření, úpravy hloubky ostrosti, skládání obrazu, časové smyčky atd. Navíc můžete přenášet živý obraz přímo na monitor nebo promítat projektorem například během přednášek.

Většinu kamer můžete k mikroskopu připojit pomocí adapteru "C-mount". V případě, že kameru používáte místo okuláru nebo ve třetím (přímém) výstupu trinokulární hlavice o průměru 23.2mm, budete potřebovat adapter z C-mount závitu na průměr 23.2mm.

Připojení kamery k mikroskopu pomocí C-mount adapteru

Připojení ke kameře:

C-mount adaptery se připojují ke kameře pomocí vnějšího závitu o průměru 1"(25,4mm) se stoupáním 32 závitů /inch  (1-32UN2A). Tímto závitem se našroubují ke kameře, která má vnitřní "C-mount" závit a druhý konec se zasune do tubusu mikroskopu.

Obraz z kamery není stejně velký jako obraz viděný okem v okuláru.

Před pořízením kamery si uvědomte, že snímací čip kamer má obdélníkový tvar, zatímco obraz pozorovaný v okuláru má kruhový tvar, takže nikdy nedosáhnete úplně stejné zorné pole v kameře a v okuláru.

rozdíl ve velikosti zorného pole

Na obrázku je příklad zorného pole snímaného pomocí senzoru 1"(uprostřed) a 1/2" (vpravo) při objektivu 10x. 

C-mount adaptery se dodávají s optickým členem nebo bez optiky.

Optický člen v tubusu adapteru slouží k optimalizaci obrazu tak, aby byla snímaná co největší část zorné pole obrazu z mikroskopu. Kamery osazené vhodným optickým adapterem dávají podobný obraz, jaký je vidět v okuláru mikroskopu. Kamery s adapterem bez optiky zobrazují pouze užší výřez ze zorného pole pozorovaného okulárem.

C-mount adapter s faktorem 1x nemá žádnou optiku a je to asi nejlevnější c-mount adapter. Jak velkou část zorného pole kamera zaznamená závisí na rozměru čipu. Když použijete kameru s čipem 1/2" o úhlopříčce 8mm a C-mount adapter 1x, bude obraz z kamery 2.5x zvětšený - pokud je objektiv optimalizovaný na polní clonu okuláru o průměru 20mm (2,25x zvětšený, pokud je průměr polní clony okuláru 18mm). V praxi to znamená, že s objektivem 10x (bez optického adapteru) bude obraz vypadat, jako kdyby byl použitý objektiv 25x.

Pokud chcete dosáhnout podobné zvětšení a zorné pole, jako vidíte v okuláru, pak je většinou potřeba použít C-mount adapter s vestavěnou optikou.

C-mount adaptery jsou specifické podle značky a typu mikroskopu - zejména u profesionálních mikroskopů známých výrobců. Jiné adaptery používá Nikon, jiné Zeiss, Leica nebo Olympus.

Je možné použít také univerzální adaptery, které však nezaručují parfokálnost – tedy obraz nemusí být zároveň stejně ostrý v okuláru a v kameře – možná, že bude potřeba přeostřovat.

Faktor zvětšení optického C-mount adapteru zvolte podle rozměru čipu, zvětšení objektivu a průměru polní clony okuláru, se kterým chcete sladit kameru.

Zorné pole kamery = velikost čipu / zvětšení objektivu

Pro čip 1/2" s úhlopříčkou 8mm při objektivu 10x je průměr zorného pole 0.8mm

Zorné pole mikroskopu (bez zvětšení okulárem) = Field Number (FN) / zvětšení objektivu

Pro objektiv 10x a okulár s clonou o průměru 18mm je zorné pole 1,8mm.

Okuláry pro mikroskopy

Polní číslo (Field Number FN) je průměr okulárové polní clony. Uvádí se v popisu okulárů za hodnotou zvětšení např. 10x/18mm. Na obrázku jsou tři různé okuláry WF10x/20, WF15x/16, WF20x/10. První číslo udává zvětšení, druhé číslo je průměr okulárové clony v milimetrech.

