La risoluzione nel rapporto tra obiettivo e telecamera
Apertura numerica dell’obiettivo
Ma come è legato il valore di AN di un obiettivo al suo potere di risoluzione?
Il potere di risoluzione di un sistema ottico viene calcolato con questa formula
R = 0,61 * (λ / AN)
Come si nota l’AN è al denominatore; maggiore sarà questo valore maggiore sarà il potere di risoluzione. Riassumendo possiamo dire che a parità d’ingrandimento dell’obiettivo, quello con AN superiore avrà un potere di risoluzione migliore e quindi una miglior qualità di definizione dei particolari.
Ovviamente anche la qualità ottica costruttiva degli obiettivi definisce una diversa capacità di riportare dettaglio, risoluzione e definizione.
Una veloce comparazione tra qualità ottica, AN e risoluzione dell’obiettivo si può dedurre dalla seguente tabella. I valori di AN sono indicativi e generici in quanto ogni azienda produttrice può avere valori intermedi.
Acromatici | Semi Apocromatici | Apocromatici | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Ing. | NA | Risoluzione | NA | Risoluzione | NA | Risoluzione |
4X | 0,10 | 2,75 | 0,13 | 2,12 | 0,20 | 1,375 |
10X | 0,25 | 1,10 | 0,30 | 0,92 | 0,45 | 0,61 |
20X | 0,40 | 0,69 | 0,50 | 0,55 | 0,75 | 0,37 |
40X | 0,65 | 0,42 | 0,75 | 0,37 | 0,90 | 0,28 |
60X | 0,75 | 0,37 | 0,85 | 0,32 | 0,95 | 0,29 |
100X | 1,25 | 0,22 | 1,30 | 0,21 | 1,40 | 0,20 |
Come scegliere la telecamera
– Dimensione del sensore (normalmente in inch.);
– Risoluzione espressa in Mp (mega pixel);
– Pixel Size (dimensioni fisiche del singolo pixel);
– FPS (velocita di trasferimento del segnale (frame per secondo);
– Connessione fisica;
– Tipo di sensore CCD o CMOS.
La dimensione del sensore e le dimensioni del singolo pixel sono spesso correlate tra loro, così come la velocità di trasmissione è collegata al tipo di connessione USB3 o HDMI o altri.
Tutti questi elementi sono importanti per la scelta di una telecamera. Assumendo un utilizzo normale cioè non specifico su applicazioni di osservazioni critiche, ad esempio per poca luminosità o segnali in fluorescenza molto piccoli e deboli, quindi per osservazioni in campo chiaro, campo scuro fino a ob. 40X, contrasto di fase, DIC e fluorescenza classica, ci concentreremo sul valore di Mp della telecamera.
Dall’introduzione delle prime telecamere digitali dedicate alla microscopia ottica, fin dal 1995 c’è stata per tutti, costruttori e utilizzatori, la rincorsa ai Mega Pixel.
Siamo partiti con telecamere che avevano 1 Mp ed oggi abbiamo in commercio sistemi che raggiungono e superano i 30 Mp. Ma ci servono davvero tutti questi pixel? Probabilmente no e forse riusciremo a risparmiare su una telecamera a favore di una scelta di un obiettivo di più elevata qualità.
Come potete vedere dalla tabella allegata una telecamera con 3 o 5 Mp può essere sufficiente a coprire le esigenze standard per una buona acquisizione digitale.
Maggiore è la qualità ottica dell’obiettivo e di conseguenza la sua AN, maggiore sarà la necessità di incrementare il numero di pixel della telecamera.
Un argomento che affronteremo nei prossimi articoli sarà quello del pixel size, le dimensioni dei singoli pixel del CCD o CMOS e come questo influenza l’acquisizione delle immagini digitali di oggetti particolarmente “difficili”.
Ing. | NA | Descrizione | Ris. micro. | Ris. orizz. | Ris. vert. | CCD Mp |
---|---|---|---|---|---|---|
1,25X | 0,04 | PLANAPOCROMATICO | 96,00 | 1670,40 | 1324,80 | 2,21 |
2X | 0,08 | PLANAPOCROMATICO | 120,00 | 2088,00 | 1656,00 | 3,46 |
4X | 0,16 | PLANAPOCROMATICO | 120,00 | 2088,00 | 1656,00 | 3,46 |
10X | 0,40 | PLANAPOCROMATICO | 120,00 | 2088,00 | 1656,00 | 3,46 |
20X | 0,75 | PLANAPOCROMATICO | 112,50 | 1957,50 | 1552,50 | 3,04 |
20X | 0,85 | PLANAPOCROMATICO | 127,50 | 2218,50 | 1759,50 | 3,90 |
40X | 0,95 | PLANAPOCROMATICO | 71,25 | 1239,75 | 983,25 | 1,22 |
60X | 1,35 | PLANAPOCROMATICO | 67,50 | 1174,50 | 931,50 | 1,09 |
60X | 1,20 | PLANAPOCROMATICO | 60,00 | 1044,00 | 828,00 | 0,86 |
100X | 1,40 | PLANAPOCROMATICO | 42,00 | 730,80 | 579,60 | 0,42 |
4X | 0,13 | SEMIAPOCROMATICO | 97,50 | 1696,50 | 1345,50 | 2,28 |
10X | 0,30 | SEMIAPOCROMATICO | 90,00 | 1566,00 | 1242,00 | 1,94 |
20X | 0,50 | SEMIAPOCROMATICO | 75,00 | 1305,00 | 1035,00 | 1,35 |
40X | 0,75 | SEMIAPOCROMATICO | 56,25 | 978,75 | 776,25 | 0,76 |
40X | 1,30 | SEMIAPOCROMATICO | 97,50 | 1696,50 | 1345,50 | 2,28 |
60X | 0,90 | SEMIAPOCROMATICO | 45,00 | 783,00 | 621,00 | 0,49 |
60X | 1,25 | SEMIAPOCROMATICO | 62,50 | 1087,50 | 862,50 | 0,94 |
100X | 1,30 | SEMIAPOCROMATICO | 39,00 | 678,60 | 538,20 | 0,37 |
2X | 0,06 | PLANACROMATICO | 90,00 | 1566,00 | 1242,00 | 1,94 |
4X | 0,10 | PLANACROMATICO | 75,00 | 1305,00 | 1035,00 | 1,35 |
10X | 0,25 | PLANACROMATICO | 75,00 | 1305,00 | 1035,00 | 1,35 |
20X | 0,40 | PLANACROMATICO | 60,00 | 1044,00 | 828,00 | 0,86 |
40X | 0,65 | PLANACROMATICO | 48,75 | 848,25 | 672,75 | 0,57 |
50X | 0,90 | PLANACROMATICO | 54,00 | 939,60 | 745,20 | 0,70 |
100X | 1,25 | PLANACROMATICO | 37,50 | 652,50 | 517,50 | 0,34 |