在搭建显微镜系统的时候,会用到的主要器件有:物镜、透镜、光源、相机,相机有很多供选择的型号,但如何选择一款合适的相机往往比较困难。这期公众号从相机分辨率这个角度出发,和大家一起看看如何选择一款合适的相机。
首先拿一款普通的显微镜来说,下面是它的光路:

图一
瑞利判据:
阿贝判据:
斯派罗判据:

图二
这里使用瑞利判据,带入中心波长:532nm和物镜的Na:0.75,计算得到:
理想情况下系统放大倍率为20X,在像面上的距离就为:
将相机置于像面接收图像,就是一个将模拟量转换为数字量的过程,过程中应该遵循奈奎斯特(Nyquist)采样定理:当采样频率大于信号中最高频率的2倍时,采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍,也就是说在8.66um的范围内我们应该放置2-4个采样点较为合理,这里取3得到单个像素最大应为:
选择的这款物镜标注了适配的最大相机靶面为:2/3,所以就应该选择一款靶面小于等于2/3,且单个像素小于等于2.9um的相机。
这里的2/3指的是相机靶面对角线长度为2/3英寸,在相机芯片中一英寸为:16mm,2/3靶面的相机其靶面的对角线长度为:
在某个相机厂家网站上进行选型,可以看到点开相机选项,有着上千种相机供我们选择:
图三
当将需要的参数(2/3靶面;最大像素2.9um)进行筛选过后,仅剩下33款相机:

图四
除此之外,再根据需求对相机帧率、接口、厂家、曝光等进行限制之后会发现,筛选后符合需求的相机型号就剩余几款,到这就应该能够根据需求选择一款合适自己的相机了。

