Камеры CCD и CMOS

Продукция компании Meiji Techno позволяет подсоединять цифровые / аналоговые CCD и CMOS камеры напрямую к порту тринокулярной трубки микроскопа с помощью C-Mount адаптера, соответствующего размеру матрицы камеры. Любую цифровую или видео камеру с креплением C-Mount (диаметр резьбы — 1 дюйм) можно подсоединить к любому тринокулярному микроскопу компании Meiji Techno (трубка 25,2 мм), используя C-Mount адаптер. В адаптеры встроены линзы с различным увеличением для настройки общего увеличения и поля зрения. Камерам с креплением CS-Mount для установки адаптера необходимо переходное кольцо V-5MM. Адаптеры компании Meiji Techno America оснащены высококачественными линзами японского производства. Наши адаптеры для микроскопов проектируются и разрабатываются индивидуально с учетом особенностей оптической системы каждой камеры и потому исключают возможность возникновения эффекта виньетирования и минимизируют оптические ошибки, связанные с микросъемкой. C-Mount адаптеры Meiji Techno японского производства обеспечивают исключительное разрешение, цветопередачу и качество изображения.

Как правило, имеющиеся на рынке бюджетные адаптеры имеют следующие проблемы, связанные с микросъемкой:

    • Виньетирование: Ошибка в проектировании оптики или существенный структурный дефект может привести к возникновению виньетирования
    • Дисторсия: Изображение искажено (бочкообразные искажения), особенно в периферийной области
    • Разница затемнения/освещения: Яркость центральной и периферийной области отличается даже при одинаковом освещении
    • Геометрическое искажение: По сравнению с центральной областью, периферийная область искажена и отличается более низким разрешением
    • Светящаяся точка: Белое/Черное пятно может возникнуть на изображении из-за внутреннего преломления света в линзе и тубусе объектива

Знакомство с сенсорами
Любая цифровая камера имеет сенсор, чаще всего CCD-сенсор или CMOS-сенсор. Сенсоры представляют собой аналоговые устройства, преобразующие фотоны в электрические сигналы. Процесс, в ходе которого аналоговая информация превращается в цифровую называется преобразование аналог-код. При захвате изображения цифровой камерой свет проходит сквозь линзу и падает на сенсор. Сенсор состоит из фотоэлементов, соответствующих элементам изображения, которые также называют пикселями, которые фиксируют количество падающего на них света. Они преобразовывают полученное количество света в соответствующее количество электронов. Чем сильней свет, тем больше образуется электронов. Электроны преобразуются в заряд, который затем превращается в цифры с помощью преобразователя аналог-код. Сигнал, состоящий из цифр, обрабатывается электронными схемами внутри камеры. В настоящее время существует две основных технологии, используемые для сенсоров в камере, а именно: CCD (ПЗС — прибор с зарядной связью) и CMOS (КМОП — комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Ниже будет описано их строение, а также преимущества и недостатки.

Цветовая фильтрация
Сенсоры фиксируют количество света, но не воспринимают цвета. Поэтому для определения цвета перед сенсором устанавливается цветной светофильтр, позволяющий сенсору назначать оттенки цвета каждому пикселю. Наиболее распространенные способы цветовоспоизведения — RGB (Red, Green, Blue) и CMYG (Cyan, Magenta, Yellow, and Green). Красный, зеленый и синий являются основными цветами, при смешивании которых можно воспроизвести большую часть цветов, видимых человеческим глазом.

CCD-технология
В CCD-сенсоре, свет (заряд), падающий на пиксель сенсора, передается от микросхемы через один выходной узел, или через всего лишь несколько выходных узлов. Заряды преобразуются в уровень напряжения, накапливаются и рассылаются как аналоговый сигнал. Этот сигнал затем суммируется и преобразуется в числа аналого-цифровым преобразователем, вне сенсора. CCD-технология была изобретена специально для использования в видеокамерах, и CCD-сенсоры используются на протяжении более 30 лет. Традиционно у CCD-сенсоров есть ряд преимуществ перед CMOS-сенсорами, а именно лучшая светочувствительность и низкий уровень шумов. В последнее время, однако, различия едва заметны. Недостатки CCD-сенсоров заключаются в том, что они являются аналоговыми компонентами, что требует наличия большего числа электроники «около» сенсора, они дороже в производстве и могут потреблять до 100 раз больше энергии, чем CMOS-сенсоры. Повышенное энергопотребление может также привести к повышению температуры в самой камере, что негативно сказывается не только на качестве изображения и увеличивает стоимость конечного продукта, но и степень воздействия на окружающую среду. СCD-сенсоры также требуют более скоростную передачу данных, т.к. все данные проходят через всего лишь через один или несколько выходных усилителей.

