[Tamanho do Pixel] Uma das especificações de câmera mais importantes para otimizar a imagem.

O tamanho do pixel da câmera refere-se às dimensões físicas (largura e altura) de cada pixel individual no sensor da câmera, normalmente medidas em micrômetros (μm). É uma especificação crucial que influencia tanto a sensibilidade da câmera quanto sua capacidade de capturar detalhes finos. No entanto, o tamanho do pixel da imagem (resultante do tamanho do pixel do sensor e da ampliação do sistema óptico) desempenha um papel mais direto na determinação de muitas propriedades da imagem.

 

1. A relação entre o tamanho do pixel do sensor e o tamanho do pixel da imagem

 

Tamanho do pixel do sensor vs. Tamanho do pixel da imagem:

 

O tamanho do pixel do sensor é o tamanho físico de um único pixel no sensor. No entanto, o tamanho do pixel da imagem é determinado pelo tamanho do pixel do sensor dividido pela ampliação do sistema.

A ampliação do sistema óptico (que é determinada por componentes ópticos como lentes ou objetivas de microscópio) desempenha um papel crucial no tamanho efetivo do pixel da imagem.

 

Impacto dos Sistemas Ópticos:

 

Sistemas de plano focal fixo (ex.: objetivas de microscópio) versus sistemas focalizáveis ​​(ex.: lentes de câmeras convencionais):

Em sistemas de plano focal fixo, o tamanho do pixel está diretamente relacionado à ampliação, e pixels maiores podem coletar mais luz, oferecendo maior sensibilidade.

Em sistemas com foco ajustável, a ampliação pode ser adaptada alterando a distância até o objeto ou utilizando lentes zoom, o que, por sua vez, altera o tamanho efetivo do pixel da imagem.

 

2. Sensibilidade e tamanho do pixel

 

Pixels maiores e maior sensibilidade:

 

Pixels maiores conseguem captar mais luz, melhorando a sensibilidade da câmera, especialmente em condições de pouca luz.

Analogia: Pixels maiores são como um balde em comparação com um copo para coletar água da chuva — a área maior coleta mais fótons, o que aumenta a sensibilidade.

Por exemplo, se o tamanho de um pixel dobrar nas direções X e Y, a área do pixel aumenta quatro vezes, o que significa que ele pode coletar quatro vezes mais fótons.

 

Benefícios da fotografia em condições de baixa luminosidade:

 

O aumento do tamanho dos pixels melhora significativamente a capacidade da câmera de capturar sinais de luz fracos, reduzindo o tempo de exposição ou o nível de luz necessários.

 

3. Tamanho do pixel versus resolução da imagem

 

Compensação de resolução:

 

Pixels maiores podem melhorar a sensibilidade, mas também podem reduzir a capacidade de distinguir detalhes finos.

Exemplo: Um pixel de 1 μm terá dificuldade em resolver detalhes menores que 2 μm, pois as características vizinhas se misturarão.

O grau de pixelização aumenta com pixels maiores, o que significa que detalhes mais finos na imagem se tornarão indistintos.

 

Limitações do sistema óptico:

 

A resolução do sistema óptico também é um fator limitante na resolução de detalhes finos. Cada sistema óptico tem um limite além do qual a redução do tamanho do pixel não aumentará a resolução, mas diminuirá a sensibilidade.

Para sistemas baseados em objetivas de microscópio, a Abertura Numérica (AN) é o principal fator que determina esse limite de resolução.

 

4. Adequação do tamanho do pixel ao sistema óptico

 

Tamanho de pixel ideal para microscópios de alta abertura numérica:

 

Uma câmera com tamanho de pixel de 6,5 μm é idealmente combinada com objetivas de microscópio de alta abertura numérica (NA) de 60x.

Câmeras com pixels de 10 ou 11 μm são mais adequadas para objetivas de alta abertura numérica (NA) de 100x.

Pixels maiores podem proporcionar maior sensibilidade, mas pixels menores não necessariamente melhoram a resolução de detalhes; eles são mais úteis para capturar detalhes mais finos da imagem somente se o sistema óptico suportar tal resolução.

 

5. Conclusão: Equilibrando tamanho do pixel, sensibilidade e resolução

 

Compensação entre tamanho do pixel:

Pixels maiores são melhores para imagens com pouca luz e para melhorar a sensibilidade, mas sacrificam a capacidade de exibir detalhes finos na imagem.

Pixels menores melhoram a resolução da imagem, mas podem reduzir a sensibilidade, especialmente em condições de pouca luz.

 

Correspondência do sistema:

O tamanho ideal do pixel da câmera depende do sistema óptico utilizado. Para sistemas com maior ampliação (como microscópios de alta abertura numérica), o tamanho do pixel deve ser equilibrado com o poder de resolução do sistema óptico e a aplicação de imagem pretendida.