Ein digitales Mikroskop ist ein traditionelles optisches Mikroskop mit einer eingebauten CCD-Kamera (Charge-Coupled Device), das zur vergrößerten Betrachtung von Proben und Proben verwendet wird. Diese Mikroskope können normalerweise an einen Computer angeschlossen werden, um die von ihnen erzeugten Bilder zur späteren Überprüfung auf einer Festplatte zu speichern oder auf einem Monitor anzuzeigen, damit mehrere Personen gleichzeitig eine Probe sehen können. Durch die Kombination von Technologien spielen digitale Mikroskope eine entscheidende Rolle in Forschung und Lehre.
Wie sie arbeiten
Die meisten digitalen Mikroskope basieren auf dem gleichen Fundament wie andere optische oder Lichtmikroskope. Eine Probe wird unter eine Objektivlinse gelegt; eine angebrachte Lichtquelle wird normalerweise verwendet, um die Probe besser sichtbar zu machen. Das Objektiv vergrößert die Probe und wird im Tubus des Mikroskops fokussiert. In einem Stereomikroskop vergrößert das Okular, auch Okularlinse genannt, das Bild dann wieder und macht es für den Betrachter sichtbar. Ein digitales Mikroskop enthält möglicherweise kein Okular, sondern verwendet stattdessen eine Digitalkamera, um das Bild zu fokussieren.
Arten
Die ursprünglichen digitalen Mikroskope erforderten die Verwendung eines Computers, um die Bilder anzuzeigen. Eine Box an der Oberseite des Mikroskops enthielt ein Kabel, damit es an den Computer angeschlossen werden konnte, und eine Software interpretierte das Bild und zeigte es auf einem Monitor an. Mikroskope dieses Typs sind immer noch erhältlich, wobei die meisten mit USB-Kabeln ausgestattet sind.
Andere digitale Mikroskope benötigen keinen Computer. Stattdessen zeigt ein kleiner Monitor, normalerweise oben am Mikroskop, wo sich traditionell das Okular befindet, ein Bild der Probe an. Einige verfügen über einen separaten LCD-Monitor, der größere Bilder ermöglicht. All-in-One-Modelle wie dieses enthalten normalerweise eine Festplatte, damit Bilder gespeichert und übertragen werden können.
Tragbare digitale Modelle sind ebenfalls erhältlich. Die Vergrößerungsstufen dieser kleinen Geräte sind normalerweise begrenzt, und sie müssen normalerweise an einen Computer angeschlossen werden, um das Bild zu sehen. Der handgeführte Charakter dieser Mikroskope kann jedoch ein großer Vorteil sein, da die Probe in der Regel nicht bewegt oder verändert werden muss. Die Kamera kann auch in kleinen Räumen und in ungewöhnlichen Winkeln platziert werden, die das menschliche Auge nicht erreichen könnte.
Kombinierte Stereo- und Digitalmikroskope verfügen über Okulare, sodass sie wie herkömmliche Mikroskope verwendet werden können, verfügen jedoch über eine eingebaute Kamera, mit der Bilder übertragen und gespeichert werden können. In den meisten Fällen bestimmt die Vergrößerung des Okulars die Vergrößerungsstufe des endgültigen Bildes. Es sind auch Kamera-Kits erhältlich, die an ein separates Stereomikroskop angeschlossen werden können, wodurch es zu einem digitalen wird.
Digitale Vergrößerung
Sowohl Stereo- als auch Digitalmikroskope sind für einen Großteil ihrer Vergrößerung von der Optik des Objektivs abhängig. Während Stereomikroskope auf die Optik des Okulars angewiesen sind, um das Bild sichtbar zu machen, bestimmen die Auflösung der Kamera und die Monitorgröße, wie viel Vergrößerung bei einem Digitalmikroskop möglich ist. Diese Art von Mikroskop enthält nicht unbedingt ein Okular, es können möglicherweise Bilder mit einer viel größeren optischen Vergrößerung aufgenommen werden. Darüber hinaus kann das Bild digital weiter vergrößert werden, insbesondere mit einer hochauflösenden Kamera.
Digitale Vergrößerung – oder Zoom – manipuliert das Bild, um es zu vergrößern. Wenn die Bildgröße erhöht wird, werden die winzigen Farbpunkte, aus denen das Bild besteht, Pixel genannt, vergrößert. Da das Bild dadurch blockig aussehen kann, werden spezielle Algorithmen verwendet, um neue Pixel hinzuzufügen und deren Wert zu interpolieren. Obwohl dies theoretisch die Bildqualität verringern kann, verfügen die meisten Digitalmikroskope über hochauflösende Kameras, sodass die Bilder, die sie erzeugen, genauso gut oder besser sein können als bei optischen Stereomikroskopen.
Obwohl es möglich sein kann, ein digitales Bild mehr zu vergrößern als ein durch ein Okular gesehenes Bild, wird diese Vergrößerung dadurch eingeschränkt, wie groß die Probe auf einem Monitor reproduziert werden kann. Die meisten All-in-One-Mikroskope haben relativ kleine Bildschirme, die manchmal so klein wie 3.5 Zoll (8.89 cm) oder weniger sind. Auch größere Geräte enthalten oft einen 15 Zoll (38.1 cm) Monitor, der die Bildgröße noch einschränkt. In den meisten Fällen bedeutet dies, dass Digitalmikroskope etwas mehr als die Hälfte der Vergrößerung vergleichbarer Stereomikroskope liefern.
Stereo vs. Digital
Sowohl Stereo- als auch Digitalmikroskope sind in verschiedenen Vergrößerungen und Qualitäten erhältlich, und jedes hat seine Vor- und Nachteile. Trotz der Nachteile im Zusammenhang mit der Bildvergrößerung haben digitale Modelle den zusätzlichen Vorteil, dass sie Bilder aufnehmen und anzeigen können. Bilder von Präparaten lassen sich oft problemlos ausdrucken, und manche Digitalmikroskope bieten Auflösungen bis zu 54 Megapixel. Für Menschen, die das Mikroskop regelmäßig verwenden müssen, kann die Möglichkeit, das Bild auf einem Bildschirm zu sehen, auch die Augen weniger belasten.
Im Vergleich zu Stereomikroskopen sind einfache computergebundene Digitalmikroskope oft auch günstiger und können für mehr Zwecke verwendet werden. Die Möglichkeit, das Bild digital zu manipulieren, bedeutet, dass mehr getan werden kann als nur einfaches Anzeigen und Drucken; Einige wissenschaftliche Modelle verfügen über einen hohen Dynamikbereich, der für mehr Kontrast in den Bildern sorgt, sowie 3D-Rotations- und Anzeigefunktionen. Einige Modelle bieten auch eine obenliegende LED-Beleuchtung, ähnlich wie bei Gewebekulturmikroskopen.