數碼顯微鏡是在傳統顯微鏡上增加了數字圖像傳感器CCD或CMOS的顯微鏡，與計算機、圖像處理、自動(dòng)化、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結合，可衍生出多種產(chǎn)品和應用，如自動(dòng)顯微鏡、數碼互動(dòng)顯微鏡、數字切片掃描儀等，能給用戶(hù)帶來(lái)極大的便利，在教學(xué)、醫療、科研等領(lǐng)域得到廣泛的應用。

作為傳感器，人眼和數字圖像傳感器CCD/CMOS主要有兩方面的不同：一是數字圖像傳感器是由很多離散的感光器件組成，用其作為傳感器接收顯微圖像，實(shí)際上是一個(gè)數字化過(guò)程（也稱(chēng)為空間采樣）需要滿(mǎn)足采樣定理即奈奎斯特定理，這樣圖像才能準確重建；二是數字圖像傳感器的響應波長(cháng)與人眼不一樣，所以會(huì )受光源光譜特性的影響。本文從空間采樣率和光源這兩方面來(lái)分析對數碼顯微圖像分辨率的影響。

空間采樣率對數碼顯微鏡圖像分辨率的影響

奈奎斯特采樣定理是指將模擬信號轉化為數字信號時(shí)，要求采樣頻率f_s要大于模擬信號中最高頻率f_max的2倍,即f_s＞f_max才可以通過(guò)采樣之后的數字信號準確地重建出模擬信號。對于顯微圖像的數字化，其最高頻率就是由物鏡的極限分辨率決定的，采樣頻率也稱(chēng)為空間采樣率，一般實(shí)際應用時(shí)要求空間采樣率為物鏡的極限分辨率的2.8倍左右。

顯微鏡的極限分辨率r是由物鏡的數值孔徑NA和波長(cháng)λ決定的，滿(mǎn)足式①                    

因此波長(cháng)越短，顯微鏡的極限分辨率越高。

空間采樣率s的計算式②為

式中p為數字圖像傳感器像素的邊長(cháng)；β1為顯微物鏡的放大倍率；β2為攝像鏡頭的放大倍率。

因此改變攝像鏡頭的放大倍率，可以改變空間采樣率。選用一組不同放大倍率的攝像鏡頭實(shí)現不同的空間采樣率，以研究空間采樣率對數碼圖像分辨率的影響。具體實(shí)驗條件如下：

顯微鏡：BA310顯微鏡。

光源：白光LED和鹵素燈（可互換），帶有550/20nm的干涉濾色片。

顯微物鏡：根據式①，其極限分辨率為0.45μm。

攝像頭：CM3-U3-50S5M黑白攝像頭，像素邊長(cháng)為3.45μm。

觀(guān)察標本：采用USAF1951鑒別率板（如圖1）所示，40×/0.75顯微物鏡可觀(guān)察的極限線(xiàn)對數為2048（11-1組）。