Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Разрешающая сила объектива: качество объектива и разрешение матрицы

Содержание

качество объектива и разрешение матрицы

Что важнее: качественная фотокамера или объектив? Руководствуясь постулатом прошлых лет — «снимает не камера, снимает объектив» ответ был однозначным: при желании улучшить разрешающую силу системы «фотокамера + объектив» фотограф отдавал предпочтение качественному объективу. Так ли это сейчас, в эпоху цифровой фотографии? Фотокамера имеет несколько параметров качества: дисторсия, аберрация, дифракция, боке, пластичность рисунка. В статье рассматривается только один параметр – разрешающая сила, то есть способность передать в фотографии некоторое количество различимой информации. Передавать отчетливо, резко или чётко, как говорят некоторые.

Терминология

Фотоаппарат состоит из двух основных частей: фотокамеры (body) и объектива. То есть, в этой статье, фотоаппарат не то же самое, что и фотокамера. Изображения составных фотоаппарата я возьму в каталоге где найду исследуемые объективы и фотокамеры. Данные по разрешающей способности фотоаппаратов найдутся на сайтах www.photozone.de и www.dxomark.com.

Разрешающая сила: возможность различить две отдельные точки. Чем меньше расстояние между точками, и при этом они не сливаются в одно пятно, тем выше разрешение фотоаппарата. По-простому говоря, чем выше разрешение фотоаппарата, тем больше информации будет содержаться в фотоснимке, лучше различаются мелкие детали и выше резкость изображения. Разрешающая сила фотоаппарата складывается из разрешающей силы матрицы и разрешающей силы объектива.

Тест MTF50 самый распространенный тест для оценки качества изображения в фотографии. Разрешающая сила определяется фотографированием штриховой шкалы или миры. Штриховая мира это лист бумаги, на котором напечатаны чередующиеся тёмные и светлые полоски с изменяющейся частотой. Чем более тонкие штрихи способен передать фотоаппарат, тем выше его разрешающая способность. Оценивать качество изображения мы будем по количеству различимых полосок помещающихся в высоту кадра. Чем тоньше будут различимые полоски, тем больше таких полосок мы увидим, тем выше качество фотосистемы в целом. Чтобы не усложнять расчеты, я буду использовать лучшее значение разрешающей силы.

Исходные данные. Предположим, мы имеем слабую, всего 8 мегапикселов, фотокамеру Canon 350D и слабый объектив Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS. Попробуем определить, какие вложения будут эффективны для улучшения такого фотоаппарата:

  • увеличить количество мегапикселов матрицы фотокамеры;
  • использовать более качественный оптику;
  • перейти на полнокадровую (фулфрейм) камеру.

Наращивание мегапикселов

Что произойдет с разрешением, если увеличить количество мегапикселов с 8,2 (у Canon 350D) до 15,5 (например, у Canon 500D)? Количество пикселей матрицы увеличится в 1,89 раза, вероятно, следует ожидать пропорциональный рост увеличения разрешающей способности фотоаппарата. На сайте PHOTOZONE.DE я вижу, что разрешение нашей системы увеличилось с 2164 линий (рис. 1) до 2440 (рис. 2) по высоте кадра, то есть в 1,13 раза по одной стороне матрицы, а по всей матрице: 1,132 = 1,28. Прирост 28%, против ожидаемых 89%, как же так?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, я поискал информацию о разрешающей способности объектива Canon 18-55. На сайте Dxomark.com было обнаружено, что его разрешающая сила соответствует 8 мегапикселов информации (строка Sharpness на рисунке 3). Сколько бы мы не наращивали мегапикселов в матрице, ограничителем резкости системы будет именно слабый объектив. Собственно, в фотоаппарате «Canon 350D + Canon 18-55» разрешение матрицы соответствует разрешающей силе оптики, такая система является сбалансированной.

Вывод: наращивание мегапикселов при объективе Canon 18-55 даст эффект, но не столь значительный, как ожидалось. Купив более качественный объектив, разрешающая сила фотоаппарата Canon 350D будет ограничиваться уже матрицей с небольшим числом мегапикселов. Подтверждением этому служит иллюстрация 1-4: с хорошим объективом Canon EF 50mm f/1.4 мы получим близкий с Canon 18-55 результат. Это же подтверждает и сайт g-foto.ru, показывая результат 2100 линий для системы «Canon 350D + Canon EF 50mm f/1.4». Улучшение данной системы практически невозможно.

Улучшаем объектив

Слава богу, что современные камеры не столь слабы, как Canon 350D, и скорей всего вы имеете «на борту» больше мегапикселов, например, Canon EOS 500D с матрицей на 15,5 мп. Напомню, что с такой матрицей Canon 18-55 выдавал разрешение 2164 линии. Попробуем найти для камеры более качественный объектив. Canon EF-S 17-85mm f/4-5.6 USM IS «выдаст на гора» 2556 линий по высоте кадра (рис. 4), то есть в 1,18 раза больше. А по всей площади кадра мы получим прирост количества информации в 1,18

2 = 1,4 раза. Очень не дурно… Собственно говоря, это всё, что мы сможем добиться от Canon 500D. Даже самая качественная оптика на этой фотокамере даёт схожие значения разрешающей силы. Например, очень резкий Canon EF 35mm f/2 USM IS, дает с нашей фотокамерой аж 2638 линий по высоте кадра (рис. 5), популярный Canon EF 50mm f/1.4 показал 2600 линий (рис. 6), а профессиональные зуммы показали результат, схожий с «любительским» Canon 17-85mm.

Вывод: для современных камер с «кропнутой» матрицей оптимальным и по цене и по качеству использовать объектив, схожий по разрешающей силе с Canon 17-85. Использование дорогих профессиональных объективов даст едва ощутимый прирост количества информации в кадре.

Хотим больше!

Canon EF 24-105mm f/4 USM L IS непафосный, но хороший объектив, рабочая лошадка профессионального фотографа. На камере с кропнутой 15-ти мегапиксельной матрице она дает нам 2488 линий по высоте кадра (рис. 7). Но на полноформатном Canon 5D Mk II он выдаст 3400(!) линий (рис. 8). То есть количество информации по всей площади кадра увеличится в 1,372 = 1,86 раза. Очень хорошо!

Почему получился такой прирост? Все дело в размере матрицы. Предположим, что у нас есть объектив, который выдает 100 линий/мм. В «кропнутой» матрице таких миллиметров 15 (по высоте), значит, матрица сможет принять на себя 100х15 = 1500 линий. В полноформатной фотокамере высота матрицы 24 мм., и на матрицу будет передано уже 2400 линий. Это гигантское преимущество матриц большого размера.

Вывод: можно, конечно, купить к кропнутой фотокамере очень хороший профессиональный объектив, но полностью он проявит себя только на полноформатной фотокамере.

Еще больше?

Дальнейшее наращивание мегапикселов на полноформатной матрице вновь упрется в качество оптики. Уже 30-ти мегапиксельные камеры, чтобы раскрыться во всей своей красе, требуют самых лучших, самых дорогих объективов. Это не только дорого, но еще и неудобно, ибо от зумм-объективов, скорей всего, придется отказаться. Второй вариант наращивания резкости камеры – переход на среднеформатные матрицы, например Hasselblad с матрицей 53х40 мм. Но это совсем другая, фантастическая история.

32. Разрешающая способность объектива

Разреша́ющая си́ла объекти́ва — характеристики фотографического объектива, отображающие его свойства по передаче чёткого изображения.

Разрешающая способность объектива оценивается по количеству воспроизводимых штрихов на 1 мм изображения, которое тот способен спроецировать на фоточувствительный элемент (плёнку или матрицу цифровой камеры). Само собой разумеется, что при этом снимаемый объект находится в фокусе, а не в зоне резкого изображения для данного объектива. Измерения разрешающей способности проводят с помощью специальных мир.

Разрешающая сила объективов неоднородна по полю изображения, обычно уменьшаясь к краям изображения. Это обусловлено наличием у объектива внеосевых аберраций (кома, астигматизм), которые не наблюдаются в центре поля.

Разрешающая сила у объективов одинаковой конструкции уменьшается с увеличением главного фокусного расстояния: у короткофокусных (широкоугольных) она выше, чем у длиннофокусных.

Для каждого объектива существует относительное отверстие (диафрагма), при котором его разрешающая сила максимальна. Это обусловлено тем, что сначала при диафрагмировании происходит улучшение изображения за счет уменьшения аберраций, а потом ухудшение за счёт дифракции.

Для определения оптимальной по разрешающей силе диафрагмы для конкретного объектива следует обратиться к результатам тестов. В целом, с ростом максимальной разрешающей способности ее максимум смещается в сторону более открытой диафрагмы.

Фотографические объективы служат для получения изображения на фотоматериале или цифровой матрице, которые также обладают определённой разрешающей способностью. Поэтому для полного использования разрешающей силы объектива следует использовать его с соответствующими фотоматериалами или матрицами, разрешающая способность которых равна или выше разрешающей способности объектива, так как разрешающая способность системы объектив + светочувствительный элемент заведомо не выше разрешения каждого компонента.

Для определения разрешающей силы объектива используют различного вида миры — испытательные таблицы с нанесёнными на них штрихами различной ширины и длины.

Разрешающая сила объектива по ГОСТ в СССР измерялась в линиях на 1 мм, она всегда больше в центральной части изображения и меньше на его краях. Современные данные могут оперировать иным способом оценки числа линий, когда учитываются как чёрные, так и белые линии. Разрешение при этом численно удваивается, не меняясь по сути.

Разрешающая способность системы объектив + светочувствительный элемент приближенно определяется по формуле:

,

где   – разрешающая сила объектива в линиях на 1 мм;   — разрешающая сила светочувствительного элемента в линиях на 1 мм. Данная формула непригодна для матричных фотоприемников в связи с их дискретным характером.

33. Частотно-контрастные характеристики объективов.

Частотно-контрастная характеристика (ЧКХ), известная также как Modulation Transfer Function (MTF), определяет, насколько хорошо локальные вариации яркости в изображении сохраняются при прохождении через объектив.

Частотно-контрастная характеристика — это способ оценки работы объектива, заключающийся в определении контра-стности при воспроизведении, или резкости.

Показатель ЧКХ вырожает зависимость контрастности изображения даваемого объективом от велечины отдельных деталей объкта.

Для того что бы определить эту зависимость применяют специальные миры(решотки) закономерно изменяющейся шириной штрихов и промежутков.

Решетки со ступенчатой яркостью штрихов и промежутков называется прямоугольными , а с плавным переходом синусоедальные.

Для определения ЧКХ исследуемого объектива, получают с его помощью изображение мира, затем с помощью микро-фотометра, позволяющего производить замеры на небольших по площади участках, определяют освещенность штрихов и промежутков.

Таким образлм мы видим что контраст изображаемого объективом зависит от величины объекта.

ЧКХ вычесляется по формуле T (N) =K/K об.

T (N) – частотно контрастная характеристика. Это кофициэнт передачи контраста (T) при частоте (N)

K- контраст в оптическом изображении

K об. – что у нас существует в реальности

Используют полученные данные из формулы в построении графиков ЧКХ объективов.

ЧКХ-объектива может быть найдены на всех стадиях фотопроцесса от получения оптического изображения до получения отпечатков.

Общую характеристику всей изображающей системы находят умножением отдельных ЧКХ съемного объектива, негативного фотоматериала, объектива фотоувеличителя и фотобумаг.

Оптика: очки и контактные линзы

Разрешающей способностью, или разрешающей силой, называется способность оптической системы изображать раздельно две точки.

Если аберрации в системе полностью отсутствуют, то дифракция света устанавливает предел разрешению. Влияние дифракции света на разрешающую способность и теория последней рассматриваются в физической оптике.

Для нахождения разрешающей способности объектива воспользуемся формулой разрешаемого углового расстояния для самосветящихся объектов

где D — диаметр входного зрачка. Этой формуле соответствует такое положение дифракционных колец в изображении, когда первое темное кольцо одного кружка проходит через центр другого.

Максимум спектральной чувствительности глаза соответствует λ=560 нм. Подставив в формулу (40,1) λ=560 нм, выразив угол в секундах, а диаметр входного зрачка в миллиметрах, получим известную формулу, определяющую разрешающую способность объектива (в секундах):

Опыт показал справедливость этой формулы. Реальные оптические системы не превзошли этот предел, но многие геодезические и астрономические объективы его достигли.

