Tại sao sử dụng NHV-CAM

Như đã biết, kính hiển vi kết nối máy tính tương đối dễ sử dụng. Nó giúp cho người sử dụng thoải mái hơn khi quan sát bằng màn ảnh rộng của máy tính so với phải tập trung nhìn qua một thị kính nhỏ. Có nhiều phương pháp để thu lấy hình ảnh từ kính hiển vi với nhiều cách kết nối khác nhau. Dưới đây chúng ta sẽ đi qua các phương pháp kết nối khác nhau, ưu điểm và nhược điểm của mỗi phương pháp. Từ đó chúng ta sẽ có một cái nhìn tổng quan. Một số vấn đề cơ bản: Có một số lựa chọn để kết nối với kính hiển vi thông qua camera và chuyển hình ảnh vào máy tính (hoặc các màn ảnh khác). Hệ thống camera có thể được kết nối thông qua một ống kính ảnh chuyên dụng trên đầu của kính hiển vi ba mắt, hoặc có thể được kết nối với một trong những thị kính của kính hiển vi. Tùy thuộc vào thiết lập, có thể có thành phần quang học trung gian giữa camera và vật kính của kính hiển vi, hoặc không.

Hình ảnh minh họa hai cách kết nối camera với kính hiển vi

Những hình ảnh được tạo ra bởi kính hiển vi có thể được trực tiếp thu nhận bởi các cảm biến của camera, mà không có một thị kính quang học hoặc trung gian khác. Ở đây vật kính của một kính hiển vi tạo ra một ảnh thật trực tiếp trên cảm biến của camera. Vật kính tạo ra một hình ảnh tương đối lớn so với các cảm biến nhỏ của camera. Nếu các bộ cảm biến không lớn, có thể có khá nhiều phóng đại không được nhìn thấy và độ sáng của hình ảnh thấp. Những hình ảnh được tạo ra bởi kính hiển vi cũng có thể được truyền qua một ống kính giảm trước khi đến các bộ cảm biến của camera. Bằng cách này, hình ảnh được tạo ra bởi kính hiển vi được giảm kích thước để phù hợp tốt hơn với kích thước cảm biến nhỏ của máy ảnh kỹ thuật số. Ống kính giảm tạo một hình ảnh thực trên cảm biến camera. Nếu không có ống kính giảm hình ảnh sẽ được phóng đại quá lớn. Ống kính giảm cũng tạo ra một hình ảnh tươi sáng hơn. Đây là một sự cải tiến so với cách đầu tiên. Camera thị kính cho kính hiển vi sử dụng hệ thống này. Ống kính giảm không phải là thị kính bù ảnh và do đó không chỉnh lỗi ống kính không chính xác được tạo ra bởi vật kính. Những hình ảnh được tạo bởi vật kính của kính hiển vi đầu tiên sẽ đi qua một thị kính thông thường. Một hình ảnh ảo được tạo ra theo cách này, ảnh này không thể sử dụng trực tiếp để tạo một bức ảnh. Một camera (với vật kính riêng của nó) sẽ bắt lấy hình ảnh ảo và chuyển qua cảm biến. Camera này hoạt động giống như mắt, chuyển đổi một hình ảnh ảo để tạo thành một hình ảnh thực. Hệ thống này được sử dụng trong nhiếp ảnh, trong đó một máy ảnh thông thường (với vật kính riêng của nó và tất cả) được gắn ở phía trước của thị kính.

