显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法
【文献标识码】 B 【文章编号】 1684-2030(2004)01-73-02
目前，在组织病理学、细胞生物等学科的科研工作中，显微摄影仍然是获取镜下样品图像的重要手段之一。但对显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法，文献报道较少，使不少从事这方面工作的科研人员感到困难，常常出现图像放大倍数计算错误，比例尺不知道怎么制作，影响实验 结果的分析及论文的发表，为了解决这个问题，本文就显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法作简要介绍。
1 图像放大倍数的表示方法
我们在查阅相关杂志时，经常看到在显微摄影照片下面有的标明照片图像放大多少倍，有的在照片右下角标注一个比例尺，尺子上标明微米数。前者为倍数表示法，这种表示方法简单、清楚，但容易出现计算错误，使照片图像的放大倍数与实际数值相差甚远。后者为比例尺表示法，这种表示方法主要是用来测量样品放大前的实际长度或直径。
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2 图像放大倍数计算错误的原因
我们所说的显微摄影图像放大倍数容易出现计算错误，主要是指在相关杂志上刊印的显微摄影照片，标注的图像放大倍数多为100×、200×……等字样，我们认为标注这样的数字是不准确的，甚至是错误的。根据我们计算的结果表明，任何尺寸的显微摄影照片其图像放大倍数都不会是这样的整数。之所以得出这样的数字，主要原因是误将显微镜观察目镜当作摄影目镜引起的。使用过显微镜的人都知道，显微镜观察目镜一般有8×、10×、12.5×等数枚，而常用10×者居多，如果物镜也用10×的，其计算结果为10×10=100，即误认为照片图像放大倍数为100倍，这与照片图像的实际放大倍数相差甚远。出现这样的计算结果，一是忽略了摄影目镜的倍数，二是忽略了底片图像的放大倍数，三是忽略了照片放大尺寸与图像放大倍数之间的关系。
另外，显微摄影图像放大倍数标注不准确的另外一个原因是由出版单位造成的。因为，按公式计算好放大倍数的照片送到出版单位，由于版面的需要，可能需将原照片放大或缩小，严格地讲，照片下面标注的放大倍数也应做相应的增加或减少，而不应按原照片的放大倍数标注。
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3 图像放大倍数的计算
本文以国内常用的日本产Olympus PM-10AD型摄影装置为例，简要介绍显微摄影图像放大倍数的计算方法。此摄影装置带有2.5×、3.3×、5×、6.7×四枚NFK型摄影目镜。显微摄影时，应根据样品图像放大倍数的不同分别选用。需要说明的是，摄影目镜装于照相机下面的光柱内，在外面看不到，特别是借用他人设备时，一定要问清楚设备内摄影目镜的倍数，一是对自己所拍图像的分辨率做到心中有数。因为，不同倍数的摄影目镜与不同倍数的物镜组合，所拍图像的分辨率不同，为了获得高分辨率的图像，一般应选用低倍摄影目镜与高倍物镜组合，使底片图像焦点清晰，层次丰富，对比度好。二是便于后期图像放大倍数的计算。
3.1 计算公式 根据理论推算，确立如下计算公式:(1)摄影目镜倍数×物镜倍数×摄影目镜系数=底片图像放大倍数。注:据有关资料报道，不同牌号的显微镜，配备不同型号的摄影目镜，其系数各不相同，应以说明书为准。NFK型摄影目镜的系数为1。(2)照片长度÷底片长度×底片放大倍数=照片图像放大倍数。
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3.2 公式验证 我们用不同倍数的摄影目镜，拍摄放在载物台上的测微尺，将底片冲洗后，扩印或放大成不同尺寸的照片，然后用上述公式进行实测，结果证明上述公式准确无误。
3.3 举例计算 例1:设摄影目镜3.3×，物镜10×，放大 成3寸、5寸照片，其图像放大倍数计算如下:3.3×10×1=33倍(底片图像放大倍数);76.2mm(注1)÷34mm(注2)×33≈74(3寸照片图像放大倍数);127mm(注3)÷34mm×33≈123(5寸照片图像放大倍数);注1:76.2mm为3寸照片标准长度;注2:34mm为底片长度，需要说明的是底片实际长度为36mm，扩印时底片四周被底片框压边，投射到照片上的图像实际上已不足34mm，姑且按34mm计算。注3:127mm为5寸照片标准长度。
例2:设摄影目镜5×，物镜10×，放大3寸、5寸照片，其图像放大倍数计算如下:5×10×1=50倍(底片图像放大倍数);76.2÷34×50≈112(3寸照片图像放大倍数);127÷34×50≈187(5寸照片图像放大倍数)。
