1、 人眼的生理結(jié)構(gòu)人眼的生理結(jié)構(gòu) 人眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)人眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約眼簡(jiǎn)約眼 人眼相當(dāng)于照相機(jī)人眼相當(dāng)于照相機(jī)第1頁(yè)/共94頁(yè)第2頁(yè)/共94頁(yè)眼睛簡(jiǎn)化成一個(gè)折射球面的模型，即簡(jiǎn)約眼眼睛簡(jiǎn)化成一個(gè)折射球面的模型，即簡(jiǎn)約眼 折射面的曲率半徑折射面的曲率半徑像方介質(zhì)的折射率像方介質(zhì)的折射率網(wǎng)膜的曲率半徑網(wǎng)膜的曲率半徑物方焦距物方焦距像方焦距像方焦距光焦度光焦度5.56mm1.3339.7 mm-16.70mm22.26 mm59.88D簡(jiǎn)約眼簡(jiǎn)約眼第3頁(yè)/共94頁(yè)簡(jiǎn)約眼簡(jiǎn)約眼n=1.33n=1.0R =5.56R =9.7第4頁(yè)/共94頁(yè)人眼與照相機(jī)人眼與照相機(jī)眼睛如同一只自動(dòng)變焦和自動(dòng)改變光圈眼睛如同

2、一只自動(dòng)變焦和自動(dòng)改變光圈大小的照相機(jī)。從光學(xué)角度看，眼睛中三個(gè)大小的照相機(jī)。從光學(xué)角度看，眼睛中三個(gè)最重要的部分是水晶體、瞳孔和網(wǎng)膜，它們最重要的部分是水晶體、瞳孔和網(wǎng)膜，它們分別對(duì)應(yīng)與照相機(jī)中的鏡頭、光闌和底片。分別對(duì)應(yīng)與照相機(jī)中的鏡頭、光闌和底片。第5頁(yè)/共94頁(yè)8.2 人眼的調(diào)節(jié)人眼的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)：眼睛通過(guò)睫狀肌作用改變光焦度的大小眼睛通過(guò)睫狀肌作用改變光焦度的大小 以看清不同距離物體的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)節(jié)。以看清不同距離物體的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)點(diǎn)：遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)稱(chēng)為遠(yuǎn)點(diǎn)，用眼睛能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)稱(chēng)為遠(yuǎn)點(diǎn)，用R R表示表示近點(diǎn)近點(diǎn)：眼睛能看清的最近點(diǎn)稱(chēng)為近點(diǎn)，用：眼睛能看清的最近點(diǎn)稱(chēng)為近

3、點(diǎn)，用P P表示表示調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)范圍：調(diào)節(jié)范圍：調(diào)節(jié)范圍A A表示為遠(yuǎn)點(diǎn)距和近點(diǎn)距的倒數(shù)之差表示為遠(yuǎn)點(diǎn)距和近點(diǎn)距的倒數(shù)之差 A、R、P的單位是屈光度的單位是屈光度（D）。 第6頁(yè)/共94頁(yè)眼睛在不同年齡時(shí)的調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)范圍眼睛在不同年齡時(shí)的調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)范圍年 齡1020304050607080近點(diǎn)距(cm)-7-10-14-22-40-200100 40遠(yuǎn)點(diǎn)距（cm)2008040A=R-P(屈光度)141074.52.510.250第7頁(yè)/共94頁(yè)人眼的適應(yīng)人眼的適應(yīng) 眼睛能適應(yīng)不同亮暗環(huán)境的能力稱(chēng)為適應(yīng)眼睛能適應(yīng)不同亮暗環(huán)境的能力稱(chēng)為適應(yīng)。 適應(yīng)可分為明適應(yīng)和暗適應(yīng)。前者發(fā)生在由適應(yīng)可