Hình minh họa kích thước cảm biến và thấu kính giảm tương ứng

Những hình ảnh được tạo ra bởi kính hiển vi đi qua một ống kính hình ảnh (thị kính), sau đó mang một hình ảnh thực lên cảm biến của một camera SLR. Vật kính máy ảnh không liên quan đến việc này. Thị kính chiếu sửa chữa các lỗi quang học được tạo bởi các vật kính của kính hiển vi. Thị kính chiếu ảnh này là một yếu tố bù quang học. Chúng được thiết kế để sửa lỗi ống kính do vật kính tạo ra, trong đó có độ cong trường và quang sai màu. Do đó những thị kính chiếu ảnh phụ thuộc vào nhà sản xuất và phải phù hợp với vật kính của nhà sản xuất. Bên cạnh chất lượng hình ảnh, lợi thế khác là, việc căn chỉnh trung tâm được duy trì giữa camera và thị kính (tức là cả hai hình ảnh được tập trung tại đó, và không có độ lệch tâm). Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một vài cách kết nối camera với kính hiển vi để thu hình ảnh trên màn hình máy tính (hoặc các màn hình khác): Kết nối kính hiển vi bằng một webcam: Để kết nối camera là một webcam với kính hiển vi, cần loại bỏ tất cả các ống kính của webcam. Nếu để các ống kính webcam giữ nguyên sẽ cho hình ảnh rất nhỏ bởi vì hầu hết các webcam có ống kính góc rộng. Sau đó đặt các thiết bị điện tử với bộ cảm biến gắn vào một hộp nhựa riêng biệt và kèm theo một ống kim loại ngắn vào hộp để dễ dàng gắn trên đầu kính hiển vi ba mắt. Không có các phần tử quang học trung gian và hình ảnh được chiếu trực tiếp từ vật kính của kính hiển vi. Hãy chắc chắn rằng các bộ lọc màu xanh vẫn còn ở phía trước của bộ cảm biến (cảm biến khá nhạy cảm màu đỏ), nếu không bạn phải sử dụng một bộ lọc màu xanh (để chụp ảnh) đặt phía trên đèn halogen của kính hiển vi. Cách kết nối này gần tương tự trong kính hiển vi kết nối máy tính.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng webcam

Ưu điểm:
  • Đây là một giải pháp với chi phí thấp và hoạt động khá tốt. Sử dụng nhựa không đắt tiền và các ống kim loại ngắn thu được từ một kính thiên văn cũ có đường kính thích hợp.
  • Webcam tạo ra một hình ảnh trực tiếp trên màn hình máy tính từ kính hiển vi được kết nối, có thể dễ dàng tập trung hình ảnh.
Nhược điểm:
  • Độ phân giải của camera khá thấp (640 : 480 điểm ảnh)
  • Nhưng bất lợi lớn hơn là, vật kính tạo ra một hình ảnh tương đối lớn trong khi bộ cảm biến của camera khá nhỏ. Lý do này khiến cho có nhiều phóng đại không nhìn thấy. Khắc phục bằng cách sử dụng phần tử quang học trung gian (các ống kính giảm ) sẽ làm giảm kích thước của hình ảnh và tạo ra một hình ảnh sáng hơn và sắc nét hơn.
  • Thiếu căn chỉnh trung tâm cũng có thể là một vấn đề. Trọng tâm của camera và của thị kính không giống nhau. Các vật kính tạo một hình ảnh 10mm trong ống kính ảnh. Vị trí này là tất nhiên không thể gắn webcam. Nếu độ lệch quá lớn thì điều này có thể trở thành một vấn đề cho khoảng cách từ vật kính đến slide khi tập trung hình ảnh.
  • Webcam thường có một bộ lọc màu xanh bao phủ các cảm biến để giảm hiệu ứng của ánh sáng màu đỏ, có thể mang đến cho toàn bộ hình ảnh một màu đỏ. Nếu bạn loại bỏ bộ lọc này với ống kính quang học, bạn cần phải thêm một bộ lọc màu xanh trên đèn chiếu sáng của kính hiển vi hoặc vào tụ quang.
Kết nối kính hiển vi bằng một máy quay video analog Trong giải pháp tiếp theo kết nối kính hiển vi bằng camera là dùng video analog, nguyên tắc cũng giống như trong giải pháp webcam. Sử dụng một mô-đun camera quan sát, không có vỏ, chỉ có thiết bị điện tử, và gắn thiết bị điện tử này vào một vỏ nhôm. Ưu và nhược điểm khá tương tự như giải pháp webcam.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng máy quay video analog

