顯微鏡的景深計算方法

2021-02-24 光學人生


景深在照相時是指成像畫面內近處物體與遠處物體之間的距離，如果在一張照片內近處的景物與遠處的景物都很清晰說明景深大。照相機的景深可以根據照片需要展現的效果做適當調整。顯微鏡一般都是垂直向下取景的，通過視場直徑內觀察到的物體表面凸起的位置與凹下的位置都能夠看的很清楚時，那麼凸點與凹點之間的高度差就是景深了，對於顯微鏡來說景深越大越好，景深越大在觀察高低不平整的物體表面時，能夠得到更好更立體的清晰度畫面。

顯微鏡的景深計算方法

景深表示,象平面上清晰的象所對應物平面的前後空間的深度：


dtot=(λ*n)/NA + n/(M∗NA) * e

例：40.5um =（0.55um * 1）/0.1 + 1/(4*0.1)*14um (這裡取中間值14um)

註：這裡以4x物鏡為例

公式中：

dtot：景深
NA ：數值孔徑
M ：總放大率
λ： 光波波長, （通常λ=0.55um）

n : 試樣與物鏡之間介質的折射率（空氣: n=1、油: n=1.515）

e : 可分辨的最小距離，檢測器被放置在顯微鏡物鏡的像面，其橫向放大率是 M（e一般是4um、5um、6um.24um）

 

顯微鏡的景深計算方法

物鏡

4X

10X

40X

100X

數值孔徑

0.1

0.25

0.65

1.25


數值孔徑（N.A.）計算公式

數值孔徑是判斷物鏡性能（解析度、焦深和亮度）的關鍵要素。

數值孔經(N.A.)以下式計算。

N.A.=n×sinθ

n=試樣與物鏡之間介質的折射率（空氣: n=1、油: n=1.515）

θ: 光軸與離物鏡中心最遠的折射光形成的角度。

顯微鏡的視野亮度（B）由與物鏡倍率（M）相關的下式求出。

數值孔徑（N.A.）越大，物鏡倍率越低，則以孔徑、倍率的平方

值亮度會增加。

B ∝ N.A.2/ M2

  

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