人眼、光学显微镜以及电子显微镜成像原理、分辨率及其影响因素.pdfVIP

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

人眼、光学显微镜以及电子显微镜成像原理、分辨率及其影响因素

文章主要从人眼成像原理入手，逐步介绍光学显微镜以及电子显微镜的成像

原理、分辨率和分辨率的影响因素。分三部分作简要说明。

一人眼成像

1、人眼结构

人眼成像原理图如下，所取的距离为250米，则人眼成像见下图1：

图1人眼结构原理图

2、成像原理

自然界各种物体在光线的照射下，不同颜色可以反射出明暗不同的光线，这

些光线透过角膜、晶状体、玻璃体的折射，眼球中的角膜和晶状体的共同作用，

相当于一个“凸透镜”，在视网膜上形成倒立、缩小的实像，构成光刺激。视网

膜上的感光细胞（圆锥和杆状细胞）受光的刺激后，经过一系列的物理化学变化，

转换成神经冲动，由视神经传入大脑层的视觉中枢，然后我们就能看见物体了,

经过大脑皮层的综合分析，产生视觉，人就看清了正立的立体像。

人的眼睛是个复杂的成像系统，而人的大脑像CPU处理这些图像，让人能

在视觉上感知到图像。人眼成像最主要的是晶状体和视网膜。晶状体调整眼睛的

焦距是光束集中到富有视锥细胞和视柱细胞的视网膜上，在进行光电（生物电）

变化，由视觉神经把信号传至大脑生成图像。人类的目标就是能制造出能过可以

和眼睛相媲美的视觉系统，这是机器智能化的关键部分。

人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

3、分辨率

说及人眼分辨率首先需要知道如下几个概念：

（1）视角：观看物体时，人眼对该物体所张的角度。

（2）分辨角：人眼的分辨角：指刚能看出两黑点时，两黑点对人眼的张角。

（3）分辨力：人眼分辨图像细节的能力称为分辨力，可用分辨角来衡量，分辨

角的倒数为分辨力。它也反映了人眼的视力。分辨力还与照度及景物相对对比度

有关。

人眼分辨率指的是人眼能够分辨两个相邻的点或者线的能力，通常以刚能被

分开的两点或两线与眼睛瞳孔中心所成的张角表示。其最小分辨的距离在0.2mm

左右。要观察和分析更小的距离时，就必须借助于专门仪器。观看物体时，能清

晰看清视场区域对应的分辨率为2169×1213。再算上上下左右比较模糊的区域，

最后的分辨率在6000×4000。

4、分辨率影响因素

分辨率的大小由视网膜分辨影像能力的大小来判定,具体是由眼的屈光介质

决定如角膜、晶体、玻璃体等，如果屈光介质变得混浊或存在不正即近视、远视、

散光等时,即使视网膜功能良好，也会看不清。

二光学显微镜

1、成像原理图

图2光学显微镜成像原理图

2、成像原理

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古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合，它以人眼作为接收

器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置，以感光胶片作为可以记录

和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显

微镜的接收器，配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。

表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像，光

学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学

显微镜通常采用两级放大，分别由物镜和目镜完成。被观察物体位于物镜的前方，

被物镜作第一级放大后成一倒立的实象，然后此实像再被目镜作第二级放大，成

一虚象，人眼看到的就是虚像。而显微镜的总放大倍率就是物镜放大倍率和目镜