Ưu điểm:
  • Có thể hiển thị video nhanh trên màn hình TV. Thích hợp để sử dụng trong lớp học có màn hình TV. Không có nhu cầu chuyển tải các tín hiệu trên một máy tính.
  • Tốc độ trong thời gian thực và nhanh hơn so với khi sử dụng webcam.
Nhược điểm:
  • Không giống như webcam, video analog cần một nguồn cung cấp điện riêng.
  • Video analog bây giờ có phần lỗi thời và độ phân giải thấp hơn với webcam hiện đại.
  • Các camera quan sát phải phù hợp với hệ thống truyền hình (NTSC, PAL hoặc SECAM).
  • Để kết nối kính hiển vi với máy tính (hoặc đơn giản là xem các hình ảnh trên máy tính) cần một đầu vào cho video analog, mà không phải tất cả máy tính đều có.
Kết nối kính hiển vi bằng camera SLR Những nhà sản xuất kính hiển vi tên tuổi đều có giải pháp hình ảnh dành riêng cho hệ thống kính hiển vi của họ. Đây là một trong các giải pháp đắt tiền nhất, nhưng cũng là giải pháp cho kết quả tốt nhất. Hình ảnh từ vật kính của kính hiển vi được xử lý bởi một mắt hình ảnh đặc biệt, sau đó được thu nhận trực tiếp trên cảm biến của một máy ảnh SLR (ống kính đơn phản xạ). Thị kính sửa chữa tất cả các lỗi ống kính từ các vật kính.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng camera SLR

Ưu điểm:
  • Phương pháp này cho chất lượng hình ảnh tốt nhất. Các mắt chiếu sửa quang sai màu và cũng tạo ra quang trường phẳng (để các góc cạnh của hình ảnh là không ra khỏi vùng tập trung).
  • Máy ảnh SLR có độ phân giải cao, thường cao hơn nhiều so với camera chuyên dụng cho kính hiển vi (với cùng một chi phí).
  • Cảm biến của máy ảnh SLR là khá lớn, do đó tỷ lệ tín hiệu trên độ nhiễu cao. Điều này làm cho nó thích hợp trong chụp ảnh ánh sáng yếu và thời gian tiếp xúc rất ngắn.
  • Có thể một vài SLR có hệ thống đèn flash cho kính hiển vi, cho microflashing. Camera SLR cũng có thể được điều khiển từ máy tính để chụp ảnh tự động (được gọi là tethered shooing).
  • Một số máy ảnh SLR kỹ thuật số hiện đại cũng cho phép quay video. Đây là một lợi thế lớn, nếu cần thiết.
Nhược điểm:
  • Nói chung cả máy ảnh SLR và ống tiếp hợp, ống thị kính chiếu ... đều có giá cao. Thị kính chiếu và ống quan sát ảnh chuyên biệt theo nhà sản xuất và có thể tương đối đắt tiền, đặc biệt là khi các thành phần này không được sản xuất nữa. Cũng có những nhà sản xuất ống tiếp hợp cho máy ảnh SLR, nhưng người ta phải làm một số nghiên cứu cho việc này. Để có kết quả tốt nhất, các mắt chiếu phải phù hợp với vật kính và kích thước cảm biến của máy ảnh.
  • Cần phải sử dụng kính hiển vi 3 mắt với ống kính ảnh. Không thể kết nối máy ảnh SLR và ống kính ảnh trước một thị kính (kéo dài 45 độ theo chiều ngang), do trọng lượng của nó khá nặng.
  • Camera bị rung trong quá trình lấy hình ảnh có thể cao hơn nhiều so với các camera khác và có thể làm mờ hình ảnh một chút.
  • Xem trực tiếp trên màn hình máy tính kết nối với kính hiển vi không phải lúc nào cũng được, điều này phụ thuộc vào các máy ảnh SLR.
  • Mắt chiếu ảnh và vật kính của kính hiển vi nên cùng một nhà sản xuất, nếu không lỗi ống kính sẽ không được chỉnh sửa đúng cách.
Kết nối kính hiển vi với camera là máy ảnh nhỏ gọn (compact) Chúng ta có thể làm cho hình ảnh đạt chất lượng tốt bằng cách sử dụng máy ảnh kỹ thuật số nhỏ gọn. Giải pháp này hiệu quả về chi phí. Ống kính phía trước của máy ảnh compact phải nhỏ vừa đủ. Máy ảnh này được gắn trên một giá đỡ và chụp ảnh thông qua thị kính của kính hiển vi. Bạn có thể phóng to hình ảnh và điều chỉnh khoảng cách máy ảnh-thị kính đúng cách. Có một số adapter có sẵn, cho phép gắn một máy ảnh nhỏ gọn vào phần thị kính, mà không cần bất kỳ thay đổi nào về camera.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng máy ảnh nhỏ gọn