Разрешающую способность оптических приборов определяют при помощи тест-объектов абсолютного контраста в виде так называемых мир. Различаются миры штриховые (рис. 51,а) и радиальные

(рис. 51,6). Штриховая мира представляет собой группу семейств разноразмещенных штрихов. Штрихи четырех семейств ориентированы друг по отношению к другу под углом 45°. В пределах одного семейства штрихи параллельны и одинаковы по ширине. Таких групп семейств обычно бывает 16 или 25. Ширина штрихов от группы к группе растет в геометрической прогрессии.

Между серединами любых пар одноименных штрихов и разрешающей способностью в угловой мере имеется простая зависимость

Мира может непосредственно наблюдаться на расстоянии р от глаза или объектива испытуемого прибора или устанавливаться в фокальной плоскости объектива коллиматора с фокусным расстоянием f’.

Разрешающая способность N в последнем случае определяется формулой

Штриховая мира весьма удобна для практических измерений разрешающей способности любых оптических приборов.

Радиальная мира преимущественно применяется для испытания фотографических объективов. Допустим, что диаметр разрешаемого круга H. В пределах длины окружности πН имеется т черных штрихов. За величину разрешения, как и ранее, принимается расстояние между центрами черных (или белых) штрихов. Отсюда ширина штриха

Пример. Определить разрешающую способность объектива в линиях на миллиметр, если фотографирование радиальной миры с числом секторов 72 дало неразрешаемый «круг» по наибольшему размеру в 1,04 мм.

Решение. Применим формулу (40,9)

N = 22 лин/мм.

Разрешающая способность оптических приборов — Студопедия

Дифракция света имеет существенное значение в приборах для исследования электромагнитных излучений атомов и молекул – спектрографах и спектрометрах. Спектральный прибор представляет любое излучение в виде совокупности монохроматических волн. Любая точка предмета вследствие дифракции отображает­ся в виде центрального светлого пятна, окруженного чередующимися темными и светлыми кольцами; радиус пятна зависит от относительных размеров линз оптической системы.

В ряде спектральных приборов используется дисперсия показателя преломления призм (лекция 1), приводящая к пространственному разделению монохроматических компонент излучения: , где угол падения для излучения с длиной волны , угол падения анализируемого света.

Критерий Рэлея — два близлежащих одинаковых точеч­ных источника или две близлежащие спектральные линии с равными интенсивностями условно считаются полностью разрешенными (наблюдаемыми порознь), если максимум интенсивности одного источ­ника (линии) совпадает с первым миниму­мом интенсивности другого (рис. а).

При выполнении критерия Рэлея интенсивность «провала» между максимумами составляет 80% интенсив­ности в максимуме, что является достаточ­ным для разрешения линий и . Если критерий Рэлея нарушен, то наблюдается одна линия (рис.b).

1. Разрешающая способность объекти­ва. Если на объектив падает свет от двух удаленных точечных источников S1и S2(например, звезд) с некоторым угловым расстоянием , то вследствие дифракции световых волн на краях диафрагмы, огра­ничивающей объектив, в его фокальной плоскости вместо двух точек наблюдаются максимумы, окруженные чередующимися темными и светлыми кольцами. Две близлежащие звезды, наблюдаемые в объективе в моно­хроматическом свете, разрешимы, если уг­ловое расстояние между ними

, (16.1)

где — длина волны света, D — диаметр объектива.

Разрешающей способностью (разре­шающей силой) объектива называется ве­личина (16.2)

где — наименьшее угловое расстоя­ние между двумя точками, при котором они еще разрешаются оптическим прибором. При выполнении критерия Рэлея, угловое расстояние между точками должно быть равно :

(16.3)

Следовательно, разрешающая способ­ность объектива (16.4)

Т.е. для увеличения разрешающей способности оп­тических приборов нужно либо увеличить диаметр объектива, либо уменьшить длину волны. Для наблюдения более мелких деталей предмета употребляют ультрафиолетовое излучение, а получен­ное изображение в данном случае наблю­дается с помощью флуоресцирующего эк­рана либо фиксируется на фотопластинке.

Еще большую разрешающую способность можно было бы получить с помощью рент­геновского излучения, но оно обладает большой проникающей способностью и проходит через вещество не преломля­ясь; не­возможно создать преломляющие линзы. Потоки электронов (при определенных энергиях) обладают примерно такой же длиной волны, как и рентгеновское излуче­ние. Поэтому электронный микроскоп име­ет очень высокую разрешающую способ­ность.


Разрешающей способностью спек­трального прибора называют безразмер­ную величину (16.5)

где — абсолютное значение минималь­ной разности длин волн двух соседних спектральных линий, при которой эти ли­нии регистрируются раздельно.

Установление длин волн исследуемого излучения в спектральных приборах чаще всего производится путем сравнения длин волн двух близких спектральных линий (одна из которых принадлежит эталонному веществу или излучению). Положение спектральной линии задается углом, определяющим направление лучей.

Угловой дисперсией спектрального прибора называется величина (16.6) , где  — угловое расстоя­ние между двумя линиями (разница в углах на выходе из призмы или решетки для двух лучей с длинами волн и )

Линейной дисперсией спектрального прибора называется величина (16.7) , где  — линейное расстоя­ние между линиями, различающимися по длинам волн на .

2. Разрешающая способность дифрак­ционной решетки. В спектральных приборах с дифракционными решетками положение спектральных линий на плоскости наблюдения дается условием максимумов. Пусть максимум т-го порядка для длины волны  наблюдается под углом , т.е., согласно (14.6), . При переходе от максимума к соседнему минимуму разность хода ме­няется на ( 14.7), где ­число щелей решетки. Следовательно, ми­нимум , наблюдаемый под углом , удовлетворяет условию . По критерию Рэлея, , т.е., или. Так как и  близки между собой, т.е., то,


(16.8)

Таким образом, разрешающая способ­ность дифракционной решетки пропорцио­нальна порядку т спектров и числу N ще­лей, т. е. при заданном числе щелей увели­чивается при переходе к спектрам высших порядков. Современные дифракционные решетки обладают довольно высокой раз­решающей способностью (до 2?105).

Угловая дисперсия дифрак­ционной решетки: ,где  положение m-го максимума.

Центр клиентской поддержки — Meiji Techno (Мейджи Техно)

Часто задаваемые вопросы о микроскопах

На сайте Meiji Techno вы также можете скачать руководства по эксплуатации, каталоги и брошюры изделий, нажмите здесь.


В чем разница между стереомикроскопом и сложным микроскопом?

Сложный микроскоп имеет один оптический путь, разделяемый в окуляре на идентичные изображения слева и справа. Стерео микроскоп можно представить, как два сложных микроскопа, стоящих на расстоянии, имитирующем расстояние между глазами. Это расстояние обеспечивает пространственное зрение в обычной жизни и объемное и неперевернутое изображение в стереомикроскопах.

В чем разница между разрешающей силой объектива и разрешением?

Разрешающая сила характеризует способность объектива четко разграничивать две близких друг к другу точки или линии. Чем короче расстояние между точками или линиями, тем больше разрешающая сила. Также чем выше значение Ч.А. (числовой апертуры) объектива, тем больше его разрешающая сила. Разрешение — это способностью различать две точки как две точки. Для получения необходимого качества изображения следует соблюдать баланс между разрешающей силой и разрешением.

Как числовая апертура и увеличение влияют на яркость изображения?

Чем выше значение числовой апертуры для конкретного увеличения, тем ярче изображение. Чем больше увеличение, тем меньше яркость изображения.

Что такое «глубина резкости»?

Расстояние между ближней и дальней границами объекта, которые выглядят достаточно четко при рассмотрении с помощью оптического инструмента. Глубина резкости зависит от объективов, окуляров и увеличения трубки. Чем выше увеличение, тем меньше глубина резкости.

Что такое диоптрическая коррекция или настройка?

Диоптрическая коррекция — это компенсация дальнозоркости или близорукости зрения пользователя.

Что такое вынос зрачка?

Лучи света от всех точек поля зрения собираются в одной точке, где должен располагаться глаз пользователя.

Что означает «величина поля»?

Это диаметр линзы окуляра, выраженный в миллиметрах.

Что такое «поле зрения»?

Поле зрения — это часть наблюдаемого объекта, которую можно видеть с помощью определенной комбинации оптики. Представляет собой круглую область, наблюдаемую в микроскопе. Поле зрения оптического прибора зависит от его увеличения — чем выше увеличение, тем меньше поле зрения. В большинстве случаев показатель величины поля окуляров можно использовать для расчета размера поля зрения, используя следующую формулу:

Размер поля = Величина поля ÷ Увеличение объектива

Что такое межзрачковое расстояние?

Это расстояние между центрами зрачков ваших глаз.

Что значит термин «парфокальный»?

Если стереомикроскоп «парфокален», препарат можно рассматривать с минимальным и максимальным увеличением без дополнительной фокусировки.

Что такое рабочее расстояние?

Рабочее расстояние — это расстояние между объектом (плоскостью покровного стекла) и нижним краем оправы объектива.

Рабочее расстояние уменьшается при использовании объектива с большим увеличением.

Как рассчитывается общее увеличение?

Для расчета общего увеличения конкретной конфигурации микроскопа увеличение объектива умножается на увеличение окуляра и на увеличение дополнительных линз при их наличии.

Что понимается под «полезным увеличением»?

Полезное увеличение находится в области 500-1000-кратной величины апертуры объектива. Поскольку разрешающая способность человеческого глаза ограничена, следует выбирать такое увеличение, при котором глаз сможет различать детали изображения. При меньшем увеличении человеческий глаз не сможет различать детали изображения. Если увеличение превышает данный диапазон, то его называют «пустым увеличением», так как разрешающая способность объектива не позволяет полностью использовать разрешающую способность глаза. При этом изображение выглядит расфокусированным.

Почему некоторым объективам требуется иммерсионное масло или вода?

Разрешающая способность линзы объектива зависит от ее числовой апертуры, которая в свою очередь зависит от показателя преломления среды между препаратом и линзой объектива. Чем выше показатель преломления, тем больше света может собрать линза и тем выше будет яркость получаемого изображения. Воздушная среда имеет относительно низкий показатель преломления, в ней лучше всего работают объективы с малой Ч.А. Объективам с более большей Ч.А. требуется больший показатель преломления, который обеспечивается иммерсионным маслом. Для получения оптимальных результатов необходимо также нанести масло на верхнюю линзу конденсора. Иммерсионные объективы имеют маркировку «oil» или «oel». Объективам с маркировкой «wi» в качестве иммерсионной среды требуется вода.

Почему у некоторых объективов есть ирисовая диафрагма?

Для сохранения темноты фона в темнопольной микроскопии объектив не должен иметь Ч.А. больше минимальной Ч.А., указанной на темнопольном конденсоре. Ирисовая диафрагма позволяет уменьшить Ч.А. объектива и, соответственно, использовать объективы в большей Ч.А. для темнопольной микроскопии. Объективам с Ч.А. выше 1,2 требуется ирисовая диафрагма для темнопольной микроскопии. Для светлопольной микроскопии диафрагма может просто оставаться полностью открытой.

Нужны ли специальные объективы для темнопольной микроскопии?

В большинстве случаев при исследовании проходящим светом вам понадобится только темнопольная вставка для конденсора. При работе c большими увеличениями вам понадобится объектив с ирисовой диафрагмой и темнопольный конденсор.

Что означает пометка «0.17» на объективе?

Пометка «0.17» означает толщину (мм) покровного стекла, которое учитывалось производителем при вычислении коррекций для данного объектива. При использовании объективов с числовой апертурой выше 0,45 несоблюдение данного показателя (или вообще отсутствие покровного стекла) может привести к неудовлетворительному качеству изображения.

Что означает пометка «160» на объективе?

«160» означает длину тубуса микроскопа, 160 мм соответствует расстоянию от края револьверного устройства (куда вкручивается объектив) до верхнего среза окулярной трубки (куда вставляется окуляр). Удлинение этого расстояния посредством добавления принадлежностей в световой путь над револьвером приведет к появлению сферических аберраций при отсутствии соответствующей оптической коррекции у данных принадлежностей.

