電荷耦合器件（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）圖像傳感器的最終分辨率取決于光電二極管的數量及其尺寸（相對于顯微鏡光學系統投射到成像陣列表面的圖像的相對尺寸） 。當嘗試使顯微鏡的光學分辨率與特定的數碼相機和視頻耦合器組合匹配時，請使用此計算器來確定從顯微鏡充分捕獲所有光學數據所需的最小像素密度。
本教程使用出現在“標本圖像” 窗口（黑匣子）中的隨機選擇的標本進行初始化，并以目鏡孔徑或投影透鏡視場光闌為界。指定CCD尺寸（默認為2/3英寸）的彩色矩形疊加在圖像上，以顯示傳感器捕獲的樣本的實際區域。在滑塊下方的灰色，黃色和紅色框中，顯微鏡的光學分辨率（灰色），CCD所需的像素大?。S色），最佳CCD陣列大?。S色），顯示器放大倍數（紅色）和總放大倍數圖像的（紅色）以微米或產品表示。這些值在平移滑塊時不斷更新?？梢允褂谩皹颖緢D像”窗口左側出現的單選按鈕來選擇新的CCD格式（尺寸）。所選傳感器的物理CCD尺寸（以毫米為單位）沿著與顯示芯片具有相同長寬比的矩形顯示在圖像窗口的右側。
為了操作本教程，請移動“數值孔徑”和“物鏡放大率”滑塊（值顯示在滑塊上方），以設置要考慮的顯微鏡光學配置的適當值。接下來，選擇一個目鏡或投影透鏡場編號（值范圍在18到26毫米之間）和視頻耦合器放大倍數（在0.5x到1.0x之間）。平移耦合器滑塊時，教程會更改疊加在樣本圖像上的矩形的大小，以匹配CCD傳感器捕獲的樣本區域。使用“選擇標本”下拉菜單可以隨時選擇一個新標本 。
將光學顯微鏡產生的圖像捕獲到CCD或CMOS圖像傳感器的光電二極管陣列上的效率取決于幾個因素，從物鏡放大倍率，數值孔徑和分辨率到電子圖像傳感器光電二極管陣列的大小，縱橫比，視頻耦合器放大倍數以及陣列中各個感光元件的尺寸。此外，還必須考慮特定于所成像樣本的參數，例如對比度，信噪比，場景內動態范圍和積分時間。
CCD的最終光學分辨率取決于光電二極管的數量及其尺寸（相對于顯微鏡透鏡系統投射到陣列表面的圖像的大小）的函數。當前可用的CCD陣列的大小從幾百個像素到數千個像素不等。用于科研的設備中使用的現代陣列尺寸范圍從1000×1000到5000×5000傳感器元件。消費級和科學級CCD的發展趨勢是傳感器尺寸不斷減小，目前可使用的光電二極管小至4×4微米。
用顯微鏡的光學元件成像的標本的足夠分辨率只有在每個可分辨單元至少制作兩個樣本的情況下才能實現，盡管許多研究人員更喜歡每個可分辨單元三個樣本以確保足夠的采樣。在諸如顯微鏡的衍射受限光學儀器中，當使用數值孔徑為1.4的物鏡時，在平均可見光波長（550納米）處的光學分辨率的阿貝極限為0.20微米。在這種情況下，10平方微米的傳感器尺寸恰好足夠大以允許光學和電子分辨率匹配，首選7×7微米的傳感器尺寸。盡管CCD圖像傳感器中較小的光電二極管可以改善空間分辨率，但它們也限制了器件的動態范圍。
表1-匹配顯微鏡光學分辨率的像素大小要求
物鏡
（數值孔徑） | 分辨率
極限
（微米） | 投影
尺寸
（微米） | 所需像素
大小
（微米） |
|---|
| 1倍（0.04） | 6.9 | 6.9 | 3.5 |
| 2倍（0.06） | 4.6 | 9.2 | 4.6 |
| 2倍（0.10） | 2.8 | 5.6 | 2.8 |
| 4倍（0.10） | 2.8 | 11.2 | 5.6 |
| 4倍（0.12） | 2.3 | 9.2 | 4.6 |
| 4倍（0.20） | 1.4 | 5.6 | 2.8 |
| 10倍（0.25） | 1.1 | 11.0 | 5.5 |
| 10倍（0.30） | 0.92 | 9.2 | 4.6 |
| 10倍（0.45） | 0.61 | 6.1 | 3.0 |
| 20倍（0.40） | 0.69 | 13.8 | 6.9 |
