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显微镜专栏

显微镜的景深

时间:2016/10/24 21:23:19   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:1594   评论:1
内容摘要:1、现在常用的是与实验结果比较一致的Berek 公式焦深也叫景深,其定义是:指使用显微镜观察和拍摄样品表面时,从对准焦点的位置开始,改变物镜与样品表面的距离时,对焦能够保持清晰的范围。肉眼的调整能力因人而异,所以焦深也会出现因人而异的情况。现在常用的是与实验结果比较一致的Bere...
1、现在常用的是与实验结果比较一致的Berek 公式
焦深也叫景深,其定义是:指使用显微镜观察和拍摄样品表面时,从对准焦点的位置开始,改变物镜与样品表面的距离时,对焦能够保持清晰的范围。肉眼的调整能力因人而异,所以焦深也会出现因人而异的情况。现在常用的是与实验结果比较一致的Berek 公式。
显微镜的景深
1分时ω=0.00029
2分时ω=0.00058=0.00029x2
3分时ω=0.00087=0.00029x3
4分时ω=0.00116=0.00029x4
5分时ω=0.00145=0.00029x5
物镜规格 倍率 数值孔径 工作距离(mm) 景深(um) 分辨率(um)
LMPlan BD 5X 0.15  9.0  59 2.24
10X 0.30  9.0  15 1.12
20X 0.45  3.4  5.2 0.75
50X 0.55  7.5  2.2 0.61
100X 0.80  2.1  0.87 0.42
现在常用的是与实验结果比较一致的Berek公式
倍率 NA λ 目镜倍率 ±DOF(um)
2 0.08 0.55 10 261.72
4 0.1 0.55 10 115
10 0.25 0.55 10 18.4
20 0.4 0.55 10 6.09
40 0.65 0.55 10 2
60 0.85 0.55 10 1.07
100 0.9 0.55 10 0.73


焦深:当以实际物不动时,计算像面时的焦深。使用公式0.275/(NA 平方)

倍率 NA 焦深
4 0.1 440.00
10 0.25 440.00
20 0.4 687.50
40 0.65 1041.42
60 0.85 1370.24
100 1.25 1760.00

20180802

2、体视国家标准中的景深公式
显微镜的景深
 λ: 为使用光线的波长
 M: 为总放大倍数 
 N.A. 为物镜的数值孔径 
 n: 为物镜与标本之间的介质的折射率
(例如:介质为空气,n=1.0)
公式中的第一项表示由衍射所造成的惯学图象景深的物理延伸,第二项表示人眼的分辨率为2'(相当于明视分辨距约等于0.15mm,即约1/7mm)时的景深。在低倍情况下,景深的第二项将变得比第一项大,这就意味着对焦困难。

1000um/(7x250)=0.00057即为ω取2分时的值。

物镜倍率 目镜倍率 n λ NA 景深DOF 0.61λ/NA(分辨率) 500NA/T(出瞳直径)
2 10 1 0.55 0.08 0.13225mm 0.00419380mm 2.00mm
4 10 1 0.55 0.1 0.06321mm 0.00335500mm 1.25mm
10 10 1 0.55 0.25 0.01011mm 0.00134200mm 1.25mm
20 10 1 0.55 0.4 0.00350mm 0.00083875mm 1.00mm
40 10 1 0.55 0.65 0.00120mm 0.00051615mm 0.81mm
60 10 1 0.55 0.85 0.00066mm 0.00039471mm 0.71mm
100 10 1.515 0.55 1.25 0.00044mm 0.00026840mm 0.63mm
               
物镜倍率 目镜倍率 n λ NA 景深DOF 0.61λ/NA(分辨率) 500NA/T(出瞳直径)
2 15 1 0.55 0.08 0.10249mm 0.00419380mm 1.33mm
4 15 1 0.55 0.1 0.05131mm 0.00335500mm 0.83mm
10 15 1 0.55 0.25 0.00821mm 0.00134200mm 0.83mm
20 15 1 0.55 0.4 0.00291mm 0.00083875mm 0.67mm
40 15 1 0.55 0.65 0.00102mm 0.00051615mm 0.54mm
60 15 1 0.55 0.85 0.00057mm 0.00039471mm 0.47mm
100 15 1.515 0.55 1.25 0.00038mm 0.00026840mm 0.42mm

(注:以上景深数值采取公式2,指的都是正负DOF的值,20161228言)
对于1与2公式的总结:
1与2的原始公式推导都一样,见最下面的推导过程。区别在于
1式ω取5分
2式ω取2分
公式1适用范围比较广,因为它设定人眼分辨能力弱于公式2的。两式初始原理一样,只是取舍方面异同。可以因情况而采用。
20170714:OLY参考的是Berek公式,故大众用Berek公式,且结果为已经为正负的了。
公式推导:Berek 公式中
第一项的推导见《应用光学》张以谟P398页。
第二项的推导见《应用光学》张以谟P437页(物镜焦深就引起波像差变化为1/4波长时反对应的离焦量。对应于1/4波长光程差的焦深就是第二项公式。)


首先公式推导:
显微镜的景深
显微镜的景深
显微镜的景深
显微镜的景深
上面的2dx`即为焦深公式

显微镜的景深

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