上一帖《關(guān)于微型投影光機(jī)
照明光路設(shè)計(jì)—DLP平臺(tái)》,有幾位“道友”提出“復(fù)眼工作原理”的探討訴求:
+-!E%$ P1-eDHYw 我在帖子里有大概介紹:
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K;RH,o1 ,|]JaZq 先不扯淡,直接上圖:
jW'YQrj{<Y ——在了解復(fù)眼工作原理之前,我們要先弄清楚臨界照明和柯拉照明的原理:
L^sjV/\oW $H)^o!
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4VJUu`[ 5RP kAC 一、總述和對比:
9ddrtJ] p%Z:SZZ A.臨界照明(Critical illumination):
光源經(jīng)過聚光鏡后,直接
成像在物平面上。
%j7b0pb q)k:pQ 若忽略光能的損失,則光源像的亮度與光源本身相同,因此,這種方法相當(dāng)于在物平面上放置光源。顯然,在臨界照明中,如果光源表面亮度不均勻,或明顯地表現(xiàn)出細(xì)小的結(jié)構(gòu),如燈絲等,那么就要嚴(yán)重影響顯微鏡觀察效果,這是臨界照明的缺點(diǎn)。其補(bǔ)救的方法是在光源的前方放置乳白和吸熱濾色片,使照明變得較為均勻和避免光源的長時(shí)間的照射而損傷被檢物體。用透射光照明時(shí),
物鏡成像
光束的孔徑角,被聚光鏡像方光束的孔徑角所決定,為使物鏡的數(shù)值孔徑得到充分利用,聚光鏡應(yīng)有與物鏡相同或稍大的數(shù)值孔徑。
= s&Rk~2b/ G*CPj^O B.柯拉照明(Kohler illumination):不直接把光源成像在物面,而是把被光源均勻照明了的輔助聚光鏡(也稱為柯拉鏡)成像在物面上。
I^y<W%Et :$WO"HfMSn 柯拉照明可以簡單理解為在臨界照明的基礎(chǔ)上,在光源鏡片和聚光鏡之間加一組輔助聚光鏡,取而代之的不是直接把光源成像在物面上,而是將輔助聚光鏡成像在物面上。所以這樣方法可以解決臨界照明中物面光照度不均勻的缺點(diǎn),使物面得到均勻的照明
|[*Bn3E: $h#sb4ek 二、詳解(以下文字來自百度百科,無修改)
{X!OK3e E/zf9\ A.臨界照明:
mO>L]<O 5C Dk5B_ 臨界照明是指一類適用于小投影物的聚光
系統(tǒng),聚光鏡將光源的像成在投影物上或它的附近,這種照明稱為臨界照明。電影放映機(jī)、幻燈機(jī)、印像放大機(jī),都采用臨界照明。其優(yōu)點(diǎn)是光能利用率高,但不易得到均勻照明。原因是光源的燈絲像與被檢物體的平面重合,這樣就造成被檢物體的照明呈現(xiàn)出不均勻性,在有燈絲的部分則明亮;無燈絲的部分則暗淡,不僅影響成像的質(zhì)量,更不適合顯微照相,這是臨界照明的主要缺陷。其補(bǔ)救的方法是在光源的前方放置乳白和吸熱濾色片,使照明變得較為均勻和避免光源的長時(shí)間的照射而損傷被檢物體。
IVR%H_uz &$MC!iMh B.柯拉照明:
Cr.YSWg)4 (\AN0_ 柯拉照明臨界照明中物面光照度不均勻的缺點(diǎn),在柯拉照明中可以消除。在光源1與聚光鏡5之間加一輔助聚光鏡2,如圖6所示。可見,由于不是直接把光源,而是把被光源均勻照明了的輔助聚光鏡2(也稱為柯拉鏡)成像在標(biāo)本6上,所以物鏡的視場(標(biāo)本)得到均勻的照明。
N,(! 9wvlR6z;u 在顯微鏡中,要獲得高質(zhì)量的成像質(zhì)量及良好的攝影質(zhì)量,標(biāo)本的照明是一個(gè)非常重要的因素。柯拉照明方式是在1893年時(shí)由卡爾.蔡斯公司的奧格斯特.柯拉作為一種最佳的標(biāo)本照明方法首次推出。
/I%z7f91O 由于柯拉照明可產(chǎn)生均勻明亮,無眩光的標(biāo)本照明,使顯微鏡在使用中發(fā)揮最大的潛能,現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室顯微鏡的制造商們均推薦采用該項(xiàng)技術(shù)。
