用數位相機不好嗎？跟顯微鏡專用相機有什麼區別？

　　相信很多人有拿著相機對著目鏡拍的經驗，小編也不例外。可是常常對不到焦、呈相圈明顯，或是晃動嚴重。拍照時也不好確定視野下的到底拍到的是什麼。數位相機不是不好，只是不適合。數位相機本身有鏡頭，和內建為日常攝影設定做最佳化的感光元件與軟體設置。在顯微鏡上這些設置反而是種干擾。顯微鏡專用相機不會有額外鏡片造成耗損，不會有呈像圈，更不會晃動，給您清晰的影像。

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單色還是彩色？

　　單純的感光元件只能感應光的強弱，並不能分辨色彩。彩色相機之所以是彩色，是因為有在感光元件前有RGB分色的塗層，讓感光元件上面的畫素感知道不同顏色光的強弱，最後再把不同顏色的強度資訊整合在一起，創造出我們熟知的彩色影像；單色感光元件就沒有分色塗層，能夠感知道所有波長光線的強弱。因為沒有塗層，感光元件的靈敏度也會較彩色感光元件來的好。在專業影像分析領域中，我們可以使用濾光片或是不同染劑，選擇我們需要的波長。像是螢光影像的擷取的場合，單色相機的表現會比彩色相機要來的好。

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CCD還是CMOS？

　　CCD是比較成熟的電子感光元件，有低雜訊高感光度的優點，不過製程較複雜，價格也比較貴；CMOS相較於CCD是較便宜的電子感光元件，早期在呈色與感光度上皆不如CCD的表現，不過可以滿足明視野攝影的需求。若僅有明視野影像擷取的需求，CMOS相機即可以使用。

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畫素越高越好？

　　『畫素越高，影像系統的等級越好』。這應該是一般人的認知，基本上也不是錯誤啦，只是沒有100%是對的。在明視野下面基本畫素越高畫質也會越好，可是在低光源下面就不一定是這樣。感光度與每個畫素的大小也有關係。把進光量當作雨滴，畫素大小當作水杯，在一定時間內可以接到的水量，畫素大小越大，可以接到的光量也越多，感光度也越好。君不見高階的螢光型相機其畫素都不會很高，反而是明視野用的顯微鏡相機的畫素都比一般的CCD相機來的高上許多。

　　有人會說，畫素越高，可以得到的細節也越多。基本上是對的，前題是鏡頭素質很好。就常見的高清Full HD 格式，也只不過200萬畫素，300萬畫素即可輸出4×6 inch的相紙。太多的畫素，大多用不到。

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冷卻CCD？-20℃？-45℃？

　　雜訊一直是電子感光元件的缺點。雜訊的來源很多，其中最大的來源是『溫度』。把溫度降低可以大幅降低雜訊。這種雜訊在平常攝影是看不到的。可是在螢光攝影時，曝光時間長，背景又多半是黑的，此時『雜訊』就很明顯。做定量實驗時，雜訊很容易影響到數值。此外，冷卻效果越好，可以曝光的時間也越長，曝光越長訊號也會越強。

顯微鏡影像感測器一些比較細部的規格，舉例說明如下：

• 圖元大小（Pixel Size）

　　指個別感應圖元的實際尺寸大小，不論是長或寬，都以μm（Micrometer）為計量單位。圖元愈大，則所需曝光成像時間較短，但卻會犧牲些許空間解析度。反之，圖元愈小，則需較久的曝光成像時間，成像之後的的解析度較好。

• 暗電流（Dark Noise Current）

　　在某特定工作溫度的條件下，遮蔽CCD的感應器，使其避免任何光源的照射或感光，而經由感測元件本身產生的電荷數（Electrons）。雜訊值的大小，以特定溫度，每秒產生的電荷數為主要單位

