Знания о микроскопии: технические термины, относящиеся к микроскопии

1. ГРИП (глубина резкости)

Глубина резкости (ГРИП) относится к диапазону расстояний между передней и задней частью объекта, измеренному с помощью визуализации, которая позволяет получить четкие изображения перед объективом камеры или другими формирователями изображения.

Объекты можно четко видеть в пределах зоны допуска, несмотря на небольшие изменения расстояния между объектом и объективом. Этот допуск, при котором объекты фокусируются, называется «глубина резкости».

Чем ближе объект, тем меньше глубина резкости, а чем дальше объект, тем больше глубина резкости.

2. Числовая апертура

Числовая апертура или числовая апертура — это числовое значение, которое выражает разрешающую способность объектива и определяется следующим уравнением.

n: показатель преломления наблюдаемой среды [например, n (воздух) = 1]

θ: угол, образованный оптической осью и самым внешним источником света в пределах эффективного диаметра линзы.

NA = n * sin θ

Разрешающая способность объектива определяется Н.А., но нельзя не учитывать роль дифракции. Явление, при котором свет рассеивается подобно волнам, называется «дифракцией». Из-за дифракции даже линзы с самым высоким разрешением не могут сфокусироваться на одной точке, в результате чего фокусная точка имеет форму диска. Наименьшее разрешаемое световое пятно называется «диском Эйри». Радиус диска Эйри выражается следующей формулой.

λ: длина волны света

NA: числовая апертура

0,61: фиксированное значение

r = 0,61 * λ/Н.А.

Значение, полученное из этой формулы, является «разрешением». Согласно этой формуле, чем больше числовая апертура (ЧА), тем меньше радиус диска Эйри. Следовательно, чем больше числовая апертура (ЧА) объектива, тем мельче детали, которые можно разрешить, и тем четче изображение.

3. Цветовое разрешение

Количество оттенков серого, которое может отображать каждый пиксель, называется цветовым разрешением (также называемым глубиной цвета или глубиной цвета).

Цветовое разрешение обычно выражает интенсивность трех основных цветов (красного, зеленого и синего) на скольких уровнях. Количество уровней, представляющих каждый цвет, зависит от количества битов, доступных для уникальной характеристики каждого оттенка.

Например, при использовании 8-битной цветной камеры диапазон каждого цвета представлен 8 битами или 256 уровнями серого (то есть 2 в 8-й степени).

При оценке трех основных цветов R, G и B 8-битная цветная камера может отображать 256 × 256 × 256 = 16 777 216 цветов.

Говорят, что человеческий глаз способен различать около 10 миллионов цветов. Таким образом, представления 16,77 миллионов цветов должно быть более чем достаточно. Но фактическое цветовое разрешение человеческого глаза варьируется от цвета к цвету (например, человеческий глаз более чувствителен к зеленому цвету).

4. Датчик изображений

Датчик изображения или светочувствительный элемент — это устройство, преобразующее оптическое изображение в электронный сигнал, и оно широко используется в цифровых камерах и других электронно-оптических устройствах.

Датчики изображения обычно состоят из множества крошечных фотодиодов, которые преобразуют свет в электрические сигналы. После того, как свет попадает на датчик изображения, он фокусируется на каждом фотодиоде через крошечную линзу, а затем датчик изображения преобразует свет в электрический сигнал и выводит окончательное изображение.

Датчики изображения способны собирать информацию об интенсивности света, но сами по себе не могут воспроизводить цвет.

Для воспроизведения цветного изображения перед фотодиодом можно поместить фильтр основных цветов (красный, зеленый и синий). В качестве альтернативы можно использовать четырехцветный фильтр (голубой, пурпурный, желтый и зеленый). Однако фильтры основных цветов обеспечивают лучшую цветопередачу и лучше подходят для цифровых изображений.

Для отображения изображения через систему цифрового микроскопа датчик изображения, оснащенный цветным фильтром, преобразует свет, полученный объективом, в цифровой сигнал.

После обработки цифровой сигнал преобразуется в изображение и выводится на экран.