最大化显微镜视野
介绍
显微镜视野（FOV）是通过显微镜目镜（目镜FOV）或科学相机（相机FOV）观看时可见的最大区域，通常报告为直径测量值（图1）。 使FOV最大化对于许多应用而言是可取的，因为增加的吞吐量能收集更多的数据，从而为检测细微效果提供了更好的统计测量，还减少了使用显微镜的时间。
显微镜的FOV最终受到许多因素的限制，例如物镜，显微镜内部光学系统的镜筒直径，目镜，科学的相机传感器尺寸以及相机安装适配器
通常可以通过参考目镜和某些物镜上显示的视场数（FN）来找到显微镜的最大FOV。视场数只是以物镜或目镜的直径（毫米）为单位测量的最大FOV，因此，视场数为18的物镜的最大FOV为18 mm。但是，视场数始终不假定放大倍数，因此要计算实际FOV，应将视场数除以物镜放大倍数：
视场 = 视场数÷对象放大率
视野数为18的20倍物镜实际上的FOV为0.9毫米。同样，场数为18的100x物镜的FOV为0.18 mm。物体放大得越多，视野将越小。因此，在寻求提高FOV时，应始终首先考虑是否可以减小放大倍数（图2）。图2：随着放大倍率的减小而缩小。刻度线的可见长度在20倍放大倍数下约为〜0.6 mm，但在50倍下约为0.25 mm，在100倍下仅为〜0.12 mm。
匹配科学相机的FOV与显微镜的FOV
当使用目镜时，使用视场数计算显微镜的FOV效果很好，但是当使用科学相机成像时，效果不佳。像大多数数字相机一样，科学相机也使用方形或矩形传感器。这意味着科学相机无法捕获显微镜能够捕获的整个圆形FOV。取而代之的是，摄像机的FOV必须安装在显微镜的FOV内部（图3）。
相机规格表会将相机视场显示为对角线尺寸（通常以毫米为单位）。理想情况下，相机FOV对角应与显微镜FOV的直径匹配，以捕获尽可能多的可用图像。但是，这确实意味着相机的水平和垂直FOV将小于显微镜的直径。
可以使用对角视场大于显微镜的相机来捕获整个显微镜的视场（图4）。但是，这并不是最佳选择，因为在图像的各个角落会出现大量的渐晕。理想情况下，在选择科学相机时，它的对角视场应与将要使用的显微镜的规格相匹配。图3：对角线视野为18毫米的科学相机非常适合18毫米显微镜视野。 相机传感器的x和y侧尺寸为12.7 mm，以允许该对角FOV。
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| 图3：对角线视野为18毫米的科学相机非常适合18毫米显微镜视野。 相机传感器的x和y侧尺寸为12.7 mm，以允许该对角FOV。 | 图4：相机传感器对角FOV大于显微镜FOV的会在图像的各个角落显示出明显的渐晕。 |
将适配器FOV匹配至相机和显微镜FOV
连接科学相机到显微镜的相机端口，需要一个显微镜的C-mount或F-mount适配器。适配器的安装螺纹是标准化的，这意味着C-mount适配器可以连接到所有C-mount接口的科学相机。但是，适配器是显微镜特定的，这意味着尽管任何C-mount相机都可以连接到C-mount适配器，但适配器仅适合匹配品牌的显微镜。
适配器中可以有镜头，以在图像到达相机之前对其进行放大或缩小。这可以用来更好地将相机的视野与显微镜的视野匹配。例如，如果相机的对角视野为11毫米，而显微镜的视野为18毫米，则0.67倍的适配器将缩小图像并将其显示在11毫米的照相机上。但是，FOV的增加是以降低分辨率为代价的。
如果目标只是将相机连接到显微镜，可以使用1x的适配器，它不包含其他镜头，不提供其他放大或缩小倍数。这通常是首选方法，因为它不会在系统中引入其他镜头。每个额外的镜头都会使到达相机的光子数量减少3-4％，因此许多研究人员尽量避免这种情况。
适配器也可能会影响显微镜和相机的FOV，具体取决于所用适配器的类型。 C型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型适配器是一种较大格式的适配器，能够达到> 30 mm FOV。
可以利用F-mount的大面积FOV显微镜和科学相机的开发是相对较新的-在撰写本文时，仅存在一台商用25毫米显微镜。大多数现代显微镜的FOV为19毫米或22毫米，因此仍然可以使用C-mount。最大规格的转盘共聚焦系统FOV也限于22mm。
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都适合19毫米显微镜FOV，而Iris 15则适合25毫米显微镜FOV。 Kinetix是我们最大的格式传感器，可用于从高达29 mm的任何系统中获得最大FOV。表1：Teledyne Photometrics相机经过优化，可匹配任何显微镜，最大可达29 mm。
通过认识到FOV要求可能非常多变，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。
总结
显微镜的最大视野受到物镜，显微镜内部光学系统的镜筒直径，目镜，科学的相机传感器尺寸以及相机安装适配器的影响。 为了获得最佳的成像性能，最好将显微镜的视野与科学相机的视野相匹配，以捕获尽可能多的信息并避免渐晕。 Teledyne Photometrics相机的设计符合这些规格，以提供最大的视野。
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