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上述结果表明，应用不同倍数的摄影目镜拍摄样品图像，放大成3寸或5寸照片，其图像放大倍数是不一样的。
4 比例尺的计算与制作
目前，有些出版单位对放大后的显微摄影图像，已不用倍数表示法，而是在照片的右下角标注比例尺。为此，我们对比例尺的计算与制作也作以简单介绍。
4.1 计算公式 照片长度(μm)÷照片图像放大倍数=样品实际长度(μm)。
4.2 举例计算 例1:以3寸照片图像放大74倍为例，比例尺计算如下:(1)先把照片长度由mm化成μm:76.2mm=76200μm;(2)求样品实际长度:76200μm÷74≈1030μm。例2:以5寸照片图像放大123倍为例，比例尺计算如下:(1)先把照片长度由mm化成μm:127mm=127000μm;(2)求样品实际长度:127000μm÷123≈1030μm。
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从例1、例2的结果可以看出，虽然照片上的样品图像放大倍数不同，但按公式计算的结果却是一致的，即样品放大前的实际长度为1030μm，说明这个结果与实际情况相符。
4.3 比例尺制作 将照片的长度看作是一把尺子，该尺子所代表的实际长度为1030μm(即样品放大前的实际长度)把1030μm标注于该尺子上，则比例尺即制作完成。但由于此尺子太长，不便在照片上张贴，因为将与照片等长的尺子贴在照片上，既不美观，也不便拿如此长的尺子去测量图像的细微结构。因此，须把尺子缩短(视照片尺寸的长短可缩成1/10～1/5)。以3寸照片所计算的数据为例，将其缩短成1/5，即尺子的长度为76.2÷5=15.24mm，所代表的长度为1030÷5=206μm，则尺子的图形为206μm。需要说明的是，为了便于使用这把尺子，可将尺子上标注的微米数化成整数，本例的206μm可化成200或300，数据扩大或缩小后，尺子也应按比例延长或缩短。
本文介绍了显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法，笔者认为结果可靠，可供从事这方面工作的同行参考，如有不妥之处，可商榷。
作者单位:100850北京军事医学科学院放射医学研究所
(收稿日期:2003-07-01)
(编辑一 坤), http://www.100md.com(胡文华)
目前，在组织病理学、细胞生物等学科的科研工作中，显微摄影仍然是获取镜下样品图像的重要手段之一。但对显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法，文献报道较少，使不少从事这方面工作的科研人员感到困难，常常出现图像放大倍数计算错误，比例尺不知道怎么制作，影响实验 结果的分析及论文的发表，为了解决这个问题，本文就显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法作简要介绍。
1 图像放大倍数的表示方法
我们在查阅相关杂志时，经常看到在显微摄影照片下面有的标明照片图像放大多少倍，有的在照片右下角标注一个比例尺，尺子上标明微米数。前者为倍数表示法，这种表示方法简单、清楚，但容易出现计算错误，使照片图像的放大倍数与实际数值相差甚远。后者为比例尺表示法，这种表示方法主要是用来测量样品放大前的实际长度或直径。
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2 图像放大倍数计算错误的原因
我们所说的显微摄影图像放大倍数容易出现计算错误，主要是指在相关杂志上刊印的显微摄影照片，标注的图像放大倍数多为100×、200×……等字样，我们认为标注这样的数字是不准确的，甚至是错误的。根据我们计算的结果表明，任何尺寸的显微摄影照片其图像放大倍数都不会是这样的整数。之所以得出这样的数字，主要原因是误将显微镜观察目镜当作摄影目镜引起的。使用过显微镜的人都知道，显微镜观察目镜一般有8×、10×、12.5×等数枚，而常用10×者居多，如果物镜也用10×的，其计算结果为10×10=100，即误认为照片图像放大倍数为100倍，这与照片图像的实际放大倍数相差甚远。出现这样的计算结果，一是忽略了摄影目镜的倍数，二是忽略了底片图像的放大倍数，三是忽略了照片放大尺寸与图像放大倍数之间的关系。
另外，显微摄影图像放大倍数标注不准确的另外一个原因是由出版单位造成的。因为，按公式计算好放大倍数的照片送到出版单位，由于版面的需要，可能需将原照片放大或缩小，严格地讲，照片下面标注的放大倍数也应做相应的增加或减少，而不应按原照片的放大倍数标注。