Что такое объектив, скорректированный на бесконечность?

Объектив, скорректированный на бесконечность, формирует параллельные лучи света, спроецированные в бесконечность. Такому объективу требуется тубусная линза, фокусирующая параллельные лучи в диафрагму окуляра.

Почему некоторые объективы имеют надпись «Plan»?

Планобъектив проецирует плоское изображение всего поля зрения.

Почему на объективах обычно есть цветное кольцо?

Это стандартное обозначение для большинства изготовителей, позволяющее легко определить увеличение объектива:

  • A red ring means 4X or 5X.
  • A yellow ring means 10X.
  • A green ring means 20X.
  • A blue ring means 40X, 50X or 60X.
  • A white ring means 100X.

Что означает надпись «LWD» или «ULWD» на объективе?

Эти буквы обозначают большое и ультра-большое рабочее расстояние объектива, значительно превышающее показатели стандартных объективов со схожим увеличением.

Что означают надписи «NIC» и «DIC»?

Этими буквами обозначаются объективы, разработанные специально для микроскопии Номарского или дифференциальная интерференционно-контрастной микроскопия. На текущий момент компания Meiji не предлагает подобных объективов.

Почему передние линзы некоторых объективов оснащены пружинным механизмом?

Такие объективы имеют очень короткое рабочее расстояние. При легком контакте линзы с препаратом или столиком механизм спружинит и предотвратит повреждение оптики или препарата.

Почему качество изображения, которое я получаю при увеличении 40х, хуже, чем при увеличении 20х?

Возможно, покровное стекло препарата толще стандартных 0,17 мм, или сам слайд толще обычного. Для улучшения качества изображения попробуйте использовать сухой объектив с коррекционным кольцом или иммерсионные объективы с увеличением 40х или 50х, поскольку иммерсионные объективы менее чувствительны к толщине покровного стекла.

Могу ли я использовать фазово-контрастные объективы для других типов исследования?

Да. Просто переведите фазовый конденсор в светлопольный режим и используйте стандартную процедуру освещения по Келлеру.

Могу ли я использовать объектив, скорректированный на бесконечность, на микроскопе с конечной длиной тубуса?

Нет, поскольку в конечной системе нет тубусной линзы для фокусировки параллельных лучей.

Что означают пометки «C», «K», «WF» или «H» на окулярах?

Объективы для микроскопов не оснащены средствами коррекции латеральной хроматической аберрации и требуют компенсационный окуляр (с пометкой «С» или «К»). «WF» обозначает широкопольный окуляр и позволяет рассматривать большую часть препарата. «H» означает высокий вынос зрачка, т.е. для изучения препарата вам не нужно подносить глаза близко к окулярам. В основном, такие окуляры предназначены для тех, кто носит очки, но их может использовать любой.

Что такое фотоокуляр?

Фотоокуляры используются для фотомикроскопии. Они захватывают изображение в объективе и переносят его на пленку в камере. Фотоокуляры обычно имеют малое увеличение, чтобы снизить вероятность получения пустого увеличение при переносе изображения на пленку.

Почему я не могу использовать окуляры с все большим увеличением для получения более высокого общего увеличения?

Для поддержания полезного увеличения с удовлетворительной четкостью и разрешением следует избегать пустого увеличения или увеличения размера препарата, но не его четкости. Как правило, общее увеличение не должно превышать 750-1000-кратной величины апертуры объектива. К примеру, при увеличении 40Х и Ч.А. 0,65, общее увеличение должно быть между 480X и 650X.

Что такое фильтр нейтральной плотности?

Фильтр нейтральной плотности равномерно поглощает свет по всей области видимого спектра, снижая интенсивность света без изменения его цветовой температуры.

Что такое синий фильтр дневного света и зачем он нужен?

«Фильтр» дневного света поглощает часть желтого и красного света от лампы микроскопа, что позволяет получить добиться эффекта дневного света, более комфортного для глаз.

Когда следует использовать фильтр дневного света?

Фильтр дневного света предназначен исключительно для наблюдения. Не используйте этот фильтр для микрофотографии или с кинопленкой для дневного света.

Зачем помещать зеленый фильтр на пути света?

Человеческий глаз видит зеленый цвет лучше всего. А поскольку монохромный свет устраняет хроматические аберрации, зеленый фильтр заметно улучшает эффективность ахроматических объективов. Кроме того, в зеленом свете фазово-контрастные объективы выдают наилучшее изображение.

В чем разница между ахроматическими и планахроматическими объективами?

Объективы скорректированы для исправления кривизны поля изображения и цветовой аберрации. Разница между ахроматами и планахроматами заключается в степени плоскости поля. Когда изображение сфокусировано от центра к краям, поле изображение считается «плоским». Чем выше степень исправления кривизны поля, тем больше линз установлено в объективе и тем он дороже.

Что означает стандарт «DIN»?

«DIN» — аббревиатура от «Deutsche Industrial Normen». Это немецкий стандарт, принятый в качестве международного оптического стандарта и применяемый в большинстве микроскопов. Длина тубуса у объектива стандарта DIN составляет 160 мм. Ранее использовался стандарт RMS, согласно которому длина тубуса была 170 мм. Большая часть оптических устройств DIN взаимозаменяемы. Однако объективы DIN и RMS не являются взаимозаменяемыми.

Что означает «FN»?

Обычно эта цифра выгравирована на окуляре и обозначает физический диаметр полевой диафрагмы. Значение «FN» определяет величину поля зрения для конкретного окуляра.

Какие у меня есть варианты освещения?

Правильное освещение играет ключевую роль для получения качественного изображения в любом микроскопе. Компания Meiji Techno предлагает несколько вариантов освещения на выбор. Мы можем подобрать нужное освещение для любого вашего препарата, чтобы обеспечить наилучшее изображение.

Чем отличаются различные типы освещения?

  • Лампа накаливания — Стандартная нить накала, обычно 6 — 120V, 20 — 60W. Цветовая температура «теплая», оттенок ближе к желтому.
  • Галогенное — Низкое напряжение, более интенсивное освещение. Температура идеальна для цветной фотографии.
  • Флуоресцентное — «Холодная» система, производящая больше света и имеющая больший срок службы по сравнению с лампами накаливания. Флуоресцентные источники света предлагают более подходящую цветовую температуру (4100º Кельвина) и белое поле зрения более комфортное для глаз.

Что означает термин «коаксиальный»?

Коаксиальным называется движение совпадающих осей или шестерней с общей осью. При коаксиальном управлении градуированным предметным столиком одна из рукояток управляет движением по оси «Х», а другая — по оси «Y». В коаксиальной системе фокусировки винт тонкой настройки находится внутри винта грубой фокусировки.

Что такое темнопольная микроскопия?

Темнопольная микроскопия — это метод исследований, при котором препарат (прозрачный или полупрозрачный) представляется как яркий объект на темным (обычно черном) фоне.

Что такое светлопольная микроскопия?

Светлопольная микроскопия — это наиболее распространенный тип микроскопии, используемый в сферах обучения, промышленности и медицины. При работе с этим методом прозрачный или полупрозрачный препарат (окрашенный или неокрашенный) представляется как темный объект на светлом фоне или поле.

Что такое фазовый контраст?

Методика для выявления структурных особенностей микроскопических прозрачных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. Этот метод позволяет добиться того же эффекта, что и при окраске препарата (из-за чего живые клетки могут погибнуть).

Что такое масляная иммерсия?

Масляная иммерсия используется для объективов с большим увеличением (обычно 100Х) в качестве среды между линзой и покровным стеклом. Масло обладает тем же показателем преломления, что и стекло. Также требуется конденсор Аббе с Ч.А. 1,25.

Могу ли я подсоединить механический предметный столик к моему микроскопу?

Механический столик можно подсоединить к большинству моделей микроскопов Meiji.

Могу ли я подсоединить видеокамеру к моему микроскопу?

Да. Видеокамеры с типом крепления C-Mount можно использовать с большинством моделей микроскопов Meiji.

Могу ли я подсоединить 35-миллиметровую камеру к моему микроскопу?

Да, с помощью универсального адаптера и крепления T-Mount, соответствующего вашей модели и марке камеры.

Могу ли я подключить цифровую камеру к моему микроскопу?

На данный момент мы продаем цифровые камеры. Однако мы выпускаем адаптеры, которые подходят для многих моделей камер, доступных на рынке. Вы можете ознакомиться с ними здесь.

Могу ли я самостоятельно проводить чистку микроскопа?

Грязь, царапины и повреждения объектива негативно влияют на качество изображение. «Черный точки» указывают на наличие частиц грязи в окуляре, на призме или зеркалах. Ниже представлены советы по устранению этих загрязнений:

Переднюю линзу объектива (в особенности 40Х) сперва следует очистить от частиц пыли с помощью щетки из верблюжьей шерсти, затем бережно протереть мягкой протирочной тканью, смоченной ксилоном или чистой дистиллированной водой, и сразу высушить с помощью чистой бумаги для протирки оптических стекол. Разбирать объектив должен квалифицированный специалист по ремонту. Для удаления пыли с задней линзы микроскопа используйте резиновую спринцовку.

Окуляры можно очищать тем же способом, что и объективы, но в большинстве случае ксилон не потребуется. Достаточным просто подышать на линзу, а затем протереть ее чистой протирочной тканью.

Внешнее покрытие микроскопов Meiji выполнено из твердого эпоксидного состава, устойчивого к кислотам и реагентам. Для очистки этих поверхностей используйте ткань и мягкодействующее моющее средство.

Примечание: Если загрязнение сильное, то можно воспользоваться этиловым спиртом. Ксилон или ацетон следует применять лишь в крайних случаях. Использование этих средств приведет к повреждению покрытия линз.

Если простой очистки недостаточно для решения вашей проблемы, представитель Meiji Techno может направить вас к квалифицированному сервисному специалисту в вашей области.

Компания Meiji Techno не несет ответственности и освобождается от возможных претензий за любые ошибки, допущенные во всех опубликованных и неопубликованных документах, за любые повреждения изделий, возникших в результате действий конечных потребителей, сотрудников Meiji Techno, их дистрибьюторов и поставщиков при применении оборудования и документов, имеющих отношение к их использованию, ремонту и обслуживанию.

Задачи на характеристики телескопов

Продолжаю публикацию цикла задачек по астрономии. Сегодня у меня на повестке дня задачи на характеристики телескопов — такие задачи обычно встречаются в задачниках по астрономии, однако могут попасть и в задачник по физике.

Для визуализации формул я буду использовать сервис LaTeX2gif, чтобы эти формулы отображались и в RSS-ленте этого блога. В качестве источника для задач я воспользуюсь книгой «Сборник задач по астрономии», выпущенную в Москве издательством «Просвещение» в 1980 году и написанную Михаилом Михайловичем Дагаевым.

Немного теории

Основными характеристиками телескопа являются его фокусное расстояние F, диаметр объектива D и относительное отверстие

часто называемое светосилой.

Даваемое телескопом увеличение

где f — фокусное расстояние окуляра, ρ — угловые размеры светила при наблюдении невооруженным глазом и β — угловые размеры того де светила при наблюдении в телескоп. Кратность увеличения обычно обозначается знаком X, проставляемым около числа в виде показателя степени (например, 50x, 120x и т.д.).

Наибольшее увеличение, допускаемое телескопом при хороших атмосферных условиях,

а наименьшее или равнозрачковое увеличение

где D — диаметр объектива, выраженный в миллиметрах.

Разрешение (или разрешающая сила) телескопа Θ характерезуется наименьшим угловым расстоянием между двумя точечными объектами, при котором они видны рядом, не сливаясь друг с другом:

а соответствующее ему увеличение, называемое разрешающим увеличением,

Проницающая способность (сила) телескопа mт представляет собой предельную звёздную величину звёзд, доступных наблюдениям в телескоп в тёмную, безоблачную ночь:

В формулах (5), (6) и (7) диаметр D объектива телескопа тоже выражен в миллиметрах.

Изображение светила (или расстояние между светилами) в фокальной плоскости телескопа (обычно говорят: в фокусе телескопа), в том числе и на полученных в ней фотоснимках, имеет линейные размеры

а при малых угловых размерах

где ρ′ — угловые размеры в минутах дуги и ρ″ — те же размеры в секундах дуги.

