Микроскопы и Телескопы

  Развитие информационных технологий потребовало принципиально нового подхода к организации микроскопического исследования. Прежде всего, это было связано с необходимостью обеспечить возможность непосредственной компьютерной обработки информации, получаемой с помощью микроскопа, исключающей из рутинных операций «субъективное» звено – человека, и освобождающее его интеллект для решения творческих, неординарных задач. Внешне сам прибор может мало отличаться от привычного, все дело в дополнительной «начинке», значительно повышающей возможности цифрового микроскопа по сравнению с обычным.

     Собственно, цифровой микроскоп – это единый комплекс, объединяющий оптическую либо электронно-лучевую системы получения данных (собственно микроскоп), систему кодирования (цифровая камера) и систему обработки данных (компьютер). Этот комплекс, управляемый специализированной программой, быстро и с минимальным вмешательством человека сможет выполнить практически все «стандартные» операции. Особенно важно в этой ситуации не только то, что система может не только мгновенно передавать полученные и обработанные данные в любую точку мира, но и даже сама принимать те или иные решения. И если в медицине окончательное решение все равно всегда будет принимать человек, то в других отраслях деятельности, например, в производстве высокотехнологичной продукции, такая система может работать практически самостоятельно. Действительно, контроль сотен тысяч параметров, например, при производстве микросхем, вполне можно поручить компьютерной программе, которая, работая совместно с цифровым микроскопом и робототехническим комплексом, не только может заменить человека, но и, в конечном итоге, позволит значительно снизить себестоимость high-tech продукции, в том числе, и того же самого цифрового микроскопа.

Исходя из всего вышесказанного, к основным достоинствам цифрового микроскопа можно отнести:
- точная передача формы, границы и цвета объекта, 
- возможность выполнения разнообразных тонких работ, 
- сохранение результатов исследования (как промежуточных, так и конечных), 
- возможность производить наблюдения с экрана монитора, 
- возможность передачи результатов на расстояния, 
- возможность редактирования изображения, а также применения компьютерных методов анализа результата. 

    Чтобы соединить микроскоп и камеру, используются специальные адаптеры, которые обеспечивают точную передачу изображения (без искажений и с максимальным процентом видимого поля микроскопа на светочувствительную матрицу камеры). При наблюдении с помощью цифрового микроскопа настоятельно рекомендуется использовать тринокулярную насадку, которая дает возможность проводить съемку объекта наблюдения без дополнительных трансформаций микроскопа.

Для того чтобы передать изображение с микроскопа в компьютер, могут использоваться следующие приборы:
- Цифровые камеры 
- Цифровые фотокамеры 
- Аналоговые системы ввода 

    Выбор системы ввода будет напрямую зависеть от Ваших требований к качеству изображения, а также от задач, которые Вы ставите перед собой, как исследователем. 

    К примеру, Аналоговые 1CCD (одноматричные) и 3CCD (трехматричные) телевизионные цветные или черно-белые камеры способны обеспечить достаточное высокое качество изображения (это достигается благодаря расширенным настройкам цветности и других параметров). С помощью аналоговых систем можно записать динамические процессы с высокой частотой, без сжатия и пропусков кадров (здесь важна не только сама камера, но и используемый фрейм-граббер). Однако аналоговые камеры сегодня вытесняются цифровыми системами (этот процесс начался еще в 90х годах прошлого века). Подобные камеры совершенствуются день ото дня (увеличивается разрешающая способность, повышается качество и надежность). Эти системы ввода имеют широкие настройки по цвету, возможность передачи изображения на монитор в виде живого видео, а также способность работать в режиме накопления сигнала (что весьма полезно при малой освещенности объекта). В третью группу систем ввода входят, конечно же, цифровые фотоаппараты, которые также обеспечивают получение изображений достаточно высокого разрешения, а также правильную цветопередачу. Но, тем не менее, не рекомендуется использовать цифровые фотоаппараты со световым микроскопом (особенно это касается наблюдений при достаточно большой кратности).

     Таким образом, сравнивая различные системы ввода, можно сделать следующие краткие замечания: 
Качество изображения, передаваемого аналоговой камерой, сильно зависит от используемой платы ввода, - фрейм-граббера – который может различаться типом телевизионного сигнала, точностью, разрешением, пропускной способностью, встроенными средствами обработки изображений (цена здесь варьируется от 30 до 3000 долларов).
     Но фрейм-граббер способен дать изображение на экране компьютера не более чем из 400 тысяч пикселей.
В то же время цифровые камеры и фотоаппараты способны передать изображение из 16 млн. пикселей.
В свою очередь, цифровые фотоаппараты отличаются от цифровых камер скоростью ввода (у камер она гораздо больше).

    Каждая из перечисленных систем ввода хороша по-своему, и именно Вам решать, какая именно из них больше всего подойдет для Ваших исследований.

  Сегодня в связи с массовым распространением персональных компьютеров цифровые микроскопы унифицировались, большинство из них работает при подключении к стандартному USB порту компьютера, на котором установлено соответствующее программное обеспечение, совместимое с конкретной моделью цифрового микроскопа. Иногда даже употребляют термин «USB-микроскоп». 

   Сейчас цифровой микроскоп становится вполне доступным не только для серьезных научных либо производственных центров, но даже для обычных школ. Более того, уже разработаны методики его применения на уроках биологии, а в недалеком будущем можно ожидать и появления «школьного» (детского) цифрового микроскопа, столь же доступного по цене, как и широко распространенные простые оптические модели.