Ưu điểm:
  • Không cần thiết phải sử dụng kính hiển vi ba mắt và có thể sử dụng một máy ảnh sẵn có.
  • Có thể chụp ảnh tự do, không cần dùng giá đỡ, nếu có đủ ánh sáng cho thời gian tiếp xúc ngắn (đôi khi có một chút khó khăn).
  • Do độ phân giải cao của máy ảnh compact, nhiều thông tin hình ảnh có thể được chụp.
  • Nó cũng có thể phóng to thu nhỏ. (zoom quang học hoặc số).
  • Nhiều máy ảnh compact hiện đại cũng cho phép ghi (HD) video clip.
Nhược điểm:
  • Chất lượng hình ảnh tốt nhất về mặt lý thuyết là không thể đạt được (so với kết nối một máy ảnh SLR với thị kính chiếu). Lý do là có nhiều ống kính trong đường truyền sáng (vật kính máy ảnh) và vì thị kính thông thường không được thiết kế để chụp ảnh.
  • Sự phù hợp của các máy ảnh compact cho kính hiển vi phải được thử nghiệm trước, không phải tất cả các máy ảnh compact có thể làm việc tốt như nhau (phụ thuộc vào đường kính của vật kính máy ảnh).
  • Cong trường cũng có thể là một vấn đề. Nó khiến cho phần cạnh của hình ảnh nằm ngoài tiêu cự, trong khi ở trung tâm là tập trung. Hiệu ứng này có thể được giảm bằng cách phóng to.
  • Sử dụng giá đỡ cho máy ảnh có thể khá bất tiện. Bạn có thể sử dụng một ống adapter được kết nối trực tiếp với máy ảnh. Ống này có thể được đưa vào kính hiển vi giống như một thị kính.
  • Không thể truyền hình ảnh thời gian thực lên máy tính (tùy thuộc loại máy, và phụ kiện đi kèm)
Kết nối kính hiển vi với camera của điện thoại di động Điều này hoàn toàn có thể làm được! Vật kính của điện thoại di động là nhỏ hơn so với hình ảnh được tạo bởi thị kính. Camera này tập trung đến vô cùng.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng điện thoại thông minh