• 輸出雜訊（ReadOut Noise）

　　CCD正常工作時，除了真正有效的輸出訊號外，因其因素造成而隨之輸出電荷數所造成的雜訊。

• 量子效應（Quantum Efficiency）

　　直接進入或投射在感測組件上光子總數（Photons），與被感測器換成電荷數的比率。通常用百分比(%)來表示。

• 電位井容量（Fall-well Capacity）

　　每個圖素所有容納的電荷總數量。數目愈多，影像的動態範圍（Dynamic Range）愈大；更能表現影像上，任何微小明暗度的變化。

• 模擬數位化（analog to digital）

　　是CCD攝影機輸出影像訊號的格式，早期所制定的標準型CCD，多採用模擬類比的訊號輸出。現今數位化的趨勢，廠商在CCD內建類比轉數位(ADC)電路把類比訊號轉成數位訊號。攝影機能提供影像的灰階度取決於A/D轉換電路的位元數。例如8位元攝影機可以提供2⁸＝256灰階輸出；10位元的攝影機可以提供1024灰階度表現。

更多相關諮詢請洽

台灣代理廠商: 太鼎生物科技有限公司

公司電話: 02-86609496 公司傳真: 02-86609342

公司網站: www.biopioneer.com.tw

連絡業務: 許虹宜 0920312382

連絡信箱: taiding.biotech@msa.hinet.net

MTR3CCD 系列CCD深度冷卻相機，採用SONY CCD晶片，並搭配深度冷卻 (降溫能力：室溫以下45^oC)與 USB 3.0介面，提供高感度、低雜訊與高畫面更新率。其中更有SONY ICX825晶片，QE值達到90%，直逼EMCCD。更多資訊請按此MG3CMOS採用SONY CMOS晶片，靈敏度媲美高階CCD晶片，並搭配強制氣冷與USB3.0介面，其功高感度與高畫面更新率的影像。其中IMX174晶片，更是少見的大尺寸Global Shutter晶片，感光度與變形抑制兼具。更多規格請參考

MTR3CCD

MTR3CCD 系列CCD深度冷卻相機更多資訊請按此

MG3CMOS

MG3CMOS採用SONY CMOS晶片更多規格請參考

科研用CCD相機

QE 量子效率 - 判定CCD靈敏度的最佳指標

TUSEN H系列CCD採用Sony ICX-694/674 CCD晶片，可選擇一級/二級冷卻，達到真實4℃/-20℃冷卻，大幅降低雜訊。是20萬以下CCD相機的最佳選擇。

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市面上CCD相機的廠牌、型號很多，大家都說自己的靈敏度最優異，要怎麼判斷CCD的靈敏度呢？在底片或是數位相機上可以用ISO值判定相機的靈敏度，ISO越高對光就越靈敏；在CCD上面要怎麼判定呢？在這邊介紹一個名詞，量子效率 (Quantum efficiency，常縮寫為 QE)，是定義光敏器件，例如底片、感光耦合元件（CCD）將其受光表面接收到的光子轉換為電子-空穴對的百分比例。

量子效率 = 光生電子-空穴對數 / 入射光子數  或

(參考自 http://zh.wikipedia.org/wiki/量子效率)

光有不同波長，不同波長的光子的能量也不一樣，不同CCD的設計對不同波長的靈敏度也不一樣。

下圖是一般常見的QE測定結果：

有些圖表使用的是RQE，相對的QE值，即是把此光敏元原件的最高靈敏度當100%，看不同波長感測分布。

那不同CCD間的比較呢? 下圖市面上常見的CCD之QE的比較。除了QE值的高的外，每一種CCD對於不同波長的靈敏度也不同。

靈敏度最高的是Kodak的晶片，達80%，但是其最靈敏的波段是600 – 750 nm近紅外光的部分，然而生醫研究常用的藍、綠、紅顏色的波段是在450 – 650 nm，僅有600 – 650nm 是落在QE峰值的部分；反觀另一顆晶片，Sony ICX694/674，QE的峰值為75%，可是在生醫研究中常用的波長450 – 650 nm中的QE都維持在70%以上，非常適合生醫研究使用。

TUSEN H系列CCD採用Sony ICX-694/674 CCD晶片，可選擇一級/二級冷卻，達到真實4℃/-20℃冷卻，大幅降低雜訊。是20萬以下CCD相機的最佳選擇。

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加拿大INFINITY 3-1研究級彩色數位影像系統(致冷型)CCD