CMOS-технология
На ранних этапах обычные CMOS-чипы использовались для отображения, однако качество картинки было низким, в связи с низкой световой чувствительностью КМОП-элементов. Современные CMOS-сенсоры изготавливаются по более специализированной технологии, что привело к стремительному росту качества изображения и светочувствительности за последние годы. CMOS-чипы обладают рядом преимуществ. В отличие от CCD-сенсоров, CMOS-сенсоры содержат в себе усилители и аналого-цифровые преобразователи, что значительно снижает стоимость конечного продукта, т.к. он уже содержит все необходимые элементы для получения изображения. Каждый CMOS-пиксель содержит электронные преобразователи. По сравнению с CCD-сенсорами, CMOS-сенсоры обладают большим функционалом и более широкими возможностями интеграции. Тем не менее, наличие электронных схем внутри чипа приводит к риску появления более структурированного шума, например полос. Из других преимуществ следует также отметить более быстрое считывание, меньшее потребление энергии, высокую сопротивляемость шумам и меньший размер системы. В CMOS-сенсорах существует возможность считывания изображения с отдельных пикселей, что позволяет «оконизировать» изображение, т.е. считывать показание не всего сенсора, а лишь его определенного участка. Таким образом, можно получить большую частоту кадров с части сенсора для последующей цифровой PTZ (англ. pan/tilt/zoom, панорама/наклон/масштаб) обработки. Кроме того, это дает возможность передавать несколько видеопотоков с одного CMOS-сенсора, имитируя несколько «виртуальных камер».

Основные различия
CMOS-сенсоры содержат в себе усилители, преобразователи аналог-код и часто микросхемы дл дополнительной обработки, в то время как в камере с CCD-сенсором большинство функций по обработке сигнала проводятся за пределами сенсора. CMOS-сенсоры потребляют меньше энергии в отличие от CCD-сенсоры, что означает, что внутри камеры может поддерживаться более низкая температура. Повышенная температура CCD-сенсоров может увеличить интерференцию. С другой стороны CMOS-сенсоры могут страдать от структурированного шума (полосы и т.д.). CMOS-сенсоры поддерживают «оконизацию» изображения и многопотоковое видео, что невозможно в CCD-сенсорах. CCD-сенсоры обладают как правило одним преобразователем аналог-код, в то время как в CMOS-сенсорах им обладает каждый пиксель. Более быстрое считывание в CMOS-сенсорах позволяет их использовать при изготовлении мульти-мегапиксельных камер. Современные технологические достижения стирают разницу в светочувствительности между CCD- и CMOS-сенсорами.

Заключение
CCD и CMOS-сенсоры обладают различными преимуществами и недостатками, но технологии стремительно развиваются и ситуация постоянно меняется. Использование надлежащего C-Mount адаптера от Meiji Techno America позволит вам добиться наилучшего качества изображения в объективах микроскопа.

Примечание: Уменьшающие линзы (то есть с увеличением менее 1.0x) обычно используются для компенсации повышенного фактора увеличения при использовании камер вместе с микроскопами.

Согласие на обработку пользовательских данных

Продолжая использовать наш сайт, вы даёте согласие на обработку, в т.ч. с помощью метрических программ Google Analytics, Яндекс.Метрика, пикселей, скриптов и иных аналогичных по функционалу счетчиков рекламных систем наших партнеров, ваших пользовательских данных: файлов cookie, ip-адреса пользователя, id пользователя, сведений о местоположении, типе устройства, времени посещения страницы, сведениях о ресурсах сети Интернет, с которых были совершены переходы на наш сайт и сведения о действиях пользователей на сайте и взаимодействии с кампаниями персонализации.

Обработка представляет собой предусмотренные Федеральным законом от 27.07.2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных» сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение, извлечение, использование, передачу, обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение обрабатываемых данных, и осуществляется нами и нашими партнерами в целях полноценного функционирования сайта, проведения ретаргетинга, статистических исследований и обзоров, а также, с целью управления размещением рекламных материалов в информационно-телекоммуникационной сети Интернет.

Настоящее согласие действует с момента его предоставления и в течение всего периода использования сайта.

В случае отказа от обработки данных метрическими программами пользователь считается проинформированным о необходимости прекратить использование сайта.

Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, пожалуйста, ограничьте использование файлов cookie в своём браузере.