Ưu điểm:
  • Nhanh chóng, đơn giản, không tốn thêm chi phí (chỉ cần các adapter kết nối với kính hiển vi).
  • Có một ứng dụng iPhone cho kính hiển vi để tính toán độ phân giải.
  • Những hình ảnh có thể được gửi trực tiếp từ điện thoại, nếu cần thiết.
Nhược điểm:
  • Camera này thường có góc rộng và bao phủ hoàn toàn quang trường. Tuy nhiên hình ảnh sẽ hiển thị trong một vòng tròn. Vì lý do này pixel bị lãng phí.
  • Giải pháp này có phần ngẫu hứng (phải giữ điện thoại di động bằng tay) và sẽ không sử dụng được một cách thường xuyên, trừ trường hợp có ngàm cố định.
Kết nối kính hiển vi bằng camera chuyên dụng (bán kèm theo kính hiển vi) Phương pháp này có thể giúp bạn quan sát kính hiển vi mà không cần nhìn qua thị kính, mà thông qua màn hình máy tính kết nối với kính hiển vi. Điều này giúp bạn thư giãn hơn khi quan sát nhiều lần. Camera này được kết nối trực tiếp với máy tính và được kiểm soát hoàn toàn trên máy tính.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng camera chuyên dụng

Ưu điểm:
  • Camera này có thể giữ lại trên kính hiển vi và không cần phải tách ra như máy ảnh SLR. (gắn cố định)
  • Tất cả các hình ảnh được lưu trữ trên ổ cứng của máy tính. Do đó, có thể chụp lại nhiều hình mà không cần phải lo lắng về việc thẻ nhớ bị đầy.
  • Đầu kính ba mắt cũng không thực sự cần thiết! Camera này đủ sáng để sử dụng thay cho thị kính.
  • Camera này thường có một C-mount hoặc CS-mount để kết nối với ống kính giảm. Do đó có thể trao đổi các ống kính giảm để có độ phóng đại khác nhau.
Nhược điểm:
  • So với độ phân giải máy ảnh, các hệ thống này là khá tốn kém.
  • Cần có một máy vi tính để kết nối với camera vì camera không có khả năng lưu trữ hình ảnh.
  • Một nhược điểm nữa là kết nối cáp USB quá chậm để quay các video chất lượng cao. Chuyển động không được ghi lại một cách mượt mà. Tuy nhiên sử dụng độ phân giải thấp hơn có thể giải quyết vấn đề này.
  • Qua các cách kết nối kính hiển vi để quan sát trên các màn hình khác nhau ở trên, tùy mục đích quan sát ta sẽ lựa chọn các cách kết nối khác nhau để đạt được kết quả tốt nhất.
Kết nối kính hiển vi bằng NHV-CAM Giống như các loại thiết bị khác NHV-CAM giúp bạn quan sát kính hiển vi mà không cần nhìn qua thị kính, mà thông qua màn hình máy tính kết nối với kính hiển vi hoặc màn hình TV. NHV-CAM có thể hoạt động độc lập – không cần máy tính điều khiển – như một máy ảnh kỹ thuật số: Chụp hình quay phim độ phân giải HD lưu vào USB gắn ngoài. Ngoài ra, NHV-CAM có thể được kết nối với máy tính, điện thoại thông minh để điều khiển thông qua kết nối WIFI như một camera chuyên dụng bán kèm theo kính hiển vi.

Hình minh họa kết nối kính hiển vi bằng NHV-CAM

Ưu điểm:
  • Tập trung hầu hết các lợi thế của các thiết bị kể trên (tham khảo thêm mô tả chức năng của NHV-CAM)
Nhược điểm:
  • Cảm biến hình ảnh là loại nhỏ: inch chính vì thế cần thêm thấu kính giảm x0.3 hoặc x0.2 để hình ảnh sắc nét và đúng độ phóng đại.

Related Post

Hướng dẫn kích hoạt phần mềm eScope trên Windows

Hướng dẫn sử dụng phần mềm eScope phiên bản 1.1.x.x

Hướng dẫn sử dụng eScope trên HĐH IOS

Hướng dẫn sử dụng eScope trên HĐH Android

Hướng dẫn sử dụng eScope trên HĐH Windows

Hướng dẫn sử dụng NHV-CAM

Tại sao sử dụng NHV-CAM

Mô tả kĩ thuật NHV-CAM

Discussion about this post