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徠卡顯微鏡景深的計算公式
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北京長恒榮創科技

時間 : 2020-11-19 15:39 瀏覽量 : 366

    在徠卡顯微鏡下,景深通常被視為經驗參數。實際上,它由數值孔徑,分辨率和放大率之間的相關性確定。為了獲得良好視覺效果,現代顯微鏡的調節裝置可在景深和分辨率之間實現良好平衡-理論上這兩個參數成反比。


    徠卡顯微鏡視覺景深的實用價值


    在DIN/ISO標準中,對象側面的景深定義為“對象平面兩側空間的軸向深度,在該深度范圍內,對象可以在其中移動而圖像中的清晰度沒有可檢測到的損失,而保持像平面和物鏡的位置”。


    但是,該標準沒有提供關于如何測量焦點劣化的檢測閾值的任何線索。關于可見的景深的第一本出版物的作者是MaxBerek,他最早于1927年發表了他的廣泛實驗的結果。Berek的公式為可視景深提供了實用價值,因此至今仍在使用。其簡化形式如下:


    TVIS=n[λ/(2×NA2)+340μm/(NA×MTOTVIS)]


    TVIS:視覺體驗的景深


    n:物體所在介質的折射率。如果物體被移動,則在公式中輸入形成變化的工作距離的介質的折射率。


    λ:所用的光,白光,λ=0.55微米的波長


    NA:在物體的側數值孔徑


    MTOTVIS:顯微鏡的總視覺倍率


    如果在上述方程式中,總的視覺放大倍率被有用的放大倍率關系取代(MTOTVIS=500至1,000xNA),則可以看出,對于一階近似值,景深與數值孔徑的平方成反比。

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 圖1:對于λ=0.55μm和n=1時,景深與NA的關系

    徠卡顯微鏡景深與NA的關系


    


    特別是在低放大倍率下,可以通過停止(即減小數值孔徑)來顯著增加景深。通常使用孔徑光闌或共軛面上的光闌完成此操作。但是,數值孔徑越小,橫向分辨率越低。


    因此,要根據物體的結構找到分辨率和景深的平衡。憑借其高分辨率的物鏡(高NA)和可調節的孔徑光闌,現代光學顯微鏡可實現光學器件與特定樣品要求的靈活匹配。在體視顯微鏡的情況下,通常必須做出一定的折衷以支持更高的景深,因為三維結構的經常需要它。


    徠卡顯微鏡-景深更大


    可以消除體視顯微鏡分辨率和景深之間相關性的LeicaMicrosystems復雜光學方法是FusionOptics?。在此,光路之一為觀察者的一只眼睛提供高分辨率和低景深的圖像。另一只眼睛通過第二條光路以低分辨率和高景深看到同一物體的圖像。


    人腦將兩個單獨的圖像組合為一個具有高分辨率和高景深的整體圖像。


    另一個說明人腦驚人功能的例子是Greenough體視顯微鏡。此處,左右光路的物平面彼此成微小角度。在整個圖像中,整個陰影線區域似乎都聚焦清晰,盡管在左圖或右圖中都不是這種情況。

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    圖2:Greenough體視顯微鏡的物平面和景深范圍


    Greenough立體顯微鏡的物平面和景深范圍


    徠卡顯微鏡-數字圖像處理中的景深


    徠卡應用套件(LAS)的Multifocus模塊經過開發,可將自動顯微鏡的景深擴展多次。可以分別設置照明度,圖像亮度和所有其他相機參數,以優化最終圖像的質量。


    LAS多聚焦模塊提供了一個簡單的解決方案,以通過與所述motorfocus顯微鏡的完全集成控制捕獲的現場圖像的擴展景深。z堆棧的自動捕獲以及智能圖像組合算法可確保輕松拍攝和存儲清晰聚焦的圖像。


    由于采用了自動處理程序,因此幾乎不需要用戶干預??梢暂p松更改設置,以處理各種樣本。Multifocus模塊可用于材料科學,法醫學以及生物和地球科學領域。


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