Тогда угловой масштаб снимка будет

или

а линейный масштаб

где R — линейные размеры светила.

Диаметр поля зрения телескопа, выраженный в минутах дуги,

и более точно определяется по прохождению звезды по диаметру поля зрения неподвижного телескопа:

где τ — продолжительность прохождения звезды в секундах и δ — склонение звезды.

Пример

Условие: Угловой диаметр Венеры вблизи её наибольшей элонгации равен 25″. Какой нужно применить окуляр, чтобы при наблюдениях в телескоп с фокусным расстоянием объектива 10,8 м Венера была видна размерами с Луну, угловой диаметр которой равен 32′, и какой будет диаметр изображения планеты на негативе, полученном в фокусе телескопа? Найти также масштабы негатива, зная, что диаметр Венеры равен 12100 км.

Дано: F = 10,8 м = 1080 см; Венера, ρ = 25″, R = 12100 км; β = 32′ = 1920″.

Решение: По формулам (2), (9), (11) и (12) получим: увеличение

окуляр с фокусным расстоянием

диаметр изображения планеты на фотонегативе

угловой масштаб негатива

линейный масштаб

О разрешении камер и мегапикселях

  В определенных фотокругах давно идут ожесточенные споры, Canon vs Nikon. Кроме основных отличий, скинтонов еще бурно обсуждают разрешение матриц. Как известно, у камер Nikon как правило больше мегапикселей, чем у аналогичных по классу камер Canon. К тому же от модели к модели это соотношение меняется.  Имея под руками результаты тестирования камер я не счел нужным их повторять, думаю, вполне можно доверять результатам тестирования известных источников. Я постарался объединить имеющиеся данные в одну таблицу, чтобы наглядно представить выводы. В таблице, во втрой и третий столбец занесены данные о разрешении камер в линиях по горизонтали и вертикали, по данным сайта dpreview, камеры отсортированы как раз по разрешающей способности в линиях. Одну линию можно представить в виде двух полос, одной белой и одной черной. Соответственно, чтобы одну линию отразить на матрице, на каждую линию нужно две строчки пикселей в идеале. Посчитаем для камеры 6Д: чтобы матрица «нарисовала» 2800 линий ей нужно 5600 пикселей по горизонтали, и 3733 по вертикали, так как соотношение сторон матрицы 3:2. Итого нарисовалось 20 мп, которые мы и видим в сенсоре этой камеры. То есть, чисто математически, всё работает правильно, и скорее всего разрешение матрицы этой камеры «честное». Посчитаем то же самое для Д800: 6400 * 4266 = 27,3 мп, хотя камера имеет целых 36 мегапикселей, причём 8,7 мп из них, по сути, не работают. А может быть их на матрице просто нет и процессор «досчитывает» информацию из соседних пикселей, а 36 мп лишь маркетинговый ход?
  Но, математика математикой, а фотографируем мы не одной тушкой, а системой, в которую входит еще и объектив. Так вот, всегда слабым местом в плане разрешения считается оптика, как правило научно-технический прогресс в области конструирования матриц и электроники развивается более бурными темпами, чем в области оптики. Оптика, сейчас, увы, отстаёт по разрешению от матриц. Для сравнения разрешающей способности помодельно, я воспользовался данными сайта dxomark. Для тестирования разрешающей спокобности системы камера+ объектив,  были взяты макро объективы традиционно обладающие наибольшей разрешающей способностью, для Canon EF 100 mm f/2.8L USM , а для NIKON AF-S VR Mikro-Nikkor 105 mm.
Данные тестирования связок с каждой конкретной камерой находятся в четвертом столбце, а в пятом столбце — отношение разрешения сенсора камера к  фактическому разрешению связки камера + самый резкий объектив. Шестой столбец содержит краткое резюме, относительно целесообразности выбора размера матрицы производителем.

Чо же мы видим?

  Начнём с самых мало-мегапиксельных камер. Например, 1DmkII, 1Ds и 5D (желтые поля) имеют практически  близкое к единице отноние разрешения матрицы к разрешению всей связки. То есть матрица реализует полностью потенциал объектива, более того, возможно разрешения матрицы даже недостаточно. Но когда выпускали эти камеры, были другие времена, и скорее всего технологии производства не позволяли увеличить разрешение матрицы без ущерба в других параметрах (шумы, цвета).

  Камеры D700, 1DmkIV, 5DmkII, 5DMkIII, 6D (зеленые поля) имеют соотношение уже порядка 1,2-1,3. То есть сенсор этих камер изготовлен с некоторым запасом по разрешению относительно оптики, скорее всего расчитывая на будущее совершенствование оптики. На мой взгляд, это оптимальное решение. Нет дефитцита разрешения сенсора, в то же время нет его переизбытка.

 Камеры 7D, D600, D800, D800E (красные поля) имеют соотношение разрешений в пределах 1,5-1,7, что является явным перегибом производителей в гонке «за мегапикселями». На мой взгляд, ничего хорошего в этом на самом деле нет. Это возросшие шумы матрицы (особенно на низких значения ИСО, я ощутил снимая на 7D уже на значении 200 ISO весьма неприятный шум) , более высокая себестоимость изготовления матриц, необходимость более производительного процессора для обработки данных матрицы, и возможно больший нагрев матрицы. Хотелось бы более подробно остановиться на сравнении камер D800 и D800E. Как известно, для получения высокой детализации снимка в модели D800E пожертвовали антимуарным фильтром. Формально разрешение камеры D800E по данным dprview составило за счет этого 4000 линий против 3200  у D800 с фильтром. Но что же происходит с разрешение этих камер в связке с объективом? А ничего, в обоих вариантах 21 мп 🙂  Так что истерия по поводу массового отказа от антимуарных фильтров мягко говоря не оправдана.

Ну и напоследок, вспомним нашумевшую историю с сравнение в разрешении 5DmkII и D800, где некоторые опоненты с пеной у рта отстаивали свою точку зрения. 5DmkII с связке с макро дал 16 мп, а D800 — 21мп. Честно говоря, не совсем понятно в связи с чем вдруг возросла разрешающая способность системы. На Д600 с уже переизбыточным разрешением матрицы разрешающая способность связки была 16 мп, как у  5DmkII, и вдруг возросла до 21 мп только за счёт увеличения количества пикселей? Сдается мне, это тоже уже досчитанные процессором данные, исходя из информации соседних пикселей.

Всем удачи и хороших кадров, вэлком в коментарии! 🙂

Как рассчитать разрешающую способность объектива – e-con Systems

В системе камеры датчик изображения получает падающий свет (фотоны) — либо сфокусированный через линзу, либо через любую другую оптику. Следовательно, выбор объектива играет важную роль в определении качества изображения, FoV (поля зрения), DoF (глубины резкости) и т. д.

В сегодняшнем блоге давайте рассмотрим, как определить разрешающую способность объектива, которая является одним из наиболее важных параметров, которые следует учитывать при выборе объектива для вашего приложения.

Что такое разрешающая способность объектива и почему она важна?

Разрешающая способность объектива — это его способность различать две линии или точки на объекте или сцене.

Предположим, вам нужно расшифровать объект, например, небольшой штрих-код, причем на большом расстоянии. Вы должны были бы различать полосы, оставляя между ними определенное пространство. Это минимальное расстояние зависит от разрешения камеры. Однако, когда вы используете датчик с желаемым разрешением, также важно выбрать объектив, который может помочь получить уровень детализации, ожидаемый от этого разрешения.Здесь важно знать разрешающую способность объектива.

Например, если вы используете See3CAM_CU135 — 13-мегапиксельную USB-камеру высокого разрешения от e-con Systems™ — для считывания штрих-кодов, вам необходимо убедиться, что выбранный вами объектив соответствует максимальному желаемому разрешению.

Теоретический расчет разрешающей способности объектива

Разрешающая способность объектива измеряется в парах линий на миллиметр или пар линий/мм. Это измерение пространственного разрешения, используемое для расчета того, насколько мелкие детали изображения могут быть разрешены объективом.Единица выражает количество пар линий, которые вы можете разместить в пределах одного миллиметра.

Пара линий — это пара черных и белых линий, расположенных рядом друг с другом с одинаковой шириной и ориентацией. Возможность различать две полосы как отдельные объекты в определенном разрешении будет основываться на уровне контраста. Это означает, что расчет разрешения в пересчете на лп/мм чрезвычайно полезен при сравнении объективов. Это может выступать в качестве одного из критериев при выборе наиболее подходящего объектива для данного датчика и приложения.

Разрешающая способность рассчитывается как разрешение объектного пространства . А разрешение пространства объекта получается из так называемого разрешения пространства изображения . Теперь мы рассмотрим оба условия и узнаем, что теперь они вычисляются.

Разрешение пространства изображения

Разрешение пространства изображения — это разрешение в плоскости изображения с учетом размера пикселя сенсора. Как правило, два пикселя или одна пара линий — это самая высокая частота, которую может разрешить датчик, используя частоту Найквиста .Следовательно, разрешение пространства изображения теоретически рассчитывается как:

Разрешение пространства изображения в лп/мм = 1000 / (2 * размер пикселя в мкм)

Разрешение пространства изображения обратно пропорционально размеру пикселя сенсора. Это означает, что чем меньше размер пикселя, тем выше будет значение разрешения пространства изображения.

Разрешение пространства объекта

Как упоминалось выше, разрешение пространства объекта означает разрешающую способность объектива. Он определяет размеры элементов объекта, которые могут быть разрешены.Рассчитывается как:

Разрешение пространства объекта в лп/мм = Разрешение пространства изображения * PMAG.

Где PMAG = размер датчика / поле зрения (FoV).

Расчет разрешающей способности данного объектива практически

При расчете значения разрешающей способности объектива камеры практически учитывается реальное соотношение сторон камеры.

Например, если вы хотите рассчитать разрешающую способность See3CAM_CU135 — USB-камеры 4K — с объективом продукта по умолчанию, вы должны захватить изображение таблицы разрешения с желаемым соотношением сторон на заданном рабочем расстоянии.

В качестве примера, если рассматриваемое соотношение сторон для See3CAM_CU135 — 13-мегапиксельной USB-камеры — составляет 4:3, изображение диаграммы разрешения должно быть захвачено с этим соотношением сторон, чтобы окончательно получить разрешающую способность. Ниже приведен пример изображения диаграммы разрешения, снятого с соотношением сторон 4:3.

Рис. 1. Таблица расширенного разрешения ISO 12233

Чтобы понять, чем отличаются теоретические и практические методы расчета разрешающей способности, в следующем разделе мы рассмотрим, как это делается для e-con Systems See3CAM_CU135.

Расчет разрешающей способности See3CAM_CU135 — USB-камеры 4K

Разрешающая способность объектива может быть рассчитана как вручную, так и автоматически. Ручной метод называется методом восприятия человеческим глазом, а автоматизированный метод называется методом тестирования IMA. Мы рассмотрим их подробно в этом разделе.

Метод восприятия человеческим глазом

Чтобы рассчитать значение разрешающей способности или разрешения пространства объекта с помощью метода восприятия человеческим глазом, необходимо сначала найти значение LW/PH (ширина линии на высоту изображения).Для этого вы должны наблюдать за парой линий, выделенных красным цветом (горизонтальной или вертикальной) на диаграмме разрешения, приведенной в предыдущем разделе (рис. 1).

Как показано на диаграмме, вы можете считать число до тех пор, пока пара линий не ухудшится. Именно здесь вы не сможете различить черные и белые линии (из-за слияния появятся серые цвета). Как правило, значения этой линии будут указаны в диаграмме разрешения (100 x на высоту изображения).

Причина, по которой этот метод называется методом восприятия человеческим глазом, заключается в том, что количество подсчитываемых строк может различаться в зависимости от способности наблюдателя различать две последовательные строки.

Давайте теперь посмотрим, как производится вычисление. Ниже приведены точки данных по датчику:

  • Размер пикселя: 1,1 мкм
  • Высота активной области в пикселях: 4208
  • Горизонтальное поле зрения: 661,8 мм
Датчик высоты = Размер сенсора * высота активной области
  = (1,1 мкм * 4208)/1000
  = 4.6288мм.

