相机视野相关介绍

　　图 1：同一样本上显示的不同相机视场。 CCD/EMCCD 的视场较小，而 CMOS 相机的视场范围为 18.8-29 毫米，并且可以是正方形或矩形。

　　介绍

　　相机可以成像的区域称为视场或 FOV，FOV 越大，您可以看到的样本就越多。拥有大视场可以让您拍摄包含更多数据的更高效图像，并拍摄更少的图像以捕获整个样本。但与所有相机规格一样，FOV 的变化将影响其他重要因素，例如分辨率和成像速度。

　　与分辨率类似，FOV 取决于显微镜和相机，两者都有最大 FOV 的上限。通过将大视场相机与大视场显微镜配对，可以立即捕获大部分样品，而使用较小视场相机与大视场显微镜将限制您可以接收的数据量，即使显微镜可以提供更多数据。

　　相机视野

　　相机视场角取决于两个因素：相机传感器的尺寸和总放大倍率。传感器尺寸可以通过多种方式测量，但常用的测量方法是传感器对角线的尺寸，因为有些传感器是正方形的，有些传感器是矩形的。通常以毫米为单位显示，并且可以在图 1中看到一系列相机传感器尺寸。

　　CCD 和 EMCCD 通常具有尺寸较小的传感器，尺寸约为 11 毫米，这限制了您可以成像的范围，并且远低于大多数显微镜的最大值。

　　CMOS 相机提供更大的传感器，对角线通常约为 18.8 毫米，与某些显微镜型号非常匹配。有些显微镜的对角线长度可以超过 20 毫米，因此 CMOS 相机也提供传感器尺寸为 22 毫米、25 毫米甚至 29 毫米的产品。

　　这些较大的传感器通常具有更多的像素，因此，虽然 EMCCD 将具有 0.25 兆像素 (MP)，但 CMOS 相机包含 1-15 MP，具体取决于像素大小。

　　放大

　　如果放大倍数为 1 倍，具有 25 毫米对角线 FOV 的相机只能对这么大的区域成像。在典型的生命科学放大倍数为 40 倍的情况下，相机视场减小了 40 倍，从而产生 625 µm 对角线视场。

　　放大倍数越大，FOV越小，如图2所示。然而，高分辨率取决于高放大倍率(有关更多信息，请参阅我们的分辨率文章)，并且通过较小的视场也可以获得高相机速度。所以为了以大视场成像，它会影响成像中的其他因素。幸运的是，大多数生物样本都很小(从细胞到分子)，通常不需要相机可以提供的整个视场。

　　图 2：视场随着放大倍率的增加而减小，从而限制了您可以在更高放大倍率下成像的区域。

　　匹配相机和显微镜 FOV

　　需要记住的一件事是，显微镜视场是圆形的，而相机视场是方形/矩形的，如图3 顶部所示。将 18 毫米 FOV 相机与 18 毫米 FOV 显微镜配对确实会导致某些区域无法成像，但这在很大程度上是所有成像系统的共同因素，除非将来出现圆形相机传感器。因此，目前相机的视场角应该适合显微镜的视场角，这意味着最好匹配相机和显微镜之间的视场角。

　　一些矩形相机传感器通常可以根据尺寸更有效地占据显微镜视场，但如果相机视场大于显微镜视场，就会出现渐晕，这是由于缺乏光线而在图像的角落看到的效果，如下所示见图3 Bot。虽然这可以捕获更多的显微镜视场，但每个图像角落处的大量图像伪影可能会导致图像质量下降。

　　图 3：将相机 FOV 与显微镜FOV 相匹配。顶部 。 18 毫米 FOV 显微镜与 18 毫米 FOV 相机相匹配，该相机安装在显微镜圆形 FOV 内。机器人。拥有比显微镜更大视场的相机可以捕获更多图像，但会带来渐晕伪影。

　　将适配器 FOV 与相机和显微镜 FOV 相匹配

　　需要使用显微镜 C 接口或 F 接口适配器将科学相机连接到显微镜相机端口。安装螺纹是标准化的，这意味着 C 接口适配器将连接到所有通过 C 接口连接的科学相机。然而，适配器是显微镜专用的，这意味着虽然任何 C 接口相机都可以连接到 C 接口适配器，但该适配器仅适合匹配品牌的显微镜。

　　适配器中可以装有镜头，可以在图像到达相机之前放大或缩小图像。这可用于更好地将相机视场与显微镜视场匹配。例如，如果相机具有 11 毫米对角线 FOV，但显微镜具有 18 毫米 FOV，则 0.67 倍适配器将缩小图像并允许其显示在 11 毫米相机上。然而，FOV 的增加是以分辨率降低为代价的。

　　如果目标只是将相机连接到显微镜，则 1x 适配器不包含额外的镜头，也不提供额外的放大或缩小功能。这通常是首选方法，因为它不会在系统中引入额外的镜头。每增加一个镜头，到达相机的光子数量就会减少 3-4%，因此许多研究人员会尽力避免这种情况。

　　根据所使用的适配器类型，适配器还会影响显微镜和相机的视野。 C 接口适配器是最流行的显微镜相机适配器，最大 FOV 限制为 22 毫米。 F 接口适配器是一种较大格式的适配器，能够达到 >30 mm FOV。

　　可利用 F 接口的更大 FOV 显微镜和科学相机的开发相对较新 - 在撰写本文时，仅存在一种商用 25 mm 显微镜。大多数现代显微镜的视场为 19 毫米或 22 毫米，因此仍然可以使用 C 接口。最大格式的旋转盘共焦系统也仅限于 22 毫米 FOV。

　　选择相机以最大化显微镜视野

　　在 Teledyne Photometrics，我们的目标是制造能够与所有现代显微镜的 FOV 最佳匹配的相机(表 1)。因此，Prime 95B 系列包括 19 毫米相机、22 毫米相机和 25 毫米相机。此外，Prime BSI 和 Iris 9 均适合 19 毫米显微镜视场，Iris 15 适合 25 毫米显微镜视场。 Kinetix 是我们最大规格的传感器，可用于在任何系统中获得最大 29 毫米的 FOV。

　　表 1： Teledyne Photometrics 相机经过优化，可匹配任何最大 29 毫米的显微镜。

　　通过认识到 FOV 要求可能存在很大差异，我们能够更好地满足客户的需求，并提供广泛的相机 FOV 选项。

　　概括

　　相机的视野决定了您可以看到多少样本。凭借更大的视场，相机可以更有效地成像并以更少的图像捕获样本。但在高倍率下，为了提高速度，FOV会减小，需要与显微镜型号相匹配。牢记这一点，您可以最大化视野并执行更高效的成像。

审核编辑 黄宇