Calculateur de profondeur de champ au microscope
Profondeur de champ d’un objectif, en séparant la contribution de diffraction de celle du détecteur.
Résultat
510,2 nm
Convention de Berek : diffraction + échantillonnage.
- Contribution de diffraction
- 401,9 nm
- Contribution d’échantillonnage
- 108,2 nm
- Résolution axiale (Rayleigh)
- 803,9 nm
Calcul, hypothèses et sources
PrésentationLa longueur d’onde, l’ouverture numérique et le milieu d’immersion donnent la profondeur de champ selon la convention de Berek, avec ses deux contributions séparées : la diffraction et l’échantillonnage du capteur.
La longueur d’onde, l’ouverture numérique et le milieu d’immersion donnent la profondeur de champ selon la convention de Berek, avec ses deux contributions séparées : la diffraction et l’échantillonnage du capteur. La résolution axiale est donnée à côté.
Méthode & formulesDOF = λ·n / NA² + n · pixel / NA
Le premier terme ne dépend que de l’optique ; le second dépend du capteur, par la taille du pixel ramenée à l’échantillon.
- Profondeur de champ
- épaisseur de l’échantillon nette à une mise au point donnée ; une tolérance de mise au point.
- Résolution axiale
- plus petite distance séparable le long de l’axe optique ; une capacité de séparation, et non une tolérance. Les deux grandeurs ont la même unité et le même ordre de grandeur.
- Contribution de diffraction
- terme ondulatoire, λ·n / NA², indépendant du détecteur. Il diminue 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 plus grande, sans gain optique.
Domaine de validitéLa profondeur de champ n’a pas de définition unique : elle dépend du critère de flou acceptable.
La profondeur de champ n’a pas de définition unique : elle dépend du critère de flou acceptable. La convention de Berek somme une contribution ondulatoire et une contribution du détecteur ; d’autres définitions ne retiennent que le terme de diffraction et donnent une valeur plus petite. La valeur affichée est une estimation de conception, et non une mesure ; la 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 : de NA 0,3 à NA 1,4, elle diminue d’un facteur supérieur à vingt.
La profondeur de champ varie comme l’inverse du carré de l’ouverture numérique : de NA 0,3 à NA 1,4, elle diminue d’un facteur supérieur à vingt. Avec un objectif à immersion de forte ouverture, un échantillon épais demande une pile z.