Теоретический расчет разрешающей способности See3CAM_CU135

Вот как проходит теоретический расчет.

Разрешение пространства изображения = 1000 / (2 * размер пикселя)
  = 1000/(2 * 1,1)
  = 454,54 л/мм
ПМАГ = Высота датчика / HFOV
  = 4.6288 / 661,8
  = 0,007.
Разрешение пространства объекта = Разрешение пространства изображения * PMAG
  = 454,54 * 0,007
  = 3,18 л/мм

Практический расчет разрешающей способности See3CAM_CU135

Вот субъективное разрешение, наблюдаемое из таблицы разрешений ISO, учитывая, что вы можете разрешить линию на 23.

Разрешение пространства изображения в ширине строки на высоту изображения = 2300
Разрешение пространства изображения в парах строк на высоту изображения = разрешение пространства изображения в ширине строки на высоту изображения / 2
  = 1150
Разрешение пространства изображения в лп/мм = Разрешение пространства изображения в паре строк на высоту изображения / высоту сенсора
  = 1150/4.6288
  = 248 л/мм
Разрешение пространства объекта = Разрешение пространства изображения * PMAG
  = 248 * 0,007
  = 1,73 л/мм

Ниже приведено сравнение значений разрешения пространства изображения и разрешения пространства объекта, полученных теоретическим и практическим методами.

  Теоретическая Практический
Разрешение пространства изображения 454,54 л/мм 248 л/мм
Разрешение пространства объекта 3,18 л/мм 1,73 л/мм

Метод испытаний IMA:

В автоматизированном методе испытаний IMA значение LW/PH рассчитывается с учетом значения MTF30.Это объективное измерение резкости, которое лучше, чем субъективный анализ. Данные в диаграмме IMA представлены в единицах LW/PH и могут быть преобразованы в л/мм, как показано в приведенном выше расчете.

Ниже приведена диаграмма IMA для See3CAM_130 — 13-мегапиксельной USB-камеры с автофокусом от e-con Systems.

Рисунок 2: Диаграмма SFR

Используя приведенные выше данные, вы можете проверить, какое разрешение линп/мм будет у конкретного объектива на определенном рабочем расстоянии. Исходя из этого, вы можете выбрать правильный объектив для вашего приложения.Уместно отметить, что изменение поля зрения повлияет на коэффициент увеличения, что в конечном итоге повлияет на практическое разрешение пространства изображения.

Сделайте все правильно с e-con Systems с первого раза

Если вам нужна помощь в выборе решения для камеры с наиболее подходящим объективом для вашего приложения — независимо от отрасли, напишите нам по адресу [email protected] Вы также можете посетить раздел выбора камер, чтобы получить полный обзор портфолио камер e-con Systems.

Винот Раджагопалан — эксперт по встраиваемым системам машинного зрения с более чем 15-летним опытом управления разработкой продукции, НИОКР и технических консультаций. Он был ответственным за многие истории успеха в e-con Systems — от предварительной продажи и концептуализации продукта до запуска и поддержки. Начав свою карьеру в качестве инженера-программиста, в настоящее время он возглавляет команду мирового класса, занимающуюся крупными инициативами по разработке продуктов

. Разрешение

и изображение

ПредыдущийСледующий

Предел разрешения (или разрешающей способности ) является мерой способности линзы объектива разделять на изображении соседние детали, присутствующие в объекте.Это расстояние между двумя точками объекта, просто решил на картинке. Разрешающая способность оптической системы в конечном итоге ограничивается дифракцией на апертуре. Таким образом, оптическая система не может сформировать идеальное изображение точки.

Для достижения разрешения объектив должен собрать как минимум прямой луч и дифрагированный луч первого порядка. Если апертура объектива слишком мала, собирается только прямой луч, и разрешение теряется.

Рассмотрим решетку с шагом d, освещенную светом с длиной волны λ, на угол падения I.

Разница хода между прямым лучом и дифрагированным лучом первого порядка составляет ровно одну длину волны, λ . Итак,

d sin i + d sin α = λ

, где 2α — угол, на который дифрагирует луч первого порядка. Поскольку два луча только что собираются объективом, i = α, таким образом, предел разрешения составляет

$${d_{\min}} = {\lambda \over {2\sin\alpha}}$$

Длина волны света является важным фактором разрешения микроскопа.Более короткие длины волн дают более высокое разрешение. Наибольшая разрешающая способность в оптической микроскопии требует ближнего ультрафиолетового света, кратчайшего эффективного видимого изображения. длина волны.

Числовая апертура

Числовая апертура объектива микроскопа является мерой его способности различать мелкие детали образца. Значение для числовой апертуры:

Числовая апертура (NA) = n sin α

, где n — показатель преломления, равный 1 для воздуха, а α — половина угол, стягиваемый лучами, входящими в линзу объектива.

Числовая апертура определяет разрешающую способность объектива, чем выше числовая апертура системы, тем лучше разрешение.

Низкая числовая апертура
Низкое значение для
Низкое разрешение

Высокая числовая апертура
Высокое значение для
Высокое разрешение

Диски Эйри

Когда свет от различных точек образца проходит через объектив и создается изображение, различные точки в образце выглядят как небольшие узоры на изображении.Они известны как диски Эйри. Явление вызвано дифракцией света при прохождении через круглую апертуру объектива.

Диски Эйри состоят из маленьких концентрических светлых и темных кругов. Чем меньше диски Эйри, спроецированные объективом в формирования изображения, тем больше деталей различимо на образце. Объективы с большей числовой апертурой способны создания меньших дисков Эйри и, следовательно, может различать более мелкие детали в образце.

Предел, при котором два диска Эйри могут быть разделены на отдельные объекты, часто называют критерием Рэлея.Это когда первый дифракционный минимум изображения одной исходной точки совпадает с максимумом другой.

Неразрешимый Критерий Рэлея Разрешимый

Круглые отверстия создают дифракционные картины с круговой симметрией. Математический анализ дает уравнение

$${d_{\min}} = {\lambda \over {2\sin\alpha}}$$

θ R — угловое положение дифракционного минимума первого порядка (т. первое темное кольцо)
λ — длина волны падающего света
d — диаметр апертуры

Из уравнения видно, что радиус центрального максимума прямо пропорционален λ/d.Таким образом, максимум более разбросан для более длинных волн и/или меньших апертур.

Первичный минимум устанавливает предел полезного увеличения объектива. Точечный источник света, создаваемый линза всегда видна как центральное пятно и максимумы второго и более высокого порядка, которых можно избежать только в том случае, если линза имеет бесконечную диаметр. Два объекта, разделенные расстоянием меньше θ R , не могут быть разрешены.

Микроскоп

Микроскоп

(Этот отрывок был адаптирован из Microbiology: A Laboratory Manual, 5-е издание, Капучино, Дж.С. и Шерман Н., Бенджамин/Каммингс Издательство науки.)

Цели

1. Ознакомиться с историей и разнообразием микроскопии. инструменты.

2. Чтобы понять компоненты, использование и уход за компаундом светлопольный микроскоп.

3. Научиться правильно пользоваться микроскопом для наблюдения и измерение микроорганизмов.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Микробиология, отрасль науки, которая так широко распространилась и расширил наши знания о живом мире, обязан своим существованием Антони ван Левенгук.В 1673 году с помощью грубого микроскопа состоит из двояковогнутой линзы, заключенной в две металлические пластины, Левенгук познакомил мир с существованием микробных форм жизни. С годами микроскопы эволюционировали от простых, однолинзовый прибор Левенгука, с увеличением 300, до современных электронных микроскопов, способных увеличивать более 250 000. Микроскопы обозначаются как световые микроскопы или электронные микроскопы.Первые используют видимый свет или ультрафиолетовые лучи для освещения образцов. Они включают светлое поле, темнопольные, фазово-контрастные и флуоресцентные приборы. Флуоресцентный микроскопы используют ультрафиолетовое излучение, длина волны которого короче чем видимый свет, и не воспринимаются непосредственно человеческий глаз. Электронные микроскопы используют электронные лучи вместо света лучи и магниты вместо линз для наблюдения субмикроскопических частицы.

 

Основные характеристики различных микроскопов

 

Микроскоп светлого поля

Этот прибор содержит две системы линз для увеличения образцы: окулярная линза в окуляре и линза объектива расположен в носовой части.Образец освещается лучом вольфрамовый свет, сфокусированный на нем линзой вспомогательного столика, называемой конденсором, в результате образец кажется темным на ярком фон. Основным недостатком этой системы является отсутствие контраст между образцом и окружающей средой, что делает трудно наблюдать за живыми клетками. Поэтому большинство светлопольных наблюдения проводят на нежизнеспособных, окрашенных препаратах.

 

Микроскоп темного поля

Аналогичен обычному световому микроскопу; Однако система конденсатора модифицирована таким образом, что образец не освещается напрямую.Конденсатор направляет свет наклонно, так что свет отклоняется или рассеивается от образца, который затем выглядит ярким на темном фоне. Живые экземпляры могут быть легче наблюдать с темным полем, чем со светлым полем микроскопия.

 

Фазово-контрастный микроскоп

Возможно наблюдение микроорганизмов в неокрашенном состоянии с этим микроскопом. Его оптика включает в себя специальные объективы и конденсор, делающий видимыми клеточные компоненты, отличающиеся только немного в своих показателях преломления.Поскольку свет проходит через образец с показателем преломления, отличным от окружающей среде часть света преломляется (искажается) из-за незначительные вариации плотности и толщины клеточного компоненты. Специальная оптика преобразует разницу между проходящего света и преломленных лучей, что приводит к значительному изменение интенсивности света и тем самым создание различимое изображение исследуемой структуры. Изображение появляется темный на светлом фоне.

 

Флуоресцентный микроскоп

Этот микроскоп чаще всего используется для визуализации образцов которые химически помечены флуоресцентным красителем. Источник Освещение – это ультрафиолетовое (УФ) излучение, получаемое ртутная лампа высокого давления или водородная кварцевая лампа. Окулярная линза оснащен фильтром, пропускающим более длительное ультрафиолетовое излучение. длины волн проходят, в то время как более короткие волны блокируются или устранено.Ультрафиолетовые лучи поглощаются флуоресцентными метка и энергия переизлучается в виде другого длина волны в видимом диапазоне. Флуоресцентные красители поглощают при длины волн от 230 до 350 нанометров (нм) и излучают оранжевый цвет, желтый или зеленоватый свет. Этот микроскоп используется в основном для выявление реакций антиген-антитело. Антитела конъюгированы флуоресцентным красителем, который возбуждается в присутствии ультрафиолетовым светом, и флуоресцентная часть красителя становится видны на черном фоне.

 

Электронный микроскоп

Этот прибор обеспечивает революционный метод микроскопии, с увеличением до миллиона. Это позволяет визуализировать субмикроскопические клеточные частицы, а также вирусные агенты. в электронный микроскоп, образец освещается лучом электроны, а не свет, а фокусировка осуществляется электромагниты вместо комплекта оптики. Эти компоненты запаивают в трубку, в которой создается полный вакуум.Трансмиссионные электронные микроскопы требуют тонкостенных образцов. подготовлен, закреплен и обезвожен для свободного прохождения электронного луча через них. Когда электроны проходят через образец, изображения формируется путем направления электронов на фотопленку, таким образом делает видимыми внутренние клеточные структуры. Сканирующий электрон микроскопы используются для визуализации характеристик поверхности, а не чем внутриклеточные структуры. Узкий пучок электронов сканирует назад и далее, создавая трехмерное изображение по мере того, как электроны отражается от поверхности образца.

 

В то время как у ученых есть множество оптических инструментов, с помощью которых для выполнения рутинных лабораторных процедур и сложных исследований, составной светлопольный микроскоп является «рабочей лошадкой» и обычно встречается во всех биологических лабораториях. Хотя вы должны быть знакомы с основными принципами микроскопии, вы, вероятно, не сталкивался с этим разнообразным набором сложных и дорогих оборудование. Таким образом, только составной светлопольный микроскоп будет подробно обсуждаться и использоваться для исследования образцов.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОСКОПА

 

ЦЕЛИ

Ознакомиться с:

 

1. Теоретические основы светлопольной микроскопии.

2. Составные части составного микроскопа.

3. Использование составного микроскопа и уход за ним.

