显微数码相机常见问题解答

什么是数字成像？

数字成像是一个用于描述图像的电子记录的广义术语。您几乎可以用数字方式捕捉任何图像——从日落风景到显微镜标本，再到扫描文档。

什么是数字图像？

数字图像是由一系列像素或图片元素组成。通过计算机读取图像文件并显示像素就可以在显示器上显示图像。

数字成像有何优点？

显微镜数字成像的四个核心优点：

• 永久记录：您可以在不降低图像质量的情况下无限复制同一幅数字图像。所以数字成像可帮助您保存科研载玻片并避免样品降解问题。

• 图像共享：数字图像可以通过电子方式发送给远方的同事，帮助您节约邮寄协作项目载玻片的运输费用。

• 图像调整：使用像cellSens成像软件这类用于显微镜的图像采集处理程序，您只需点击几下即可轻松处理原始数字图像，解决对比度不佳和噪点过多等问题。

• 定量分析：数字成像可以为定量图像分析提供数据，帮助您获得新的信息。比如说，您可以将数据与数据库中以前的成像结果进行比较。

如何提高显微镜的数字成像质量？

为了提高显微镜图像的质量，就要选择匹配您应用的光学器件和相机。

我们提供的在线资源可以帮助您找到供实验使用的显微镜物镜和相机。本博客就是一个很好的起点。更多指导信息，请参考我们的博客文章：如何选择合适的显微镜物镜：10个问题和选择合适显微镜相机的4种工具。

哪个显微数码相机功能参数最为重要？

影响图像质量的因素有很多。通常来说，可以先从相机分辨率和灵敏度开始。灵敏度是指相机传感器检测来自样品光线的能力。分辨率是指相机可捕获的细节程度。但正如我们之前提到的，这些功能必须要与您的光学器件、系统和应用保持一致。

举个例子：高分辨率的相机与低数值孔径的物镜并不搭配，因为其无法恢复经光学元件损失的样品结构信息。原因在于光分布的距离超过了相机的像素间距。在这种情况下，较低分辨率的相机将更适配较低数值孔径的物镜。

再比如，您需要在700~900nm波长范围内观察。那么选择能够感知该波长范围的相机非常重要。

另外还有许多其他因素需要考虑，因此请务必阅读我们的白皮书：选择显微镜相机时应当考虑的因素。

我们应该选择哪种类型的显微镜相机传感器？

几种类型的相机传感器各有优缺点：

• CCD是电荷耦合器件的首字母缩写。简而言之，CCD是具有光敏区域并作为数码相机传感器使用的半导体芯片。CCD传感器捕获光子并将其转换为电荷，而电荷则是用于成像的数字像素数据。传统上看，CCD传感器是科学研究应用的最佳选择。但是随着新传感器技术的出现，这种较为老旧的技术正逐渐风光不再。

• EMCCD代表电子倍增电荷耦合器件。EMCCD是一种可以将高于CCD读取噪声的弱光信号放大的CCD传感器。在传统CCD中，极低的信号水平通常低于传感器的读取噪声，因此其成像能力在以快速帧率捕捉极低光照水平下图像的应用中受到限制。
  EMCCD相机以检测弱光而著称，所以您可能有时候听见有人将其称为弱光相机。由于具有较高灵敏度，它因此成为在极弱光线下捕捉快速生物现象的有效工具。

• CMOS即互补金属氧化物半导体，也是CCD技术的后继产品。CMOS和CCD之间的首要区别是信号电子的读取架构。
  由于为单光敏二极管提供多读出放大器，CMOS的读取速度明显快于CCD。快速读取的弊端在于卷帘快门失真。由于CMOS快速扫描整个图像以收集数据，而非每次捕捉一个像素，因此曝光时间差有时会导致失真。
  相比之下，CCD传感器可以通过在存储电荷同时收集入射光子避免这种失真，从而让其能够同时读出每个像素。
  传统上，CMOS的信噪比低于CCD，但现在已经推出很多高质量的CMOS相机。另外，全局快门CMOS的引入解决了卷帘快门失真问题。

• sCMOS是科研级互补金属氧化物半导体的缩写，通常也缩写为科研级CMOS。 sCMOS是一种具有大尺寸像素和低噪声性能的CMOS传感器。其具备比常规CMOS更高的灵敏度。通常我们会像冷却CCD传感器一样，通过对sCMOS进行冷却来最大限度减少暗电流，以此获得更高的信噪比。
  sCMOS和EMCCD相机之间最重要的区别是sCMOS相机不具备长时间曝光的能力。对于需要长时间曝光或具有弱荧光信号的生物发光成像应用，EMCCD相机是首选，而sCMOS相机由于其能够与多种成像技术配合使用而广受欢迎。