| 20倍（0.50） | 0.55 | 11.0 | 5.5 |
| 20倍（0.75） | 0.37 | 7.4 | 3.7 |
| 40倍（0.65） | 0.42 | 16.8 | 8.4 |
| 40倍（0.75） | 0.37 | 14.8 | 7.4 |
| 40倍（0.95） | 0.29 | 11.6 | 5.8 |
| 40倍（1.00） | 0.28 | 11.2 | 5.6 |
| 40倍（1.30） | 0.21 | 8.4 | 4.2 |
| 60倍（0.80） | 0.34 | 20.4 | 10.2 |
| 60倍（0.85） | 0.32 | 19.2 | 9.6 |
| 60倍（0.95） | 0.29 | 17.4 | 8.7 |
| 60倍（1.40） | 0.20 | 12.0 | 6.0 |
| 100倍（0.90） | 0.31 | 31.0 | 15.5 |
| 100倍（1.25） | 0.22 | 22.0 | 11.0 |
| 100倍（1.30） | 0.21 | 21.0 | 10.5 |
| 100倍（1.40） | 0.20 | 20.0 | 10.0 |
在顯微鏡下，圖像通常由光學系統投影到檢測器的表面上，該檢測器可以是人眼的視網膜，電圖像傳感器或傳統膠片上的敏感化學乳劑。為了優化所得圖像的信息內容，檢測器的分辨率必須與顯微鏡的分辨率緊密匹配。用于產生樣本圖像的可見光的波長光譜是相對于光學分辨率而言顯微鏡性能的決定因素之一。與較長的波長（大于500納米）相比，較短的波長（375-500納米）能夠更大程度地解析細節。空間分辨率的極限還取決于通過光學系統的光的衍射，該術語通常稱為衍射極限分辨率。研究人員推導出了幾個方程，這些方程已被用來表達數值孔徑，波長和光學分辨率之間的關系：
r=λ2×NA
r=0.61×λNA
r=1.22×λNAObj+NACond
其中r是分辨率（兩個樣本點之間的最小可分辨距離），NA等于物鏡數值孔徑，λ等于波長，NA（Obj）等于物鏡數值孔徑，而NA（Cond）是聚光鏡數值孔徑。注意，方程（1）和（2）由所述乘法因子，這是0.5方程不同（1）和0.61方程（2）。這些方程式基于許多因素，包括光學物理學家為解決物鏡和聚光鏡的行為而進行的各種理論計算，不應視為任何一項一般物理定律的絕對值。假設當其中一個光源產生的艾里葉圓盤的中心與第二艾里葉圓盤的衍射圖中的一階反射重疊時，可以分辨（單獨成像）兩個點光源，這種條件稱為瑞利標準。在某些情況下，例如共聚焦和多光子熒光顯微鏡，分辨率實際上可能超過了這三個方程式中的任何一個所設定的極限。其他因素（例如較低的樣品對比度和不適當的照明）可能會降低分辨率，并且往往會降低r的實際最大值（使用550納米的中光譜波長，約為0.20微米）和數值孔徑在實踐中無法實現1.35至1.40的系數。
當徠卡顯微鏡完全對準并且物鏡與載物臺下聚光鏡適當匹配時，可以將物鏡的數值孔徑值代入方程式（1）和（2），將方程式（3）簡化為方程式（2） ）。需要注意的重要概念是，在任何這些方程式中，放大率都不是一個因素，因為只有數值孔徑和照明波長決定了樣品的分辨率。如上所述（可以在方程式中觀察到），光的波長是顯微鏡分辨率的重要因素。較短的波長產生較高的分辨率（r的較低值），反之亦然。光學顯微鏡中最大的分辨力是通過近紫外光實現的，這是最短的有效成像波長。近紫外光之后是藍色，然后是綠色，最后是紅色，可以分辨出樣品的細節。在大多數情況下，顯微鏡學家使用鎢鹵素燈泡產生的廣譜白光照射樣品?？梢姽庾V的中心位于約550納米，這是綠光的主要波長（我們的眼睛對綠光最敏感）。表1給出了用于計算本教程的分辨率值的波長。數值孔徑值在這些方程式中也很重要，數值孔徑越高，分辨率也越高（請參見表1）。