太鼎生物科技有限公司 (02)86609496

系統規格：

核心感測元件：

1.      影像感應器：2/ 3” Sony ICX285  1.4百萬像素彩色cooled CCD

2.      有效像素：1392x1040, 6.45 um square pixels

3.      幀率(Frame Rate)：15 fps(全解析度)，可藉由像素合併提高

4.      數位輸出：8 and 12-bit

5.      暗電流：0.15 electrons / pixels / when cooled

6.      轉換雜訊(Read Noise)：8 e- rms

7.      致冷能力：25 degrees Celsius below ambient

控制元件：

1.      供電：外接電源

2.      操作溫度：攝氏0度~50度

3.      ROI(Region Of Interest)：滑鼠自由選擇

4.      自動曝光：自動/手動

5.      白平衡：自動/手動

6.      Gain：可調整/1 到 10x

7.      連接介面：標準USB 2.0高速介面

8.      尺寸(L x W x H)：3.85 x 3.50 x 2.446 inches

9.      轉接口：C型接口

10. 像素合併(Binning)：2x2, 3x3, 4x4

Lumenera Infinity 3-1 Color CCD Camera

Lumenera’s Infinity 3-1 cooled CCD camera is designed to be used in a wide variety of scientific applications. Cooled models are ideal in low-light conditions and where high dynamic range is required. With 1392 x 1040 resolution and on-board processing, these cameras deliver outstanding image quality and value for industrial and scientific imaging applications.
 Uncompressed images in live streaming video and still-image capture are provided across a USB 2.0 digital interface. No framegrabber is required. On-board memory is available for frame buffering. The Infinity 3-1 camera is supported by an experienced team of technical support and imaging experts who understand your imaging needs and are available to help you get the most out of your camera.

Lumenera Infinity 3-1 Color CCD Camera Features...

• High-speed USB 2.0 (480Mbits/sec) interface for ease of installation with any computer
  
• Cooled feature reduces thermal noise during low light fluorescent imaging
  
• Low noise progressive scan 1.4 megapixel CCD image sensor
  
• Crisp quality for the most demanding brightfield, phase contrast, and fluorescent applications including GFP, FISH, NIR, FRET, life science and geology
  
• 15 fps at full 1392x1040 resolution

The INFINITY3-1 includes INFINITY ANALYZE software for advanced camera control, image processing, measuring and annotation, and INFINITY CAPTURE, an intuitive user interface which includes all of the basic features needed to control your INFINITY camera and capture images.

About The Sony ICX285AL Interline CCD Chip...

The Sony ICX285AL is a diagonal 11 mm (Type 2/3) interline CCD solid-state image sensor with a square pixel array. High sensitivity and low smear are achieved through the adoption of EXview HAD CCD technology. Progressive scan allows all pixel’s signals to be output independently within approximately 1/15 second. Also, the adoption of high frame rate readout mode supports 60 frames per second.




This chip features an electronic shutter with variable charge-storage time which makes it possible to realize full-frame still images without a mechanical shutter. This chip is suitable for image input applications such as still cameras which require high resolution, etc.

The Sony ICX285AL Interline Features...

• Progressive scan allows individual readout of the image signals from all pixels
  
• High horizontal and vertical resolution (both approximately 1024 TV-lines) still images without a mechanical shutter
  
• Supports high frame rate readout mode (effective 256 lines output, 60 frame/s)
  
• Square pixel - Aspect ratio: 4:3 - Horizontal drive frequency: 28.64 MHz
  
• High sensitivity, low smear. Low dark current, excellent anti-blooming characteristics.
  
• Continuous variable-speed shutter. Horizontal register: 5.0 V drive
  
• Substrate material: Silicon - Image size: Diagonal 11 mm (Type 2/3)
  
• Total number of pixels: 1434 (H) × 1050 (V) approx. 1.50M pixels
  
• Number of effective pixels: 1392 (H) × 1040 (V) approx. 1.45M pixels
  
• Number of active pixels: 1360 (H) × 1024 (V) approx. 1.40M pixels
  
• Chip size: 10.2 mm (H) × 8.3 mm (V) - Unit cell size: 6.45 μm (H) × 6.45 μm (V)
  
• Optical black: Horizontal (H) direction: Front 2 pixels, rear 40 pixels, Vertical (V) direction: Front 8 pixels, rear 2 pixels
  
• Number of dummy bits: Horizontal 20, Vertical 3

Lumenera Product Number: I31C