自動聚焦 顯微鏡的景深

2021-08-15 04:08:47 字數 2025 閱讀 7150

圖1 顯微鏡

鏡座:支援、穩定作用

鏡柱:支援作用

鏡臂:連線作用(可以手握旋轉,便於觀察)

細準焦螺旋:公升降鏡筒

粗準焦螺旋:公升降鏡筒

鏡筒:連線目鏡與物鏡

轉換器:調換物鏡

目鏡:放大影象

圖2 目鏡

物鏡:放大影象

圖3 物鏡

載物台:放置玻片

通光孔:光線通過

壓片夾:固定玻片

遮光器:調節光線強弱

圖4 通光孔

反光鏡:反射光線(光線較強時,用平面鏡,較弱時,用凹面鏡)

當鏡頭對準某一物體平面準確調焦後,在物平面前後一定距離內的景物也能結成清晰影像,這物平面前後一定距離上結像清晰的縱深範圍,稱為景深。物平面 op 上點 a 能在焦平面上匯聚為一點a′'

a′,而在 op 前後兩平面上的點 b、c 則會在 fp(focus plane) 平面上形成一定大小的瀰散斑(blur),從而點 b、c 在 fp 上的成像將變模糊,但當這樣的瀰散斑足夠小,超出限定的某個分辨等級,可仍然認為點 b、c 在 fp 上的成像是清晰的,點 b 與點 c 能保持在 fp 上清晰成像時的兩點之間沿著光軸的最大距離即對應景深的大小。景深是光學成像系統中乙個重要的概念,對成像系統的成像質量具有重要影響。

圖5 景深和瀰散斑

圖中,op是(object plane),fp是(focus plane),景深公式如下:

δ =1

fd2u

2δ−δ

2fd\delta = \frac\delta }-\frac}

δ=2u2δ

fd​−

2fdδ

​1​

d:光圈直徑

σ:允許的瀰散斑直徑

f:鏡頭焦距

u:物距

由景深計算公式可以看出,景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質的要求(表現為對容許瀰散圓的大小)有關。這些主要因素對景深的影響如下(假定其他的條件都不改變):

鏡頭光圈:光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;

鏡頭焦距:鏡頭焦距越長,景深越小;焦距越短,景深越大;

拍攝距離:距離越遠,景深越大;距離越近,景深越小。

根據景深的定義,大景深的成像系統具有更大的縱深調焦範圍,其可在相當大的誤差範圍內保證調焦結果的準確性,而在基於影象處理的自動聚焦過程中,通過搜尋峰值確定最佳成像位置也要求搜尋步長小於景深,所以,大景深的成像系統是容易實現基於影象處理的自動聚焦的,但小景深的成像系統由於對空間深度資訊敏感,在通過基於影象處理的自動聚焦法聚焦的過程中,不同空間深度上的資訊將會互相干擾,自動聚焦的可靠性無法保證。

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