RESOLUCIONES CÁMARA DIGITAL PARA MICROSCOPIOS
Es un gran clásico que los clientes me pregunten por cámaras digitales de «cuantos más Megapíxeles mejor» Ahora bién siempre respondo lo mismo cuando me hacen esta pregunta y mi respuesta es:
El poder separador ( A.K.A. resolución) de un microscopio NO la da la cámara sino el Objetivo del microscopio
Ahora bién en el mercado existen cámaras de microscopio desde 1 hasta 32 Megapixeles , siendo habituales los 5 y 10 Megapíxeles, pero si el poder separador/resolución NO la da la cámara….
¿Cuantos píxeles son los necesarios para trabajar con microscopia?
Bueno aquí os argumentaré el motivo de mi respuesta siendo lo más “objetivo” posible.
Primer punto – El poder Separador (A.K.A. Resolución ) de un microscopio
Para determinar CUANTOS píxeles necesitamos antés debemos conocer el poder separador de nuestros microscopios.
Este parámetro viene determinado principalmente por la Apertura Numérica de nuestros objetivos y esta definido por la siguiente formula simplificada :
Form 1 Poder Separador [1]
Donde:
Tabla Poder Separador en µm
Segundo punto – Teorema de Nyquist
Ahora tenemos la resolución de nuestros objetivos, pero ¿ como se traduce eso en píxeles?
Bueno para eso tenemos el Teorema de Nyquist [2] que nos determinará el tamaño de píxel IDEAL para cada uno de nuestros objetivos. No voy a profundizar en él, para más info consultar Wikipedia 😉 .
Una formula para calcular nuestro tamaño de píxel IDEAL en microscopia es:
Form 2 Pixel Ideal [3]
Donde:
Ahora añadimos una columna a nuestra tabla de Poder Separador con la columna Píxel Ideal en µm:
Tabla Dimensiones Pixel Ideal en µm [3]
Tercer punto – Tamaño Sensor Cámara
Ahora sabemos que dimensiones deben tener nuestros píxeles para resolver con máximo detalle las imágenes de nuestros microscopios… pero ( siempre hay perossss ) ¿ como traducimos tamaño de 1 píxel a las resoluciones que manejamos con nuestras cámaras?
La forma más sencilla es:
Form 3 Dimensión Pixel Ideal
Donde consideramos que los píxeles son CUADRADOS
Para un sensor teórico con de 1” de diagonal y un formato de 4/3 obtenemos:
Tabla MegaPíxeles Máximos según aumentos
Por encima del valor MegaPíxeles obtenido estaremos sobremuestreando la imagen y NO OBTENDREMOS MÁS INFORMACIÓN sino simplemente manchas más grandes con más píxeles pero no más “resueltas”.
Por debajo del valor si que PERDEMOS INFORMACIÓN y no es recomendable en absoluto ( si lo podemos evitar claro ).
Un detalle que debemos considerar es que aquí nuestro sensor no tiene ningún elemento óptico que pueda modificar las dimensiones del sensor.
En caso que nuestro microscopio disponga de un adaptador 0,63x o 0,5x para la cámara debemos calcular el tamaño del sensor con la siguiente formula:
Form 4 Dimensión/Campo cámara
Ejemplo de Cámara 1/3” con un adaptador 0,5x:
Comparemos los resultados de los MegaPíxeles máximos con y sin adaptador:
Tabla MegaPíxeles Máximos Cámara 1/3” con adaptador 1x
Tabla MegaPíxeles Máximos Cámara 1/3” con adaptador 0,5x
Aquí vemos la doble utilidad de los adaptadores ópticos para cámaras en los microscopios ya que además de aumentar el “campo” de nuestra imagen nos permiten también obtener imágenes a mayor “Megapíxeles” ¡¡a costa de perder aumento claro!!
Nota:
Esta dimensión de píxel Ideal y todas la tablas hasta aquí presentadas , corresponden a un sensor MONOCROMO.
Los sensores RGB, que habitualmente disponen de un filtro de color con patrón Bayer, el píxel útil NO corresponde al tamaño de Píxel que suministra el fabricante por que no se considera que debemos aplicar una DeMosaicing [4]( interpolación de color ) para obtener un píxel con el color RGB correcto alterando el tamaño del píxel efectivo según el método/algoritmo de DeMosaicing que apliquemos con factores habituales entre 1.25x y 2x según el método usado.
Espero que os sea de utilidad, agradeceré cualquier comentario o corrección que podáis hacer.
Atentamente,
F.Xavier Gómez
Referencias
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_resolution
[2] https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_muestreo_de_Nyquist-Shannon
[3] http://www.microscopyu.com/tutorials/java/digitalimaging/pixelcalculator/
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Demosaicing
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