Elegir una cámara para microscopio

Tipos

Es común que un investigador conecte una cámara a un microscopio. Hay tres tipos de cámaras disponibles, y dos son adecuadas para trabajos de microscopía:

• Televisión (video directo)
  • Video antiguo 4:3, NTSC, PAL, 480i
  • HDTV 16:9 (compatible con DVI 1.0), 720P
• Captura por computadora
  • Conexión USB
  • Conexión Firewire
• Cámaras comerciales
  • Cámaras con lente fija
  • Cámaras réflex (SLR)

Primero, determine qué desea hacer:

• Capturar imágenes
• Ver video en vivo

Las cámaras que hacen ambas cosas son más caras. Las opciones de menor costo capaces de vista en vivo y captura de imágenes generalmente pueden capturar menos cuadros por segundo.

Cámaras estilo televisión

Las cámaras estilo televisión envían imágenes de video en vivo a un televisor. Pueden usar el formato antiguo 4:3 (cuadrado) o el nuevo formato cinematográfico 16:9. Estas cámaras no incluyen software, ni se conectan a una computadora sin agregar una interfaz especial para la computadora. Esta imagen puede ser grabada por DVRs o añadiendo una tarjeta de entrada y captura de video a su computadora. Estas cámaras pueden grabar video, y se puede agregar software de computadora para capturar imágenes. Sin embargo, las cámaras ofrecen baja resolución, las interfaces para computadora pueden ser costosas, y la computadora debe estar diseñada y comprada para este propósito.

Cámaras para computadora

Estas cámaras generalmente están diseñadas para conectarse directamente a una interfaz estándar de computadora (USB, Firewire). Se usan principalmente para captura de imágenes individuales y en segundo lugar para grabar video a una velocidad menor que la normal. El término que se usa aquí es cuadros por segundo. El video normal es del orden de 30 cuadros por segundo, el cine proyectado en películas puede ser de 14 a 18 cuadros por segundo. Las cámaras USB pueden variar de 7.5 a 15 cuadros por segundo. La reproducción en estas cámaras suele ser fluida (no entrecortada), y el tiempo de visualización no se acelera. La tasa de cuadros en estas cámaras está limitada por la computadora que recibe la señal. Un CPU lento, poca memoria o una computadora sobrecargada tendrán dificultad para capturar video a esta velocidad.

Cámaras comerciales

Las cámaras comerciales no pueden conectarse ópticamente a un microscopio sin ópticas adicionales. Los adaptadores ópticos son costosos y los resultados suelen ser pobres. Las cámaras réflex (SLR) pueden conectarse ópticamente a microscopios usando los adaptadores SLR que están disponibles para la mayoría de los microscopios.

Tamaños de cámara

Las cámaras se designan por el tamaño de su chip sensor (CCD) que registra los datos de imagen. Cuanto más grande es el chip sensor, mayor es la resolución de la cámara. La designación de tamaño se correlaciona aproximadamente con el tamaño del sensor de imagen, pero es más un nombre que una medida. Los tamaños comunes incluyen:

• ½" (8 mm diagonal)
• 1/3" (6 mm diagonal)
• ¼" (4.6 mm diagonal)

Campo de visión

Las cámaras usualmente requieren un adaptador para conectarse con el microscopio. Esto se llama montura C. El tamaño de la imagen de la cámara y el componente óptico requerido para la cámara (montura C) son importantes para capturar la imagen deseada. Algunos investigadores quieren que el campo de captura coincida con el campo visual visto a través de los oculares, y otros no les importa que la imagen capturada sea menor que el campo visual. Hay configuraciones especiales de objetivo/ocular en los microscopios trinoculares para capturar una configuración 1:1, pero generalmente el campo capturado es menor que lo que se ve visualmente.

NOTA: Cuando la imagen capturada es más pequeña que la imagen visual, el área de la imagen capturada se magnifica.

La imagen vista a través del ocular es circular, pero la cámara solo puede capturar una imagen cuadrada. (Vea la figura a la derecha.) Idealmente, las esquinas del cuadrado (los límites de la imagen de la cámara) tocarán justo el borde del círculo (campo visual). Al elegir la potencia óptica (aumento) del adaptador del microscopio, empareje el chip sensor de imagen con el adaptador. Por ejemplo, con un sensor de imagen de ½” (0.5"), use un adaptador 0.5X. Con un sensor de ¼” (0.25"), use un adaptador 0.25X. El tamaño del sensor debe coincidir lo más posible con el aumento del adaptador. Al emparejar ambas configuraciones, se captura la mayor parte posible de la imagen.

Debido a que el campo visual del ocular es un círculo, una cámara con relación de aspecto 4:3 capturará más imagen que una cámara con relación de aspecto 16:9. Si el área de captura de la cámara se extiende fuera del círculo del campo visual del ocular, las esquinas se oscurecerán (viñeteado).

Los círculos muestran lo que se ve a través del ocular del microscopio. Los cuadrados muestran lo que puede capturar una cámara conectada al microscopio.

NOTA: Los aumentos de adaptador por debajo de 0.35X son más costosos. El adaptador de cámara está diseñado para ajustarse al microscopio y usualmente es fabricado por el fabricante del microscopio. La mayoría de los adaptadores de cámara no funcionan con microscopios de otra marca. Adaptadores de terceros para microscopio a cámara están disponibles en varias compañías y tienen precios acordes.
La serie de imágenes a continuación demuestra los problemas del campo de visión que hemos estado discutiendo. Las imágenes fueron tomadas usando una cámara COLCAM ½" TV en la montura CS estándar de ½".

Objetivo F200, Montura CS estándar    Objetivo F350, Montura CS estándar

FOV=30 mm, vista ocular=38 mm      FOV=50 mm, vista ocular=66 mm
Las imágenes reales de video COLCAM se capturan mediante una simple tarjeta de captura de video en una computadora personal. El tamaño de la imagen es 640x480.

Medición óptica

Las lentes de uso general pueden usarse para la mayoría de las mediciones ópticas en un sistema calibrado con poco error. Para los puristas, existe un tipo de adaptador de microscopio llamado sistema de lente telecéntrica. Esa configuración óptica especial está diseñada específicamente para coincidir con el sistema de microscopio y cámara y suele ser muy costosa. El software de medición es parte integral del software de captura de la cámara (esto se listará como una característica, si existe). Se requiere un dispositivo óptico externo llamado micrómetro de platina para realizar la calibración. Este es el mismo elemento que se requiere para calibrar un retículo ocular. Un retículo es una escala de medición grabada en un ocular para medir un objeto en el campo visual.

Adaptadores binoculares

Los adaptadores binoculares (por ejemplo, 503097) son lentes de bajo costo que se pueden agregar a la cámara y usar en un microscopio binocular sustituyendo el aparato de la cámara por un ocular. Estas lentes están limitadas por el hecho de que ahora no puede usar el microscopio sin ajustar su visión óptica a un solo ojo. La versión de WPI funciona bien, pero no se ajusta a algunas cámaras.