自相机诞生开始，因其有着定格时间画面、留住往昔瞬间的梦幻般的功能，成功成为了陪伴人类的重要娱乐工具。从独立的相机形态，到如今可以“柔光照亮你的美”的手机摄像头，它们的设计主要考虑的是如何漂亮地拍摄和记录。
但这绝不是相机的唯一的角色。在FA（工业自动化）、医疗、生命科学、半导体领域，它们还肩负起了观察、检查、分析等任务。相比我们熟悉的普通数码相机（小型相机、单反相机等），这些特殊相机的主要目的，是根据拍摄的图像进行测量和分析，或在普通数码相机无法拍摄的区域进行观察和观测。对精度和性能有着更高的要求。
相机大致的种类和特征
在选择家用的数码相机时，往往也需要根据拍摄需求、成像偏好等，去研究一番参数。工业和研究用相机则更是如此了。那么到底在选择时要注意一些什么项目？基本思路又是什么？接下来就由小编带领着大家去仔细了解关于工业/科研相机选择的基础知识吧！黑喂狗~
Point 1 : 观察对象
知道自己到底要观察什么？
第一点就是要了解自己的拍摄对象。在使用相机时，需根据拍摄对象的大小和拍摄范围确定视野，再选择与之相符的光学系统（镜头等）。
与普通的数码相机不同，工业和研究用相机的光学系统大多没有标准配置，而是需要根据观察对象和视野进行个性化选择。根据观察物体的大小不同，使用的光学系统也不同。
常见的光学系统和视野/特征汇总
工业和研究用相机的镜头接口多数为C型接口。一般情况下，显微镜需要通过C型接口适配器连接相机。使用C型接口的镜头则可以直接连接相机，若要使用C型接口以外的普通数码单反相机镜头，则需要在镜头上先连接C型接口转换器，再与相机连接。
小对象拍摄：小鼠鼠脑冠状面神经元精细双色图（
所用相机：滨松 sCMOS相机ORCA-Flash 4.0 (C11440-22CU)
成像方法：宽场荧光成像（如免疫荧光，荧光蛋白成像等），其他
显微镜物镜：XLUMPLFLN 20XW，NA 1.0
拍摄条件：绿色通道相机曝光时间30 ms，红色通道相机曝光时间5 ms
大对象拍摄：红外相机对夜间一千米以外的建筑物的拍摄
相机：滨松InGaAs相机 C14041-10U
拍摄较大对象时，根据视野（拍摄范围）和对象与相机的距离选择镜头。此外，在数厘米左右的狭小视野下拍摄时，比较建议使用转为特写拍摄而设计的微距镜头。
Point 2 : 感光度
观察对象的亮度
和普通相机不同，工业和科研用相机很多时候需要去捕捉一些发光极微弱的物体。观察对象是否够亮是我们首先必须清楚的。而亮度是我们在选择相机，以及与相机组合使用的镜头或照明时候必须考虑的因素，它涉及到我们对相机感光度的选择。
如果拍摄对象不够亮，就需要使用照明或者高感光度相机，以保证亮度。
如果使用通光量较大的镜头（F值较小的镜头）仍无法拍摄到足够亮的图像，则应该考虑使用照明。但是，想要得到清晰明亮的图像，不仅需要根据目的设置照明，还需要专业知识。例如，检测（观察）产品表面的损伤时，需要详细地设置照明强度、种类、个数、角度等内容。
此外，不能使用照明时（不可对拍摄对象照射强光或拍摄对象物自身发光时），需要选择高感光度相机。
高感光度相机根据可拍摄亮度的范围和拍摄条件等，备有多种型号，而根据图像的获取方法，大致可分为2类：
· 延长曝光时间，得到光线充足的图像：“积累型高感光度相机”
· 利用相机内部的光（信号）倍增体制，可得到足够亮的图像：“倍增型高感光度相机”
然而，高感光度相机由于“信号积累”和“光（电子）倍增”的原因，图像中的噪点会对画质产生很大的影响。高感光度相机出现噪点的很大原因是暗电流（即使入射光完全没有照到成像设备上，也会在图像上显示为亮点的噪点。）暗电流受成像设备温度的影响，温度越高，电流越大。因此，多数高感光度相机具有制冷功能，通过冷却成像设备，减少噪点。
大多采用帕尔贴元件进行冷却，散热方式有风冷和水冷两种。选择高感光度相机时，还需要根据使用环境选择冷却方法。例如，采用风冷方式时，要考虑风扇的振动是否会造成影响，而采用水冷方式时，要考虑是否可以使用冷却水循环装置等辅助装置。
Point 3 : 波长
人眼不可见的光？
我们都知道，光具有波的性质，可以根据波长进行分类。在人眼可见的“可见光”范围内，波长范围极其有限。
波长比可见光短的光有紫外线、X射线，γ射线；比可见光长的有红外线、微波和无线电波等。这些人眼不可见的光（波长范围）称为“不可见光”。
一些相机正式利用这些“不可见光”的性质，将我们肉眼看不见的拍摄对象呈现出来。
比如说，下面两张照片分别是用市售的小型数码相机和远红外相机拍摄的。通过数码相机拍摄的图像，可以看到包装袋的颜色和形状，但无法确认里面是否有糖果。而通过远红外相机拍摄的图像，可以看到包装袋的轮廓并确认其内部有糖果。
