顯微鏡的光學(xué)原理

1、折射和折射率

光線在均勻的各向同性介質(zhì)中，兩點(diǎn)之間以直線傳播，當(dāng)通過不同密度介質(zhì)的透明物體時(shí)，則發(fā)生折射現(xiàn)像，這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同造成的。當(dāng)與透明物面不垂直的光線由空氣射入透明物體時(shí)，光線在其介面改變了方向，并和法線構(gòu)成折射角。

2、透鏡的性能

透鏡是組成顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本的光學(xué)元件，物鏡、目鏡及聚光鏡等部件均由單個(gè)和多個(gè)透鏡組成。依其外形的不同，可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負(fù)透鏡)兩大類。 當(dāng)一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱"焦點(diǎn)"，通過交點(diǎn)并垂直光軸的平面，稱"焦平面"。

影響成像的關(guān)鍵因素

由于客觀條件，任何光學(xué)系統(tǒng)都不能生成理論上理想的像，各種像差的存在影響了成像質(zhì)量。

色差

色差是透鏡成像的一個(gè)嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。光學(xué)系統(tǒng)的功能就是消色差。 色差一般有位置色差，放大率色差，位置色差使像在任何位置觀察都帶有或暈環(huán)，使像模糊不清，而放大率色差使像帶有彩色邊緣。

球差 

球差是軸上點(diǎn)的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個(gè)點(diǎn)成像后，形成一個(gè)中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑，從而影響成像質(zhì)量。 球差的矯正常利用透鏡組合來消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來給予消除。

好的光學(xué)系統(tǒng)能夠改善整個(gè)視覺系統(tǒng)的分辨率，簡(jiǎn)化軟件的運(yùn)算量，提高視覺系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性；不合理的光學(xué)習(xí)太，容易引起很多問題：

1、曝光過度則隱藏許多重要特征信息。

2、陰影會(huì)引起邊緣、位置的誤檢。

3、信噪比過低、均勻性不好，則導(dǎo)致圖像閾值分割困難，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降等。

視覺項(xiàng)目中，如何才能選擇到的打光方案呢？這個(gè)過程中，我們需要考慮很多方面的因素，比如光的方向、光源的大小、形狀、安裝空間要求，光的強(qiáng)度、偏振、光線均勻度、漫射光還是平行光、目標(biāo)的背景等，使用光源的顏色、色溫、目標(biāo)大小、工作距離、發(fā)射角度、發(fā)光器件等也是需要考慮的因素。

 長(zhǎng)焦距、電動(dòng)變焦鏡頭適應(yīng)了對(duì)遠(yuǎn)距離、大范圍室外監(jiān)控的需要。為應(yīng)對(duì)海岸、港口、河道、森林、陰雨霧霾等各種惡劣環(huán)境的監(jiān)控，隨著視頻監(jiān)控的深入應(yīng)用，相關(guān)鏡頭技術(shù)獲得了升級(jí)，光學(xué)變焦、大倍率、大廣角、小型輕量化等技術(shù)廣泛使用，其使用的空間光學(xué)系統(tǒng)正向著大口徑、長(zhǎng)焦距、大視場(chǎng)、多光譜、高測(cè)量精度、輕量化等方向發(fā)展。