显微观察-图像质量差的原因找到了,想一机多用的就先来看看吧

图像质量差的原因终于找到了!想一机多用的就先来看看吧。

先放结论:基本不可能一机多用,或者说非常的困难,避免踩坑。

再感谢一下Z乎 “微观猎人” 的文章“显微基础①②③④”一共4编文章,想玩显微的都可以先去看看,能少走很多弯路。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/567055155

还有他的B站视频,介绍了显微镜的各种效果,一定要看看,有很多有启发性的操作:

显微镜各种效果简介和简易DIY方法: 

https://www.bilibili.com/video/BV1gh411n7wn/?spm_id_from=333.999.top_right_bar_window_history.content.click&vd_source=81bb98cfe9a2bdded9ddcfc9e4c2d605

而我,是走了很多弯路后,踩了很多坑,最近才发现了“微观猎人”的文章。

之前一直以为,一个物体放在平面上,然后用超大倍数的放大镜来进行放大,只要放大倍数够高,就能看到很小很小的物体,例如细胞。只要胆子够大,可能病毒都能看到呢?哈哈哈哈哈。

为什么我要用一般的直筒工业显微镜?

高端的生物显微镜,例如奥林巴斯,价格非常的高,低端显微镜又怕成像质量不行,而且生物显微镜用途单一,于是我就萌生起了用工业直筒显微镜来看生物细胞装片的想法。

我的设想总结起来是这样的:

想法1:看大物件(如电路板):1X的镜头 + 同轴光源;

想法2:生物装片的时候,就换上RMS转接环 + 5X~50X的物镜并打开底光源;

想法3:看金相的时候,就换上RMS转接环 + 5X~50X的物镜关闭底光源,打开同轴光;

这样我是不是就可以一举多得了,一机多用,岂不美哉!?

于是拿出手机打开某宝,手指一顿操作猛如虎,一个直筒镜身、一个带微调的显微镜支架、一个SONY传感器的摄像机、一个平面的底光源,就这样设备就买齐了。感觉自己马上就要进入微观世界了,心情异常兴奋。

下面几张图就是我采购的装备:

图1 - 设备组装后的整体外观
图2 - 同轴光配件,上面有一层特定波长的滤膜
图3 - 1X物镜
图4 - 5X物镜配合同轴光看PCB板
图5 - PCB板上的金属焊盘效果
图6 - 打开底光源看生物装片
图7 - RMS转接环与物镜

眼看简直完美,正胸有成竹之时,结果大翻车啊......

在低倍数下,例如5X,10X物镜下,感觉还是可以看看的,虽然实际上图像也是不太好,如下图:

图8 - 5X物镜下的显示效果
图9 - 10X物镜下的显示效果,虽然不是很锐利,但还能分得清结构

但是!在20X,50X的时候,就大翻车了!!!如下图:


图10 - 50X物镜下,根冠外层
图11 - 50X物镜下,根冠接近分生区部分

由上图可以看出图像肉得不行,分辨率极低。为此我还排查了镜头问题、摄像机问题、软件问题,最终无果,直到看到了 “微观猎人” 的文章。

我的图像分辨率为什么这么差?

其实归纳起来,主要就是焦深问题(玩摄影的一般叫景深)。

这里就涉及到摄影相关的知识,光圈和焦深的关系,光圈越小焦深越大,光圈越大焦深越浅,看看下图,能更好理解:

图12 - 光圈和焦深的关系

上图标示的景深实际就是焦深。景深是镜头的光学特性,景深来自焦深,由于被摄景物离镜头远近不一,在成相面的聚集点也就有了前后之分有的成实点有的成为虚点这个虚点叫弥散圈,若弥散圈的直径小于人的鉴别能力时,虚点和实点的距离就叫焦深。和焦深相对的焦景深,实验证明,焦距越长、光圈越大,景深越小。景深顾名思义是景物的深度,是使影象清晰的前后的景物深度。

我们现在看看一般光学显微镜的结构,会发现有一比较重要的装置,叫遮光器,这个遮光器,其实就等于了相机镜头内的光圈,是可以调节的!如下图:

图13 - 显微镜的一般结构

现在再看看我的直筒显微镜,只有一个平面底光源,没有这个最重要的部件“遮光器”(或者叫光圈,光栅调节器),这无法调整这个光圈的大小啊,相当于永远是最大光圈,在高倍物镜下(相当于一个超长焦微距镜头),焦深太浅太浅太浅,细胞标本又是透明的,而且有一定厚度,于是导致了图像肉糊糊的一片了。

图14 - 只有底光,没有光圈调节

不过呢,如果缩小光圈进光量变少,图像会变暗该怎么办?这时候可以调大底光源亮度和修改摄像机的曝光时间,只要把摄像机曝光时间控制在33ms以下,就能得到比较流畅的视频,同时亮度上还可以。

最后总结,一机多用的想法,基本可以放弃。大家别浪费精力和资金了。希望能帮大家多避开一个坑。这种直筒显微镜,还真的只适合工业上用,看看大物件,看看金相,做做图像测量就很好使,如果用来看生物,高倍镜下血细胞都看不清的。

目前的这套设备也没法增加光圈调节的装置了,看生物片的质量是不OK了,准备入手一些金属样本,拍几辑金相的文章吧,哈哈,这样可以让它继续发光发热。

购置这套设备,导致当前的工作资金已耗尽,唯有等几个月后回血再购入生物显微镜了,有生物显微镜再拍摄生物片了。

给大家介绍一款好使的图像采集软件 JCameraPro,是真的好用,下载地址:https://www.jfirmware.com

最后,如果有人懂行,可以介绍一些质量比较好的入门生物显微镜吗?需要3目的。

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