Point 4 : 读出速度
“捕捉”速度有多快？
工业和科研相机很多时候的拍摄对象是运动的，如生产线上的产品等。这时候需要拍摄的是动画，而不是静态图像。
“翻页动画”的游戏大家都有玩儿过吧。快速翻动书页，原本静止的连串图像就会动起来。其实，动画也就是静态图像的集合，是将多张静态图像按次序展示，人眼就会识别为运动的图像。
图源：huaban.com
而相同时间内展示的图像数量不同，运动的流畅度和获得的信息量也不同。例如，1秒钟依次展示10张和100张静态图像时，100张图像看起来会更加流畅，信息量也是10张的10倍。也就是说，相机如果在1秒钟内拍摄的图像张数越多，就可更详细和准确地捕捉对象在短时间内的运动。
工业和研究用相机中，动画的拍摄速度称为“读出速度”或“帧频”，表示1秒内拍摄的静态图像张数（帧/秒，fps）。普通的电视播放或视频发布采用人眼看起来正常运动的“读出速度”（此时为播放速度），一般为30~60帧/秒。
我们在选择相机时，应注意“读出速度”（帧频），选择与拍摄对象的运动（速度）相对应的相机。
帧频的含义
斑马鱼血液流动之荧光与明场DIC同步高速成像（
所用相机：滨松sCMOS相机ORCA-Flash 4.0 LT(C11440-42U)
辅助系统： 滨松W-View GEMINI双色分光器
成像方法：荧光&明场高速同步成像
显微镜物镜：UPlanFL N 20x NA 0.50
拍摄条件：荧光曝光时间2.5 ms；明场曝光时间2.5 ms
Point 5 : 分辨率
可以观察多细？
平时大家总会说到“画质”这个概念，而且一般都认为它就等于分辨率，分辨率越高的相机画质自然越好。其实，并不是选择高分辨率（即像素数多）的相机就万无一失，像素尺寸也非常重要。
像素尺寸是指构成图像的单个像素的大小，会影响到相机的感光度。单个像素越大，捕捉到的光越多，感光度越高。因此，像素数越多、像素尺寸越大的相机其画质越高。但需要注意，两者相乘（像素数X像素尺寸）后成像设备的尺寸也会变大。因为元件尺寸（=拍摄面积）越大，可使用的镜头越受限制。选择相机时，必须考虑像素数、像素尺寸与元件尺寸这三者的平衡。
下面我们就逐个来明确像素数、像素尺寸和元件尺寸的含义。
1
像素数的含义
数码相机的图像为很多个点（方块）的集合，每个方块称为像素（pixel）。像素数（pixel数）越多，拍摄的图像越精细。
2
像素尺寸的含义
像素尺寸是指单个方块的大小，方块越大，捕捉到的光越多，因此感光度高，可以捕捉到微弱的光线。
3
元件尺寸的含义
元件尺寸是指对光进行检测的拍摄面整体的大小，按像素数（分辨率）X像素尺寸计算。因此，如果像素数相同，则像素尺寸越大，元件尺寸越大，图像也更清晰。
可能有些小伙伴心里还有这样的疑问，近年来，手机内置相机的性能快速提升，特别是高分辨率机型已随处可见。
如果光看分辨率，这些机型的相机比工业用相机高了许多。但这里我们还是着眼于像素尺寸，对感光度和画质的区别进行了以下比较。
拍摄设备传感器比较：
拍摄图像比较（相同条件下）：
我们可以看到，手机内置相机拍摄的图像不仅光线暗，而且在放大并进行亮度修正后，也无法得到足够的分辨率。
Point 6 : 使用环境
如何最大限度发挥相机性能？
如果觉得选择的相机性能符合使用目的，就可以万事大吉，那小伙伴你就too young too simple了。
图源：toutiao.com
受制于使用环境，相机也有可能无法充分发挥其性能。为了完美成像，根据所用相机的适用条件来对周边环境进行最佳调整，是非常必要的。一般来讲，我们主要需关注的有环境的温度、湿度、振动状况、洁净程度等因素。
此外，各国的安全规格和标准，也是选择相机选择时需要考虑的重要因素。以下为多国的标准示例，可供大家参考：
CE（欧洲）
ErP（欧洲）
RoHS（欧洲、中国）
PSE（日本）
KCC（韩国）
为大家介绍了这么多，下面我们来做一个简单的总结：
不过，以上这些参数项目在相机选择时候孰轻孰重该如何判断呢？接下来，小编将主要展现一些工业当中常见的应用，为大家提供在这些应用下相机选择时需要考虑的感光度、波长、速度、分辨率中的哪些项目。
（◎非常重要、○重要、△基本不用考虑）
除了相机，如果小伙伴们还涉及显微镜、镜头等光学系统以及相机辅助装置、设备选择，也可以咨询我们滨松的工程师们。相信每天都和成像系统愉快玩耍的他们，一定会为你提供更多、专业的建议和帮助哒！
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