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，兩點之間以直線傳播，當(dāng)通過不同密度介質(zhì)的透明物體時，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，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和多個透鏡組成。依其外形的不同，可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負透鏡)兩大類。當(dāng)視場光闌設(shè)置在實像平面或中間實像平面上時，入射窗和出射窗分別與物平面和像平面重合，此時視場有明晰的邊界。 當(dāng)一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點，這個點稱"焦點"，通過交點并垂直光軸的平面，稱"焦平面"。

光學(xué)方案中又有多種光學(xué)原理，其中現(xiàn)階端常見的是：光波導(dǎo)和半反半透。目前包括Magic Leap在內(nèi)的AR頭顯大都采用光波導(dǎo)顯示技術(shù)，該技術(shù)的原理是微顯示屏向光波導(dǎo)的一側(cè)投射光線，通過全內(nèi)反射原理，光線會在光波導(dǎo)內(nèi)反射和傳播，然后從另一邊反射出來，終反射到用戶眼中。Daniel表示：一個常見的誤區(qū)是，即使是在追求大FOV的前提下，采用半反半透光學(xué)的AR眼鏡也可以比meta2的體積更小。

光波導(dǎo)的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)較小的機身體積，而劣勢則是圖像質(zhì)量存在部分問題。此外，光波導(dǎo)光學(xué)效率較低，對微顯示屏的要求也更高，現(xiàn)有光波導(dǎo)主要配合LCoS和Micro OLED微顯示屏。

而半反半透雖然比光波導(dǎo)設(shè)計起來要復(fù)雜，但原理更簡單，而且成本遠低于光波導(dǎo)方案。Daniel表示：一個常見的誤區(qū)是，即使是在追求大FOV的前提下，采用半反半透光學(xué)的AR眼鏡也可以比meta 2的體積更小。

在機器視覺系統(tǒng)中，光源的作用：

1、突出測量特征，簡化圖像處理算法。

2、克服環(huán)境光的干擾，提高圖像信噪比。

3、提高視覺系統(tǒng)的定位、測量、識別精度，以及系統(tǒng)的運行速度。

4、降低系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度。

在機器視覺系統(tǒng)中，較為常見的視覺光源一般有高頻熒光燈、光纖鹵素?zé)?、氙氣燈、LED光源。而LED光源則為常用，且在機器視覺光源領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，成為機器視覺系統(tǒng)集成的光源。具有特點：

1、發(fā)光，耗電量小，使用壽命長，工作溫度低。

2、新火種照明的LED光源安全可靠性強。

3、反應(yīng)速度快，單元體積小，綠色環(huán)保。