kBo:)Vej4 在顯微鏡廠家所設(shè)計(jì)的現(xiàn)代顯微鏡中,集光鏡及其它的
光學(xué)元件均安置在顯微鏡的底座中,這些光學(xué)元件將燈絲放大,成像并投射到載物臺(tái)下聚光鏡的孔徑光欄處。打開或關(guān)閉聚光鏡的孔徑光欄,可控制由聚光鏡發(fā)出,從所有方向到達(dá)標(biāo)本
光線的角度。因?yàn)楣庠床⒉怀上裼跇?biāo)本所在的平面上,標(biāo)本所在平面上的光線實(shí)質(zhì)上是均勻的,不會(huì)因聚光鏡上的灰塵或其它缺陷使照明狀態(tài)變壞。打開或關(guān)閉聚光鏡的孔徑光欄,可控制到達(dá)標(biāo)本的光錐角度。
NAR6q{c 聚光鏡孔徑光欄的設(shè)置,以及物鏡的孔徑大小,共同決定了顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)值孔徑。當(dāng)聚光鏡的孔徑光欄打開,顯微鏡的數(shù)值孔徑就增加,分辨率也就提高,透過的光線也增加。透過并照亮標(biāo)本的平行光在物鏡的后焦平面上會(huì)聚。在此處,也可看見可變孔徑光欄及燈源的成像。
~t6q-P 圖1所示的光路分別為標(biāo)本照明光束和成像光束的光路示意圖。此圖所繪的并不是實(shí)際光路,但方便于分析討論。圖1(a)所示為照明光束在載物臺(tái)下聚光鏡孔徑光欄平面,
5n@YNaoIb 物鏡后焦平面及目鏡眼點(diǎn)(也稱之為Ramsden斑)處會(huì)聚而形成燈絲像的光路圖。這些同時(shí)成像的平面又稱之為共軛面。對實(shí)施柯拉照明來說,十分重要。在光路中,一個(gè)物體會(huì)聚于一個(gè)平面上,它也同時(shí)會(huì)聚在另一個(gè)共軛面上。在圖示的光路中(成像光路及照明光路)各有四個(gè)面組成一組共軛面組。
J&xZN8jW 圖1(a)所示的柯拉照明的照明光路有如下的面燈絲。聚光鏡孔徑光欄(聚光鏡的前焦平面)。物鏡的后焦平面。目鏡的眼點(diǎn)(也稱Ramsden斑)。大約離目鏡后鏡片半英寸處(1厘米)。觀察時(shí),觀察者的眼睛應(yīng)放在此處。柯拉照明的成像光束光路中的共軛面包括:視場光欄。調(diào)好焦的標(biāo)本。中間像面(即目鏡上的固定光欄面)。眼的視網(wǎng)膜或照相機(jī)的膠片。顯微鏡光路中常常由于灰塵、纖維及光學(xué)元件缺陷等引起視場不干凈。
Yuvi{ 0 了解共軛焦平面對解決這類問題十分有用。如果此類毛病在視場中很清晰,這些東西應(yīng)該位于這些成像共軛面上或在其附近。這些部位包括顯微鏡的出光孔處的玻璃零件、標(biāo)本、目鏡上的分劃及目鏡的下面一塊
透鏡。如果這些污物在視場中成像模糊,它們一般位于照明共軛面的零件附近。可懷疑的部位就是聚光鏡的前透鏡(此處灰塵及污物容易堆積),目鏡外露的鏡片(容易被眼睫毛污染),物鏡的前片(容易產(chǎn)生手印)。
7r:h_r- 圖2所示為顯微鏡照明光路的典型設(shè)置。圖中,燈箱(照明源)設(shè)置在底座上,光線透過一些透鏡后經(jīng)底座上的反射鏡反射通過載物臺(tái)下聚光鏡。光源對于顯微鏡的光軸可以是自調(diào)中的或者是可以調(diào)中的。由鹵鎢燈發(fā)出的光線首先通過位于燈箱附近的集光鏡,然后通使光線產(chǎn)生散射。這樣可使視場的照度均勻。在實(shí)際光路中,移掉這塊散射玻片時(shí),燈絲應(yīng)成像于載物臺(tái)下聚光鏡的前焦平面上。集光鏡應(yīng)與光源燈絲的尺寸準(zhǔn)確匹配,確保燈絲像以正確的尺寸投射到聚光鏡的孔徑光欄上。正確的柯拉照明,燈絲應(yīng)能完全充滿聚光鏡的孔徑光欄
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