在顯微鏡檢查中,景深常被看做經(jīng)驗參數(shù)。在實際操作中,會根據(jù)數(shù)值孔徑、分辨率和放大率之間的相關(guān)性確定該參數(shù)。為了獲得最佳視覺效果,現(xiàn)代顯微鏡的調(diào)節(jié)設(shè)備在景深和分辨率之間實現(xiàn)了最佳平衡,這兩個參數(shù)在理論上呈負(fù)相關(guān)。
人眼景深實際值
DIN/ISO標(biāo)準(zhǔn)將物體側(cè)面的景深定義為“物體平面兩側(cè)空間的軸向深度,物在該深度范圍內(nèi)移動時沒有可檢測到的圖像清晰度損失,且圖像平面和物鏡的位置保持不變”。
然而,該標(biāo)準(zhǔn)沒有給出任何關(guān)于焦點(diǎn)虛化檢測閾值的測量方法。Max Berek是首位就人眼景深發(fā)表文章的作者,早在1927年,他就已經(jīng)將自己通過廣泛實驗獲得的結(jié)果公布于世。Berek公式給出了人眼景深的實際值,至今仍在沿用。簡化公式如下:
TVIS = n [λ/(2 × NA?) + 340 μm/(NA × MTOT VIS)]
TVIS:人眼景深
n:物體所處介質(zhì)的折光率。如果物體移動,則將導(dǎo)致工作距離變化的介質(zhì)折光率代入等式。
λ:所用光源的波長,如果是白光,λ = 0.55 μm
NA:物體側(cè)面的數(shù)值孔徑
MTOT VIS:顯微鏡的總視角放大率
如果在上述等式中,將總視角放大率替換為有效放大率(MTOT VIS=500至1000×NA),可以看出,采用一級近似值時,景深與數(shù)值孔徑的平方成反比。
在放大率低時,縮小光圈(即減小數(shù)值孔徑)可以顯著延長景深。一般可用孔徑光闌或共軛平面上的光闌來完成這一操作。但數(shù)值孔徑越小,橫向分辨率越低。
因此,問題在于如何根據(jù)物體結(jié)構(gòu)找到分辨率和景深之間的最佳平衡點(diǎn)。借助高分辨率物鏡(高NA)和可調(diào)孔徑光闌,現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡能夠根據(jù)特定樣品的要求靈活匹配光學(xué)器件。在立體顯微鏡中,考慮到三維結(jié)構(gòu)中z維度的要求,通常需要作出一些妥協(xié)以獲得更長景深。
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