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3 图像放大倍数的计算
本文以国内常用的日本产Olympus PM-10AD型摄影装置为例，简要介绍显微摄影图像放大倍数的计算方法。此摄影装置带有2.5×、3.3×、5×、6.7×四枚NFK型摄影目镜。显微摄影时，应根据样品图像放大倍数的不同分别选用。需要说明的是，摄影目镜装于照相机下面的光柱内，在外面看不到，特别是借用他人设备时，一定要问清楚设备内摄影目镜的倍数，一是对自己所拍图像的分辨率做到心中有数。因为，不同倍数的摄影目镜与不同倍数的物镜组合，所拍图像的分辨率不同，为了获得高分辨率的图像，一般应选用低倍摄影目镜与高倍物镜组合，使底片图像焦点清晰，层次丰富，对比度好。二是便于后期图像放大倍数的计算。
3.1 计算公式 根据理论推算，确立如下计算公式:(1)摄影目镜倍数×物镜倍数×摄影目镜系数=底片图像放大倍数。注:据有关资料报道，不同牌号的显微镜，配备不同型号的摄影目镜，其系数各不相同，应以说明书为准。NFK型摄影目镜的系数为1。(2)照片长度÷底片长度×底片放大倍数=照片图像放大倍数。
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3.2 公式验证 我们用不同倍数的摄影目镜，拍摄放在载物台上的测微尺，将底片冲洗后，扩印或放大成不同尺寸的照片，然后用上述公式进行实测，结果证明上述公式准确无误。
3.3 举例计算 例1:设摄影目镜3.3×，物镜10×，放大 成3寸、5寸照片，其图像放大倍数计算如下:3.3×10×1=33倍(底片图像放大倍数);76.2mm(注1)÷34mm(注2)×33≈74(3寸照片图像放大倍数);127mm(注3)÷34mm×33≈123(5寸照片图像放大倍数);注1:76.2mm为3寸照片标准长度;注2:34mm为底片长度，需要说明的是底片实际长度为36mm，扩印时底片四周被底片框压边，投射到照片上的图像实际上已不足34mm，姑且按34mm计算。注3:127mm为5寸照片标准长度。
例2:设摄影目镜5×，物镜10×，放大3寸、5寸照片，其图像放大倍数计算如下:5×10×1=50倍(底片图像放大倍数);76.2÷34×50≈112(3寸照片图像放大倍数);127÷34×50≈187(5寸照片图像放大倍数)。
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上述结果表明，应用不同倍数的摄影目镜拍摄样品图像，放大成3寸或5寸照片，其图像放大倍数是不一样的。
4 比例尺的计算与制作
目前，有些出版单位对放大后的显微摄影图像，已不用倍数表示法，而是在照片的右下角标注比例尺。为此，我们对比例尺的计算与制作也作以简单介绍。
4.1 计算公式 照片长度(μm)÷照片图像放大倍数=样品实际长度(μm)。
4.2 举例计算 例1:以3寸照片图像放大74倍为例，比例尺计算如下:(1)先把照片长度由mm化成μm:76.2mm=76200μm;(2)求样品实际长度:76200μm÷74≈1030μm。例2:以5寸照片图像放大123倍为例，比例尺计算如下:(1)先把照片长度由mm化成μm:127mm=127000μm;(2)求样品实际长度:127000μm÷123≈1030μm。
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从例1、例2的结果可以看出，虽然照片上的样品图像放大倍数不同，但按公式计算的结果却是一致的，即样品放大前的实际长度为1030μm，说明这个结果与实际情况相符。
4.3 比例尺制作 将照片的长度看作是一把尺子，该尺子所代表的实际长度为1030μm(即样品放大前的实际长度)把1030μm标注于该尺子上，则比例尺即制作完成。但由于此尺子太长，不便在照片上张贴，因为将与照片等长的尺子贴在照片上，既不美观，也不便拿如此长的尺子去测量图像的细微结构。因此，须把尺子缩短(视照片尺寸的长短可缩成1/10～1/5)。以3寸照片所计算的数据为例，将其缩短成1/5，即尺子的长度为76.2÷5=15.24mm，所代表的长度为1030÷5=206μm，则尺子的图形为206μm。需要说明的是，为了便于使用这把尺子，可将尺子上标注的微米数化成整数，本例的206μm可化成200或300，数据扩大或缩小后，尺子也应按比例延长或缩短。
本文介绍了显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法，笔者认为结果可靠，可供从事这方面工作的同行参考，如有不妥之处，可商榷。
作者单位:100850北京军事医学科学院放射医学研究所
(收稿日期:2003-07-01)
(编辑一 坤), http://www.100md.com(胡文华)