Průměr polní okulárové clony FN se u běžných okulárů pohybuje v rozmezí 6-28mm a obecně klesá se zvětšením. Např. okuláry 10x mají FM 16-20mm, okuláry 5x mají FM 20mm. Okulárem s vyšší hodnotou polního čísla (FN) je vidět větší část vzorku - okulár má větší zorné pole.

To, jak velké zorné pole zvládne mikroskop dobře vykreslit, závisí na kvalitě objektivů – nakolik je objektiv schopen korigovat komu, astigmatismus a laterální chromatickou vadu.

U běžných objektivů je max. využitelný FN 18mm-20mm, u novějších kvalitních plan-apochromatických a flat field objektivů se vyskytují hodnoty FN i větší než 28mm.

Jaký adapter zvolit, aby byl obraz z kamery podobný obrazu v okuláru?

Pokud chcete, aby se obraz z kamery co nejvíce blížil (zorným polem i zvětšením) obrazu, který vidíte v okuláru, zvolte adapter s optimálním faktorem zvětšení.

Uvědomte si, že z kamery nikdy nezískáte stejné zorné pole, které vidíte okem, protože čip je hranatý a zorné pole viditelné okem je kruhové. Vždy můžete zvolit pouze nejbližší nejoptimálnější variantu.

Abyste nemuseli pracně počítat, může posloužit tabulka níže. Jsou zde uvedené hodnoty pro některé vybrané čipy. Napočítané jsou pro objektiv 10x a FN=18mm.

Pokud je výsledný faktor zvětšení větší než 1x, pak je obraz z kamery větší a zorné pole menší než v okuláru. Pokud je výsledný faktor zvětšení menší než 1, pak se projevuje vinětace a okrajové vady v obraze. Nejlépe je tedy zvolit takový adapter, který má výsledný faktor zvětšení 1x nebo o něco málo více. Naříklad u kamer s čipem 1" nemusíte použít žádný optický adapter, stačí pouze C-mount 1x, tedy bez optiky.

adaptery

Pokud mají okuláry mikroskopu jiný průměr než je standardně dodávaný 23.2mm, můžete použít speciální adaptery na průměry 30mm, 30.5mm a 31,7mm s vnitřním průměrem 23.2mm, do nichž zasunete C-mount adapter.

V současné době se dodávají také optické C-mount adaptery, které mají možnost plynulé změny zvětšení (zoom). V určitém malém rozsahu si tedy můžete nastavit optimální velikost obrazu z kamery podle vlastních potřeb. C-mount ZOOM.

Následující tabulka obsahuje přehled výsledného zvětšení pro několik různých čipů při použití s objektivem 10x a FN 18mm. Zeleně jsou vyznačené nejoptimálnější hodnoty a podle nichž můžete zvolit optimální faktor zvětšení adapteru. Například pro čip 1/3" bude nejlépe vyhovovat adapter 0,37x.

V případě, že budete chtít vybrat optimální řešení pro vaši kameru a mikroskop, kontaktujte nás.

Tabulka je počítaná pro objektiv 10x a FN18mm.

Senzor

Úhlopříčka

1.0x c-mount

0.75x c-mount

0.5x c-mount

0.37x c-mount

1/4“

4mm

4.5x

3.38x

2.3x

1,6x

1/3“

6mm

3x

2.25x

1.5x

1.1x

1/2.5“

7.18mm

2.5x

1.9x

1.25x

0.925x

1/2“

8mm

2.25x

1.69x

1.125x

0.83x

1/1.8“

8.93mm

2x

1.5x

1x

0.74x

2/3“

11mm

1.63x

1.23x

0.8x

0.6x

1“

16mm

1.125x

0.8x

0.6x

0.4x


© Miloš Motejl - kopírování a citace textu a obrázků bez písemného svolení autora není dovoleno a je v rozporu s autorskými právy.