Calculateur de profondeur de champ au microscope
DOF = λ·n / NA² + n · pixel / NA
Renseignez la longueur d'onde, l'ouverture numérique et le milieu d'immersion : l'outil calcule la profondeur de champ selon la convention de Berek, en affichant séparément la contribution ondulatoire (diffraction) et celle liée à l'échantillonnage du capteur. Il rappelle aussi la résolution axiale, grandeur voisine mais différente, pour éviter la confusion la plus fréquente du domaine.
Convention de Berek : diffraction + échantillonnage. Voir la section « Limites » ci-dessous.
Résolution axiale (Rayleigh) : 803,9 nm
À ne pas confondre avec la profondeur de champ : la résolution axiale décrit la capacité à séparer deux plans, la profondeur de champ la tolérance de mise au point avant que le flou soit perceptible.
Dossier scientifique
Ce que l'outil calcule, ce qu'il suppose, où il cesse d'être valable et d'où viennent ses données.
Méthode & formulesDOF = λ·n / NA² + n · pixel / NA
DOF = λ·n / NA² + n · pixel / NA
diffraction (ondulatoire) + échantillonnage (détecteur)
Le premier terme ne dépend que de l'optique. Le second dépend du capteur : c'est la taille du pixel ramenée à l'échantillon. Les afficher séparément rend visible un fait contre-intuitif, un capteur plus grossier augmente la profondeur de champ apparente, sans aucun gain optique.
- Profondeur de champ
- · épaisseur de l'échantillon qui apparaît nette à une mise au point donnée. C'est une tolérance de mise au point.
- Résolution axiale
- · plus petite distance séparable le long de l'axe optique. C'est une capacité de séparation, pas une tolérance. Les deux grandeurs ont la même unité et le même ordre de grandeur, mais répondent à des questions différentes.
- Contribution de diffraction
- · terme purement ondulatoire, λ·n / NA². Il ne dépend d'aucun détecteur et diminue très vite quand l'ouverture numérique augmente.
- Contribution d’échantillonnage
- · terme lié au détecteur, n · pixel / NA. Un pixel plus grossier ne révèle pas le flou : la profondeur de champ paraît alors plus grande.
Domaine de validitéLa profondeur de champ n'a pas de définition unique : elle dépend du critère d'acceptabilité du flou retenu.
La profondeur de champ n'a pas de définition unique : elle dépend du critère d'acceptabilité du flou retenu. Cet outil applique la convention de Berek, qui somme une contribution ondulatoire et une contribution liée au détecteur. D'autres définitions existent, dont certaines ne retiennent que le terme de diffraction : elles donnent alors une valeur plus petite sans être fausses. Toute valeur affichée ici est une estimation de conception, jamais une mesure : le critère de netteté perçue dépend aussi du contraste de l'échantillon et du rapport signal sur bruit.
Effet de l’ouverture numériqueLa profondeur de champ varie comme l'inverse du carré de l'ouverture numérique : passer d'un objectif à NA 0,3 à un objectif à NA 1,4 la réduit d'un facteur supérieur à vingt.
La profondeur de champ varie comme l'inverse du carré de l'ouverture numérique : passer d'un objectif à NA 0,3 à un objectif à NA 1,4 la réduit d'un facteur supérieur à vingt. C'est la raison pour laquelle un objectif à immersion à forte ouverture exige une mise au point si précise, et pourquoi l'acquisition de piles z devient indispensable sur échantillon épais.