Syväterävyys

Numeerisen aukon seuraus on, että se liittyy suoraan syväterävyyteen (Depth Of Field, DOF). Tietylle objektiiville on näytettä katsottaessa tietty taso, jossa on täydellinen tarkennus. Syväterävyys on se, kuinka kaukana tuon tason ylä- ja alapuolella objektiivi ja näyte voivat olla ja silti kaikki on tarkennettu.

Sama asia tapahtuu perinteisessä valokuvauksessa, hyvin pieni aukko kasvattaa syväterävyyttä. Suurempi numeerinen aukko antaa suuremman resoluution, mutta syväterävyys pienenee huomattavasti. On olemassa etäisyys näytetason yläpuolella ja etäisyys näytetason alapuolella, ja missä tahansa niiden sisällä on periaatteessa täydellinen tarkennus. Heti kun objektiivi ja näyte ovat näiden rajojen ulkopuolella, kuva alkaa sumentua.

Tätä kutsutaan syväterävyydeksi. Syväterävyyden kaava on:

jossa:
”n” on objektiivin ja näytteen välissä olevan materiaalin taitekerroin
λ (lambda) on valon aallonpituus
NA on numeerinen aukko

Useimmissa tapauksissa objektiivin ja näytteen välissä oleva materiaali on ilmaa, ja ”n” on yhtä kuin 1,00. Veden taitekerroin on 1,33, ja mikroskopointiin erikoistuneen upotusöljyn taitekerroin on 1,52. Pienellä suurennoksella, kuten 4X- tai jopa 10X-objektiivilla, tyypillinen syväterävyys on plus tai miinus 3-5 mikronia. Tällöin, jos näyte on hyvin tasainen, tarkennusta ei ehkä tarvita lainkaan tai se tarvitsee tapahtua vain kerran. Yleisesti ottaen näytteiden paksuus vaihtelee ja niiden tasaisuus vaihtelee, joten tarkennusta tarvitaan.

20X-suurennuksella, joka voi olla numeerinen aukko 0,6-0,8, syväterävyys laskee noin plus tai miinus 500 nanometriin. Siirryttäessä suureen suurennokseen öljyimmersiolla numeerisen apertuurin ollessa 1,47, syväterävyys laskee hyvin dramaattisesti, ja syväterävyys voi olla plus tai miinus 0,1 – 0,2 mikronia (100 – 200 nm). Se on hyvin tiukka toleranssi. 100 nanometrin tai 200 nanometrin kohdalla hyvin pienet muutokset näytteen tasaisuudessa tai näytteen korkeudessa tai näytteen XY-liikennevälin ohjainten tarkkuudessa tekevät tarkennuksen pysymisen hankalaksi. Tarkennuksen ylläpitämiseksi tällaisessa tilanteessa jatkuvan seurannan laserautomaattitarkennusjärjestelmä, joka on yhdistetty DOF-5:n kaltaiseen suuren kaistanleveyden objektiivin tarkennuslavaan, on ihanteellinen tapa ylläpitää tarkennusta näissä suuren numeerisen aukon ja korkean resoluution sovelluksissa.