4. Практическое использование составного микроскопа для визуализации клеточная морфология из окрашенных препаратов слайдов.

 

ПРИНЦИП

Микробиология – это наука, изучающая живые организмы, слишком мал, чтобы увидеть его невооруженным глазом. Надо ли говорить, что такой исследование должно включать использование хорошего составного микроскопа. Несмотря на то что видов и вариаций много, все они в основе своей состоят двухлинзовая система, переменный, но управляемый источник света, и механические регулируемые детали для определения фокусного расстояния между линзы и образец.

 

Компоненты микроскопа

 

Этап

Стационарная платформа с отверстием в центре позволяет прохождение света от источника освещения внизу к линзе система над сценой. Эта платформа обеспечивает поверхность для размещение предметного стекла с образцом над центральным отверстием. В В дополнение к фиксированному предметному столику большинство микроскопов имеют механический предметный столик. который можно перемещать по вертикали или горизонтали с помощью регулировки контролирует.Менее сложные микроскопы имеют зажимы на фиксированной части. этап, и слайд должен быть помещен вручную над центральной открытие.

 

Освещение

Источник света расположен в основании прибора. Некоторые микроскопы оборудованы встроенным источником света. обеспечить прямое освещение. Другие снабжены зеркалом; один сторона плоская, а другая вогнутая.

Внешний источник света, например лампа, помещается перед зеркало, чтобы направить свет вверх в систему линз.Квартира сторона зеркала используется для искусственного освещения, а вогнутая сторона для солнечного света.

 

Конденсатор Аббе

Этот компонент находится прямо под сценой и содержит два наборы линз, которые собирают и концентрируют свет, проходящий вверх от источник света в систему линз. Конденсатор оборудован с ирисовой диафрагмой, затвор, управляемый рычагом, который используется для регулирования количества света, попадающего в систему линз.

Трубка корпуса

Над предметным столиком и прикрепленным к штативу микроскопа находится Тело трубки. В этой структуре находится система линз, которая увеличивает образец. Верхний конец трубки содержит окуляр или окуляр. объектив. Нижняя часть состоит из подвижной носовой части, содержащей линзы объектива. Вращение револьверной головки позиционирует объективы над проемом сцены. Трубку корпуса можно поднять или опустить с помощью с помощью ручек грубой и точной регулировки, расположенные над или под сценой, в зависимости от типа и исполнения инструмент.

 

Теоретические основы микроскопии

 

Чтобы использовать микроскоп эффективно и с минимальным разочарованием, Вы должны понимать основные принципы микроскопии: Увеличение, разрешение, числовая апертура, освещение и фокусировка.

 

Увеличение

Увеличение или увеличение образца является функцией двухлинзовая система; окулярная линза находится в окуляре, а линза объектива расположена во вращающейся револьверной головке.Эти линзы разделены корпусной трубкой. Объектив находится ближе к образец и увеличивает его, создавая реальное изображение, которое проецируется в фокальной плоскости, а затем увеличивается окулярной линзой до произвести финальное изображение.

 

Наиболее часто используемые микроскопы оснащены вращающимся револьвер, содержащий четыре объектива с различными степени увеличения. Когда они сочетаются с увеличение окулярной линзы, полное или суммарное линейное получается увеличение образца.

 

Разрешающая способность или разрешение

Хотя увеличение важно, вы должны знать, что неограниченное расширение невозможно только за счет увеличения увеличения силы линз или с помощью дополнительных линз, т.к. линзы ограничены свойством, называемым разрешающей способностью. По определение, разрешающая способность — это способность объектива отображать два соседние объекты как отдельные объекты. Когда объектив не может различать, то есть когда два объекта появляются как один, он имеет потеря разрешения.Увеличение увеличения не исправит потери, и, по сути, размывает объект. Разрешающая способность объектива равна зависит от длины волны используемого света и численного светосила, которая является характеристикой каждого объектива и указана на каждой цели. Числовая апертура определяется как функция диаметр линзы объектива по отношению к его фокусному расстоянию. Он удваивается за счет использования конденсатора подступени; который освещает объект с лучами света, которые проходят через образец наклонно, как так и напрямую.Таким образом, разрешающая способность выражается математически: следующим образом:

 

Разрешающая способность = длина волны света.

2 (цифровая апертура)

 

Исходя из этой формулы, чем короче длина волны, тем больше разрешающая способность объектива. Таким образом, короткие волны электромагнитный спектр лучше подходит, чем более длинные волны с точки зрения числовой апертуры.

Однако; как и в случае с увеличением, разрешающая способность также имеет пределы. Вы могли бы объяснить, что простое уменьшение длины волны автоматически увеличивает разрешающую способность объектива. Это не так дело в том, что видимая часть электромагнитного спектра очень узкий и граничит с очень короткими длинами волн, найденными в ультрафиолетовая часть спектра.

Связь между длиной волны и числовой апертурой справедливо только для повышенной разрешающей способности, когда световые лучи параллельно.Следовательно, разрешающая способность зависит от другого фактор, показатель преломления. Это изгибающая сила света проходя через воздух от предметного стекла к линзе объектива. показатель преломления воздуха ниже, чем у стекла, а свет лучи проходят от предметного стекла в воздух, они искривляются или преломляются так, что не проходят в линзу объектива. Этот приведет к потере света, что уменьшит численное диафрагмы и уменьшают разрешающую способность объектива.Потеря преломления света можно компенсировать добавлением минерального масла, который имеет тот же показатель преломления, что и стекло, между предметным стеклом и линза объектива. Таким образом, происходит снижение преломления света. и больше световых лучей попадают непосредственно в линзу объектива, производя яркое изображение с высоким разрешением.

Освещение

Эффективное освещение требуется для эффективного увеличения и разрешающая способность.Поскольку интенсивность дневного света является неконтролируемой переменный искусственный свет от вольфрамовой лампы чаще всего используемый источник света в микроскопии. Свет проходит через конденсатор, расположенный под сценой. Конденсатор состоит из двух объективы, которые необходимы для создания максимальной числовой апертуры. Высоту конденсатора можно регулировать с помощью ручки конденсатора. Всегда держите конденсатор рядом со сценой, особенно при использовании маслоиммерсионный объектив.

 

Между источником света и конденсором находится ирисовая диафрагма, который можно открывать и закрывать с помощью рычага; тем самым регулировка количества света, поступающего в конденсор. Излишний освещение может фактически затемнять образец из-за отсутствия контраст. Количество света, попадающего в микроскоп, зависит от каждого используемого объектива. Эмпирическое правило заключается в том, что, поскольку Увеличение объектива увеличивается, расстояние между объектива и слайда, называемое рабочим расстоянием, уменьшается, тогда как увеличивается числовая апертура объектива.

Использование и уход за микроскопом

 

Вы несете ответственность за надлежащий уход и использование микроскопы. Так как микроскопы дороги, вы должны соблюдать следуя правилам и процедурам.

 

Инструменты размещены в специальных шкафах и должны быть перемещены пользователями на свои лабораторные столы. Правильный и единственно приемлемый Это можно сделать, крепко зажав кронштейн микроскопа правой руку и основание левой рукой и поднимите инструмент из полка шкафа.Поднесите его близко к телу и аккуратно положите на лабораторный стол. Это предотвратит столкновение с мебелью или коллегами и защитит инструмент от повреждений.

 

После установки микроскопа на лабораторный стол наблюдайте за следующие правила:

1. Уберите все ненужные материалы, такие как книги, бумаги, кошельки и шляпы с лабораторного стола.

2. Размотайте электрический провод микроскопа и подключите его к розетке. Электрическая розетка.

3. Очистите все системы линз; мельчайшая частичка пыли, масла, ворсинок, или ресница снизит эффективность микроскопа. глазной; сканирующие, маломощные и мощные линзы могут быть очищены путем протирания несколько раз подходящей тканью для линз. Никогда не используйте бумажной салфеткой или тканью на поверхности объектива. Если масляная иммерсия линза липкая или липкая, лист бумаги для линз, смоченный метанол используется для очистки. Если линза сильно загрязнена можно очищать ксилолом, однако процедура очистки ксилолом должен выполнять только инструктор и только в случае необходимости.Постоянное использование ксилола может ослабить линзу.

 

Для обеспечения правильное и эффективное использование микроскопа при фокусировке.

 

1. Поместите предметное стекло с образцом в сценические клипы на фиксированной сцене. Переместите слайд, чтобы центрировать образец над отверстием предметного столика непосредственно над светом источник.

2.Поверните сканирующую линзу или линзу с низким увеличением в нужное положение. Наблюдая со стороны, чтобы убедиться, что линза не касается образца, поверните ручку грубой фокусировки, чтобы переместить предметный столик как можно ближе к линзе, не касаясь линзы. (Всегда наблюдайте со стороны, когда перемещаете образец к любой линзе объектива, чтобы убедиться, что линза не пробьет образец и не повредится!)

3. Теперь, глядя в окуляр, поверните грубую ручку фокусировки и медленно отодвигайте предметный столик от линзы до тех пор, пока образец не попадает в неясный фокус.Затем с помощью ручки точной фокусировки установите образец в резком фокусе.

4. Если это первый образец за день, вы должны Колерить свой микроскоп в этот момент (пока он находится в фокусе). В противном случае, если ваш микроскоп уже был Kohlered, вам не нужно будет делать это снова

5. Регулярно регулируйте источник света с помощью настройки трансформатора источника света и/или ирисовой диафрагмы, для оптимальное освещение для каждого нового слайда и для каждого изменения в увеличение.

6. Наши микроскопы парфокальные, это означает, что если одна линза находится в фокусе, другие линзы также будут иметь такое же фокусное расстояние и может быть повернут в нужное положение без дальнейшей серьезной регулировки. В практика, однако; обычно пол-оборота ручки точной регулировки в любом направлении необходимо для четкой фокусировки.

7. После того, как вы навели резкость на образец с помощью маломощный объектив, можно подготовиться к визуализации образец под масляной иммерсией.Нанесите каплю масла на предметное стекло прямо над просматриваемой областью. Поворачивайте носовую часть до тех пор, пока масляный иммерсионный объектив фиксируется на месте. Уход должен быть сделано для того, чтобы объектив большого увеличения не коснулся капли маслом. За слайдом наблюдают сбоку, так как объектив медленно повернулся на место. Это обеспечит достижение цели будет правильно погружен в масло. Ручка точной регулировки есть перенастраивается, чтобы сделать изображение более четким.

8. При микроскопическом исследовании микробных организмов всегда необходимо соблюдать несколько направлений подготовки. Этот осуществляется путем сканирования слайда без применения дополнительное иммерсионное масло. Это потребует непрерывного, очень тонкого регулировка медленным вращением тонкой только ручка регулировки.

 

По завершении лабораторного задания верните микроскоп в его шкаф в исходном состоянии.Следующие шаги рекомендуется:

 

1. Протрите все линзы сухой чистой бумагой для линз. Если вам нужно, вы можете использовать одну или две капли метанола, чтобы очистить линзу. Используйте ксилол только для удаления масла со ступени.

2. Поместите объектив с малым увеличением на место и сблизьте предметный столик и объективы.

3. Отцентрируйте механический столик.

4. Обмотайте электрический провод вокруг трубки корпуса и сцена.

5. Перенесите микроскоп на его место в шкафу в способом, описанным ранее.

 

Разрешающая сила глаза

Разрешающая сила глаза На рисунке показаны два узора, один из вертикальных линий, а другой который просто серый. Загрузите файл postscript, resolve.ps и распечатайте его на лазерном принтере. Ты возможно, потребуется отрегулировать яркость серого узора, так как разные принтеры делают это выглядеть по-другому.Когда вы стоите на расстоянии 5 и более метров от на рисунке два узора должны выглядеть одинаково с одним и тем же оттенком серого. Чтобы изменить темноту серого, отредактируйте файл, resolve.ps с помощью текстового редактора, например блокнота. В 10-й строке вы найдет строку «0.

0 setgray». Вы можете настроить яркость серый шаблон, изменив номер, 0,9. Уменьшите его, чтобы серый темнее (0 — черный), и увеличьте его, чтобы сделать серый светлее (1 белый).

