25/02/2022El tamaño de píxel de la cámara se refiere a las dimensiones físicas (ancho y alto) de cada píxel individual del sensor, generalmente medido en micrómetros (μm). Es una especificación crucial que influye tanto en la sensibilidad de la cámara como en su capacidad para capturar detalles finos. Sin embargo, el tamaño de píxel de la imagen (resultante del tamaño de píxel del sensor y la ampliación del sistema óptico) desempeña un papel más directo en la determinación de muchas propiedades de la imagen.
1. La relación entre el tamaño del píxel del sensor y el tamaño del píxel de la imagen
Tamaño del píxel del sensor frente al tamaño del píxel de la imagen:
El tamaño del píxel del sensor es el tamaño físico de un píxel individual del sensor. Sin embargo, el tamaño del píxel de la imagen se determina dividiendo el tamaño del píxel del sensor entre la ampliación del sistema.
La ampliación del sistema óptico (que está determinada por los componentes ópticos, como lentes u objetivos del microscopio) juega un papel crucial en el tamaño efectivo del píxel de la imagen.
Impacto de los sistemas ópticos:
Sistemas de plano focal fijo (por ejemplo, objetivos de microscopio) frente a sistemas enfocables (por ejemplo, lentes de cámara convencionales):
En los sistemas de plano focal fijo, el tamaño del píxel está directamente relacionado con el aumento, y los píxeles más grandes pueden recolectar más luz, ofreciendo una mayor sensibilidad.
En los sistemas enfocables, la ampliación se puede ajustar modificando la distancia al sujeto o utilizando lentes con zoom, lo que a su vez altera el tamaño efectivo del píxel de la imagen.
2. Sensibilidad y tamaño de píxel
Píxeles más grandes y sensibilidad:
Los píxeles más grandes pueden recolectar más luz, mejorando la sensibilidad de la cámara, especialmente en condiciones de poca luz.
Analogía: Los píxeles más grandes son como un balde comparado con una taza para recoger agua de lluvia: el área más grande recoge más fotones, lo que aumenta la sensibilidad.
Por ejemplo, si el tamaño de un píxel se duplica en las direcciones X e Y, el área del píxel aumenta cuatro veces, lo que significa que puede recolectar cuatro veces más fotones.
Beneficios de las imágenes con poca luz:
El aumento del tamaño del píxel mejora significativamente la capacidad de la cámara para capturar señales de luz débiles, reduciendo el tiempo de exposición requerido o el nivel de luz.
3. Tamaño de píxel vs. resolución de imagen
Resolución de compromiso:
Los píxeles más grandes pueden mejorar la sensibilidad, pero también pueden reducir la capacidad de resolver detalles finos.
Ejemplo: un píxel de 1 μm tendrá dificultades para resolver detalles menores a 2 μm, ya que las características vecinas se difuminarán entre sí.
El grado de pixelación aumenta con píxeles más grandes, lo que significa que los detalles más finos de la imagen se volverán indistintos.
Limitaciones del sistema óptico:
La resolución del sistema óptico también es un factor limitante para la resolución de detalles finos. Cada sistema óptico tiene un límite más allá del cual reducir el tamaño del píxel no mejora la resolución, sino que reduce la sensibilidad.
En los sistemas basados en objetivos de microscopio, la apertura numérica (NA) determina principalmente este límite de resolución.
4. Adaptación del tamaño del píxel al sistema óptico
Tamaño de píxel ideal para microscopios de alta apertura numérica:
Una cámara con un tamaño de píxel de 6,5 μm se combina idealmente con objetivos de microscopio de alta apertura numérica de 60x.
Las cámaras con píxeles de 10 u 11 μm son las más adecuadas para objetivos de alta apertura numérica de 100x.
Los píxeles más grandes pueden generar una mayor sensibilidad, pero los píxeles más pequeños no necesariamente mejoran la resolución de los detalles; son más útiles para capturar detalles más finos de la imagen solo si el sistema óptico puede soportar dicha resolución.
5. Conclusión: Equilibrio entre tamaño de píxel, sensibilidad y resolución
Compensación del tamaño de píxel:
Los píxeles más grandes son mejores para obtener imágenes con poca luz y para mejorar la sensibilidad, pero sacrifican la capacidad de resolver detalles finos de la imagen.
Los píxeles más pequeños mejoran la resolución de la imagen, pero pueden reducir la sensibilidad, especialmente en condiciones de poca luz.
Coincidencia de sistemas:
El tamaño ideal de píxel de la cámara depende del sistema óptico utilizado. Para sistemas con mayor aumento (como microscopios de alta apertura numérica), el tamaño de píxel debe equilibrarse con el poder de resolución del sistema óptico y la aplicación de imagen prevista.