На распечатанном рисунке линии разделены на 2 мм.Если смотреть на расстоянии, два узора выглядят одинаково, но по мере приближения к ним есть точка, в которой вы едва можете разрешить линии и сказать разницу между два изображения. Из этого расстояния L можно вычислить угловое разрешение ваших глаз:

угловое разрешение = (2 мм)/ L (в радианах).

Демонстрация в классе: Поднимите фигурку и спросите, кто может увидеть линии в одном из шаблонов. Обычно никто не дальше 4 метров поднимут руки.(Это лучше всего работает в классе, где 8 метров или более в глубину.) Используя приведенное выше уравнение, L = 4 м соответствует угловому разрешению 0,03 градуса.

Дифракционный предел глаза можно рассчитать с помощью формулы Рэлея. критерий:

угловое разрешение = (1,22)(лямбда)/ D ,

где лямбда – длина волны света (в среднем около 550 нм), а D — диаметр зрачка глаза, который составляет около 5 мм в помещении.Этот расчет дает угловое разрешение 0,008 градуса. Если бы ваши глаза могли разрешать изображения при дифракции ограничение, вы можете разрешить линии в печатном шаблоне на расстоянии от 15 м!

В чем разница между увеличительной силой и разрешающей способностью? – Restaurantnorman.com

В чем разница между увеличительной силой и разрешающей способностью?

Цель использования микроскопа — увеличить детали до такой степени, чтобы можно было рассмотреть новые детали.Увеличение — это коэффициент, на который изображение кажется увеличенным. Разрешающая способность — это способность объектива отображать два соседних объекта как отдельные. Разрешающая способность – это характеристика объектива.

Какая связь между разрешающей способностью и увеличительной способностью микроскопа?

Разрешающая способность — это способность линзы разделять 2 близко расположенных объекта, а сила увеличения — это то, насколько больше линза заставляет что-то казаться. «Парфокальный» соответствует фокусным точкам все в одном месте.Почему маломощный объектив устанавливается на место при хранении или переноске микроскопа?

Что такое разрешающая способность объектива?

Разрешающая способность объектива измеряется его способностью различать две линии или точки на объекте. Чем больше разрешающая способность, тем меньше минимальное расстояние между двумя линиями или точками, которые еще можно различить. Чем больше числовая апертура, тем выше разрешающая способность.

Какая связь между увеличением и разрешением?

Увеличение — это способность увеличивать маленькие объекты, например, делать видимыми микроскопические организмы.Разрешение — это способность отличить два объекта друг от друга.

Увеличивается ли разрешение при увеличении увеличения?

Истинное улучшение разрешения достигается за счет увеличения числовой апертуры, а не увеличения увеличения. Оптическое разрешение зависит исключительно от линз объектива, тогда как цифровое разрешение зависит от линзы объектива, сенсора цифровой камеры и монитора и тесно связаны друг с другом в производительности системы.

Что происходит с разрешением при увеличении увеличения?

Увеличенное увеличение: увеличивает видимый размер объекта.Разрешение: повышает четкость объекта/изображения.

В чем разница между разрешением и разрешающей способностью?

Разрешающая способность обозначает мельчайшие детали, которые микроскоп может разрешить при отображении образца; это функция конструкции прибора и свойств света, используемого при формировании изображения. Разрешение указывает уровень детализации, фактически наблюдаемый в образце.

Как определить разрешающую способность глаза?

На расстоянии два узора выглядят одинаково, но когда вы приближаетесь к ним, вы видите точку, в которой вы едва можете разглядеть линии и увидеть разницу между двумя изображениями.Исходя из этого расстояния L, вы можете рассчитать угловое разрешение ваших глаз: угловое разрешение = (2 мм)/L (в радианах).

Какова разрешающая способность любых приборов?

Разрешающая способность оптических приборов: Величина, характеризующая способность оптических приборов создавать отдельные изображения двух точек объекта, находящихся близко друг к другу.

Что такое единица разрешающей способности?

Пояснение: Математически разрешающая способность может быть определена как отношение средней длины волны пары спектральных линий к разности длин волн между ними.Поскольку обе величины имеют одну и ту же единицу измерения, разрешающая способность не имеет единицы измерения.

Какова разрешающая способность решетки?

Разрешающая способность: Разрешающая способность решетки является мерой ее способности пространственно разделять две длины волны. Хроматическая разрешающая способность (R) определяется как R = λ/∆λ = nN, где ∆λ — разрешающая разность длин волн, n — порядок дифракции, а N — количество освещенных канавок.

Как увеличить разрешающую способность?

Разрешающая способность микроскопа:

  1. sin θ должен быть большим.Для этого линза объектива располагается как можно ближе к образцу.
  2. Необходимо использовать среду с более высоким показателем преломления (n). Масляные иммерсионные микроскопы используют масло для увеличения показателя преломления.
  3. Уменьшение длины волны с помощью рентгеновских и гамма-лучей.

Какие два фактора определяют разрешающую способность?

Числовая апертура определяет разрешающую способность объектива, но общее разрешение всей оптической системы микроскопа также зависит от числовой апертуры конденсора предметного столика.Чем выше числовая апертура всей системы, тем лучше разрешение.

Как увеличить разрешающую способность телескопа?

Поскольку длина волны падающего света фиксирована, мы можем увеличить разрешающую способность, увеличив диаметр объектива. Следовательно, для увеличения разрешающей способности можно увеличить диаметр объектива.

Какое увеличение объектива дает наилучшее разрешение?

К счастью, в целом объективы с большим увеличением также имеют лучшее разрешение.В нашей лаборатории объектив с увеличением 10x имеет разрешение 0,7 мкм, а объектив с увеличением 100x — 0,2 мкм.

Что можно увидеть с 40-кратным увеличением?

Увеличение микроскопа

  • При 40-кратном увеличении вы сможете увидеть 5 мм.
  • При 100-кратном увеличении вы сможете увидеть 2 мм.
  • При 400-кратном увеличении вы сможете увидеть 0,45 мм или 450 микрон.
  • При увеличении в 1000 раз вы сможете увидеть 0,180 мм или 180 микрон.

Какое увеличение нужно, чтобы увидеть амебу?

4 – Амеба вытягивает свои псевдоподии, похожие на щупальца, при движении в воде; при освещении темным полем при увеличении в 200 раз при времени воспроизведения 18,6 секунды.

Что можно увидеть при увеличении в 1200 раз?

1200X, на самом деле, является практически верхним практическим пределом увеличения для обычного светового микроскопа. На самом деле вы можете четко видеть некоторые бактерии при увеличении в 100 раз. Бактерии и их более древние собратья, археи, бывают самых разных форм и размеров.

Высокая мощность в 400 раз?

Мощная линза объектива (также называемая «высокосухой линзой») идеально подходит для наблюдения за мелкими деталями в образце образца. Общее увеличение мощного объектива в сочетании с 10-кратным окуляром равно 400-кратному увеличению, что дает вам очень подробное изображение образца на предметном стекле.

Типы микроскопов

Различные типы микроскопов доступны для использования в микробиологических лабораториях. Микроскопы имеют различные применения и модификации, которые способствуют их полезности.

Световой микроскоп. Обычный световой микроскоп, используемый в лаборатории, называется составным микроскопом , потому что он содержит линзы двух типов, которые служат для увеличения объекта. Ближайшая к глазу линза называется окуляром , а ближайшая к объекту линза называется объективом. В основе большинства микроскопов лежит устройство, называемое конденсором , которое конденсирует световые лучи в сильный пучок.Диафрагма , расположенная на конденсоре, регулирует количество проходящего через него света. В световом микроскопе можно найти как грубую, так и точную настройку (рис. ).

Чтобы увеличить объект, свет проецируется через отверстие в предметном столике, где он падает на объект, а затем попадает в объектив. Образ создается, и этот образ становится объектом для окулярной линзы, которая повторно увеличивает изображение. Таким образом, общее увеличение , возможное с помощью микроскопа, представляет собой увеличение, достигаемое объективом, умноженное на увеличение, достигаемое линзой окуляра.

Составной световой микроскоп часто содержит четыре объектива: сканирующий объектив (4Х), маломощный объектив (10Х), мощный объектив (40Х) и иммерсионный объектив (100Х). При использовании окулярной линзы с 10-кратным увеличением общее возможное увеличение составит 40 крат со сканирующей линзой, 100 крат с маломощной линзой, 400 крат с мощной линзой и 1000 крат с масляной иммерсионной линзой. Большинство микроскопов являются парфокальными . Этот термин означает, что микроскоп остается в фокусе при переключении с одного объектива на другой.

Способность четко видеть под микроскопом два предмета как отдельные объекты называется разрешением микроскопа. Разрешение частично определяется длиной волны света, используемого для наблюдения. Видимый свет имеет длину волны около 550 нм, тогда как ультрафиолетовый свет имеет длину волны около 400 нм или меньше. Разрешение микроскопа увеличивается с уменьшением длины волны, поэтому ультрафиолетовый свет позволяет обнаруживать объекты, невидимые в видимом свете.Разрешающая способность объектива относится к размеру наименьшего объекта, который можно увидеть с помощью этого объектива. Разрешающая способность зависит от длины волны используемого света и числовой апертуры объектива. Числовая апертура (NA) относится к самому широкому конусу света, который может попасть в объектив; числовая апертура выгравирована на боковой стороне линзы объектива.

Чтобы пользователь мог четко видеть объекты, в линзу объектива должно попадать достаточное количество света. В современных микроскопах доступ к объективу не является проблемой для сканирующих, маломощных и мощных линз.Однако масляная иммерсионная линза чрезвычайно узкая, и большая часть света не попадает в нее. Поэтому объект виден плохо и без разрешения. Для увеличения разрешения с помощью масляной иммерсионной линзы каплю иммерсионного масла помещают между линзой и предметным стеклом (рис. ). Иммерсионное масло обладает такой же светопреломляющей способностью (показатель преломления), что и предметное стекло, поэтому оно удерживает свет по прямой линии, когда он проходит через предметное стекло к маслу и далее к стеклу объектива. объектив.С увеличением количества света, попадающего в объектив, увеличивается разрешение объекта, и можно наблюдать такие маленькие объекты, как бактерии. Разрешение важно и в других видах микроскопии.

Прочие световые микроскопы. В дополнение к привычному составному микроскопу микробиологи используют другие типы микроскопов для определенных целей. Эти микроскопы позволяют рассматривать объекты, которые невозможно увидеть с помощью светового микроскопа.

Альтернативным микроскопом является темнопольный микроскоп , который используется для наблюдения за живыми спирохетами, например вызывающими сифилис.Этот микроскоп содержит специальный конденсор, который рассеивает свет и заставляет его отражаться от образца под углом. На темном фоне виден светлый объект.

Вторым альтернативным микроскопом является фазово-контрастный микроскоп . Этот микроскоп также содержит специальные конденсоры, которые излучают свет «в противофазе» и заставляют его проходить через объект с разной скоростью. С помощью этого микроскопа можно четко увидеть живые неокрашенные организмы, а также внутренние части клеток, такие как митохондрии, лизосомы и тельца Гольджи.

Флуоресцентный микроскоп использует ультрафиолетовый свет в качестве источника света. Когда ультрафиолетовый свет попадает на объект, он возбуждает электроны объекта, и они испускают свет различных цветовых оттенков. Поскольку используется ультрафиолетовый свет, разрешение объекта увеличивается. Лабораторный метод, называемый методом флуоресцентных антител, использует флуоресцентные красители и антитела для идентификации неизвестных бактерий.

Электронная микроскопия. Источником энергии, используемым в электронном микроскопе , является пучок электронов.Поскольку луч имеет исключительно короткую длину волны, он попадает на большинство объектов на своем пути и значительно увеличивает разрешение микроскопа. С помощью этого прибора можно увидеть вирусы и некоторые крупные молекулы. Электроны путешествуют в вакууме, чтобы избежать контакта с отклоняющимися молекулами воздуха, а магниты фокусируют луч на объекте наблюдения. Изображение создается на мониторе и просматривается технологом.

Более традиционной формой электронного микроскопа является трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ) . Для использования этого прибора ультратонкие срезы микроорганизмов или вирусов помещаются на проволочную сетку, а затем перед просмотром окрашиваются золотом или палладием. Плотно покрытые участки образца отклоняют электронный пучок, и на изображении проявляются как темные, так и светлые участки.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) — это электронный микроскоп более современной формы. Хотя этот микроскоп дает меньшее увеличение, чем ПЭМ, СЭМ позволяет получать трехмерные изображения микроорганизмов и других объектов.Используются целые объекты, применяется окрашивание золотом или палладием.

Световая микроскопия. (а) Важные части обычного светового микроскопа. (b) Как иммерсионное масло собирает больше света для использования в микроскопе .

Чтобы увеличить объект, свет проецируется через отверстие в предметном столике, где он падает на объект, а затем попадает в объектив. Образ создается, и этот образ становится объектом для окулярной линзы, которая повторно увеличивает изображение.Таким образом, общее увеличение , возможное для микроскопа, представляет собой увеличение, достигаемое объективом, умноженное на увеличение, достигаемое линзой окуляра.

Составной световой микроскоп часто содержит четыре объектива: сканирующий объектив (4X), маломощный объектив (10X), мощный объектив (40X) и иммерсионный объектив (100X). С линзой окуляра, которая увеличивает в 10 раз, общее возможное увеличение будет 40-кратным для сканирующей линзы, 100-кратной для маломощной линзы, 400-кратной для мощной линзы и 1000-кратной для масляной иммерсионной линзы.Большинство микроскопов являются парфокальными . Этот термин означает, что микроскоп остается в фокусе при переключении с одного объектива на другой.

Способность ясно видеть под микроскопом два предмета как отдельные объекты называется разрешением  микроскопа. Разрешение частично определяется длиной волны света, используемого для наблюдения. Видимый свет имеет длину волны около 550 нм, тогда как ультрафиолетовый свет имеет длину волны около 400 нм или меньше.Разрешение микроскопа увеличивается с уменьшением длины волны, поэтому ультрафиолетовый свет позволяет обнаруживать объекты, невидимые в видимом свете. Разрешающая способность объектива   относится к размеру наименьшего объекта, который можно увидеть с помощью этого объектива. Разрешающая способность зависит от длины волны используемого света и числовой апертуры объектива. Числовая апертура (NA)  относится к самому широкому конусу света, который может попасть в объектив; числовая апертура выгравирована на боковой стороне линзы объектива.

Чтобы пользователь мог четко видеть объекты, в линзу объектива должно попадать достаточное количество света. В современных микроскопах доступ к объективу не является проблемой для сканирующих, маломощных и мощных объективов. Однако линза с масляной иммерсией чрезвычайно узкая, и большая часть света не попадает в нее. Поэтому объект виден плохо и без разрешения. Для увеличения разрешения с помощью масляной иммерсионной линзы каплю иммерсионного масла помещают между линзой и предметным стеклом (рис. 1).Иммерсионное масло обладает такой же светопреломляющей способностью (показатель преломления), что и предметное стекло, поэтому оно удерживает свет по прямой линии, когда он проходит через предметное стекло к маслу и далее к стеклу объектива. объектив. С увеличением количества света, попадающего в объектив, увеличивается разрешение объекта, и можно наблюдать такие маленькие объекты, как бактерии. Разрешение важно и в других видах микроскопии.

Прочие световые микроскопы.  Помимо знакомого составного микроскопа, микробиологи используют другие типы микроскопов для определенных целей.Эти микроскопы позволяют рассматривать объекты, которые невозможно увидеть с помощью светового микроскопа.

Альтернативным микроскопом является темнопольный микроскоп , который используется для наблюдения за живыми спирохетами, например вызывающими сифилис. Этот микроскоп содержит специальный конденсор, который рассеивает свет и заставляет его отражаться от образца под углом. На темном фоне виден светлый объект.

Вторым альтернативным микроскопом является фазово-контрастный микроскоп .  Этот микроскоп также содержит специальные конденсоры, которые излучают свет «в противофазе» и заставляют его проходить через объект с разной скоростью. С помощью этого микроскопа можно четко увидеть живые неокрашенные организмы, а также внутренние части клеток, такие как митохондрии, лизосомы и тельца Гольджи.

Флуоресцентный микроскоп использует ультрафиолетовый свет в качестве источника света. Когда ультрафиолетовый свет попадает на объект, он возбуждает электроны объекта, и они испускают свет различных цветовых оттенков.Поскольку используется ультрафиолетовый свет, разрешение объекта увеличивается. Лабораторный метод, называемый методом флуоресцентных антител, использует флуоресцентные красители и антитела для идентификации неизвестных бактерий.

Электронная микроскопия.  Источником энергии, используемым в электронном микроскопе  , является пучок электронов. Поскольку луч имеет исключительно короткую длину волны, он попадает на большинство объектов на своем пути и значительно увеличивает разрешение микроскопа.С помощью этого прибора можно увидеть вирусы и некоторые крупные молекулы. Электроны путешествуют в вакууме, чтобы избежать контакта с отклоняющимися молекулами воздуха, а магниты фокусируют луч на объекте наблюдения. Изображение создается на мониторе и просматривается технологом.

Более традиционной формой электронного микроскопа является просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) .  Чтобы использовать этот прибор, ультратонкие срезы микроорганизмов или вирусов помещают на проволочную сетку, а затем перед просмотром окрашивают их золотом или палладием.Плотно покрытые участки образца отклоняют электронный пучок, и на изображении проявляются как темные, так и светлые участки.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)  – это электронный микроскоп более современной формы. Хотя этот микроскоп дает меньшее увеличение, чем ПЭМ, СЭМ позволяет получать трехмерные изображения микроорганизмов и других объектов. Используются целые объекты, применяется окрашивание золотом или палладием.

Разрешающая способность микроскопов — Infinity Learn

Способность оптического прибора, такого как телескоп или микроскоп, создавать отдельные изображения двух почти не связанных объектов/источников называется его разрешающей способностью.Плоскость набухает от каждого источника после прохождения через отверстие из-за характеристик дифракционной картины отверстия.

Теоретический верхний предел разрешающей способности задается наложением дифракционных картин, формируемых двумя источниками. Числовая апертура объектива микроскопа — это измерение его способности собирать свет и разрешать мелкие детали образца при работе на фиксированном расстоянии от объекта (или образца).

Наименьшая деталь, которую микроскоп может разрешить при отображении образца, называется разрешающей способностью; это определяется конструкцией прибора и свойствами света, используемого при формировании изображения.

Уровень детализации образца определяется разрешением. Он определяется разрешающей способностью микроскопа, контрастом, создаваемым микроскопом, контрастом образца и шумом детектора. Согласно теории Аббе, световой микроскоп имеет ограниченное пространственное разрешение в дальней зоне.

Латеральное разрешение составляет около 180 нм, осевое разрешение — около 500 нм. Теория Аббе о роли дифракции и интерференции в формировании изображения в оптическом микроскопе приводит к следующему обзору ключевых моментов и их следствий: во-первых, способность объектива микроскопа различать две точки используется для определения его разрешающей способности.

Чем больше расстояние между двумя различимыми точками, тем выше разрешающая способность. Во-вторых, поскольку длина волны света, используемого для освещения источника, уменьшается (более коротковолновое освещение), две точки могут быть разделены на меньшем расстоянии друг от друга.

В-третьих, по мере увеличения числовой апертуры можно разрешить две точки, расположенные ближе друг к другу. Согласно теории Аббе, это происходит из-за более высоких порядков дифрагированного света от образца, попадающего в угол сбора объекта.

Обзор

Разрешающая способность микроскопа является антиподом расстояния между двумя объектами, которые можно просто разрешить. Где n обозначает показатель преломления среды, разделяющей объект и отверстие. Следует отметить, что для достижения высокого разрешения он должен быть большим. Это называется числовой апертурой. В итоге для эффективного разрешения:

грех должен быть значительным. Для этого линза объектива находится как можно ближе к экземпляру.Необходимо использовать улучшенную среду индикатора преломления (n). Холстовые абсорбционные микроскопы используют холст для увеличения показателя преломления. Как правило, это значение ограничено значением 1,6 для использования в биологических исследованиях, чтобы соответствовать показателю преломления используемых предметных стекол. (Это уменьшает количество отражений от слайдов.) В результате числовое отверстие ограничено 1,4-1,6. В результате оптические микроскопы могут отображать только до 0,1 микрона (если посчитать). Это означает, что органеллы, инфекции и белки вообще не могут быть отображены.Использование рентгеновских лучей и гамма-валов для уменьшения длины волны. Хотя эти методы используются для исследования неорганических зарядов, природные образцы обычно повреждаются рентгеновскими лучами и поэтому не изучаются.

Разрешающая способность микроскопов

Способность микроскопа формировать отдельные изображения двух близко расположенных объектов, находящихся рядом с микроскопом, называется его разрешающей способностью. Разрешающая способность микроскопа равна

.

R.P.=2µsinθ/λ

Разрешающая способность светового микроскопа

Световой микроскоп — это тип микроскопа, в котором используется видимый свет и набор линз для увеличения изображений мелких объектов.Его также называют оптическим микроскопом. Существует два вида микроскопов: простые микроскопы и составные микроскопы. Разрешающая способность микроскопа зависит от его типа. Способность оптического прибора различать небольшие соседние изображения называется разрешающей способностью микроскопа. Световые микроскопы — чрезвычайно адаптируемые инструменты. Их можно использовать для исследования образцов любого размера, целых или в разрезе, живых или мертвых, влажных или сухих, горячих или холодных, неподвижных или движущихся.

Увеличение светового микроскопа. Для наблюдения за объектом обычно используются различные объективы с различным увеличением. Они позволяют поворачивать их в нужное положение и дают возможность увеличивать масштаб и видеть объект. Из-за ограниченной разрешающей способности видимого света максимальная сила увеличения световых микроскопов практически ограничена примерно 1000x. Увеличение сложного светового микроскопа является произведением увеличения окуляра (скажем, 10-кратного) и объектива (скажем, 100-кратного), что дает общее увеличение в 1000-кратное.

Определение разрешения микроскопа

Кратчайшее расстояние между двумя пятнами на образце, которые еще можно различить как два отдельных объекта, определяется как разрешающая способность оптического микроскопа. Разрешение напрямую связано с полезным увеличением микроскопа и пределом восприятия деталей образца, хотя это несколько субъективная величина в микроскопии, потому что при большом увеличении изображение может выглядеть не в фокусе, но все же разрешаться в лучшем случае с объективом и помогать. оптические компоненты.Из-за волновой природы света и дифракции, связанной с этими явлениями, разрешение объектива микроскопа определяется углом световых волн, которые могут попасть в переднюю линзу, и, таким образом, инструмент ограничен дифракцией.

Это теоретический предел, но даже теоретически совершенный объектив без ошибок изображения имеет конечное разрешение. Если детали объектива, проецируемые на плоскость промежуточного изображения, меньше, чем разрешающая способность человеческого глаза, наблюдатели упустят мелкие нюансы изображения.Если изображение увеличивается за пределы его физической разрешающей способности, возникает явление пустого увеличения.

Разрешающая способность микроскопа зависит от

Длина волны света, показатель преломления и угловая апертура являются важными факторами, определяющими разрешающую способность. Под разрешающей способностью понимается способность микроскопа различать две соседние точки как отдельные и отдельные. Разрешающая способность системы линз определяется длиной волны используемого света и числовой апертурой (NA) системы линз.

Также: Важная тема физики: модель атома Бора

Часто задаваемые вопросы

1. Что понимается под разрешающей способностью прибора?

Ответ: Способность прибора различать две точки, расположенные близко друг к другу, называется его разрешающей способностью.

2. Что такое увеличение и разрешающая способность микроскопа?

Ответ: Цель использования микроскопа — увеличить детали, чтобы можно было рассмотреть новые детали.Увеличение — это фактор, из-за которого изображение кажется увеличенным. Способность объектива отображать два соседних объекта как дискретные называется разрешающей способностью. Разрешающая способность объектива является одной из его характеристик.

3. Что такое разрешающая способность оптического прибора?

Ответ: Способность отображающего устройства разделять (т. е. видеть как отдельные) точки объекта, расположенные на малом угловом расстоянии, или способность оптического прибора разделять удаленные близко расположенные объекты на отдельные изображения, называется разрешающей способностью.

 

Почтовая навигация

.

Станьте первым комментатором

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены. Интернет-Магазин Санкт-Петербург (СПБ)