4、分為明適應(yīng)和暗適應(yīng)。前者發(fā)生在由暗處到亮處時(shí)，適應(yīng)時(shí)間大約幾分鐘；后者發(fā)生暗處到亮處時(shí)，適應(yīng)時(shí)間大約幾分鐘；后者發(fā)生在由亮處到暗處時(shí)，適應(yīng)時(shí)間大約在由亮處到暗處時(shí)，適應(yīng)時(shí)間大約30-6030-60分鐘分鐘。 p141，表8-3第8頁(yè)/共94頁(yè)8.3 人眼的屈光度誤差及其校正人眼的屈光度誤差及其校正 正常人眼完全放松時(shí)，眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在無(wú)限遠(yuǎn)，正常人眼完全放松時(shí)，眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在無(wú)限遠(yuǎn)，則稱(chēng)其為正常眼，反之，稱(chēng)為非正常眼。非正常則稱(chēng)其為正常眼，反之，稱(chēng)為非正常眼。非正常眼主要有以下三種類(lèi)型：眼主要有以下三種類(lèi)型： 近視眼近視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)距為負(fù)值，有限遠(yuǎn)：遠(yuǎn)點(diǎn)距為負(fù)值，有限遠(yuǎn) 遠(yuǎn)視眼遠(yuǎn)視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)距為正值，有限

5、遠(yuǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)距為正值，有限遠(yuǎn) 散光眼散光眼： 兩個(gè)垂直子午面的遠(yuǎn)點(diǎn)距不同兩個(gè)垂直子午面的遠(yuǎn)點(diǎn)距不同第9頁(yè)/共94頁(yè)近視眼近視眼 -r第10頁(yè)/共94頁(yè)遠(yuǎn)視眼遠(yuǎn)視眼： r第11頁(yè)/共94頁(yè)散光眼散光眼 -r-r第一子午面第二子午面第12頁(yè)/共94頁(yè)8.4 人眼的分辨力 明視距離明視距離：人眼在近距離工作時(shí)的通常距離：人眼在近距離工作時(shí)的通常距離 250 250 MM.MM. 分辨力分辨力：眼睛能分辯兩個(gè)很靠近的點(diǎn)的能力稱(chēng)為眼：眼睛能分辯兩個(gè)很靠近的點(diǎn)的能力稱(chēng)為眼睛的分辨率。睛的分辨率。 最小分辨角：最小分辨角：能夠分辯的最近兩點(diǎn)對(duì)眼睛的張角稱(chēng)能夠分辯的最近兩點(diǎn)對(duì)眼睛的張角稱(chēng)為眼睛的最小分辯角：為眼睛的

6、最小分辯角：6060秒秒 最小分辨距離：最小分辨距離：在明視距離處（在明視距離處（250MM250MM）最小分辨）最小分辨角對(duì)應(yīng)的線(xiàn)量：角對(duì)應(yīng)的線(xiàn)量：0.0725MM0.0725MM。第13頁(yè)/共94頁(yè)人眼的瞄準(zhǔn)精度人眼的瞄準(zhǔn)精度 人眼認(rèn)為標(biāo)志對(duì)目標(biāo)重合而實(shí)際未重合的人眼認(rèn)為標(biāo)志對(duì)目標(biāo)重合而實(shí)際未重合的最大誤差最大誤差 。 瞄準(zhǔn)精度與分辨力成正比，但不等于分辨瞄準(zhǔn)精度與分辨力成正比，但不等于分辨力。力。K與對(duì)準(zhǔn)方式有關(guān)：與對(duì)準(zhǔn)方式有關(guān)：p143 表表8-4第14頁(yè)/共94頁(yè)分辯力和瞄準(zhǔn)精度分辯力和瞄準(zhǔn)精度 兩個(gè)不同的概念兩個(gè)不同的概念 分辨力是對(duì)分辨力是對(duì)靜止靜止的兩個(gè)點(diǎn)的分辨能力的兩個(gè)點(diǎn)的分

7、辨能力 瞄準(zhǔn)精度是對(duì)兩個(gè)瞄準(zhǔn)精度是對(duì)兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)重合的判斷。點(diǎn)重合的判斷。 兩個(gè)概念又是相互聯(lián)系的，高的瞄準(zhǔn)精度不僅取兩個(gè)概念又是相互聯(lián)系的，高的瞄準(zhǔn)精度不僅取決于高的分辯力，同時(shí)也取決合適的瞄準(zhǔn)方式。決于高的分辯力，同時(shí)也取決合適的瞄準(zhǔn)方式。 第15頁(yè)/共94頁(yè)8.5 雙眼的立體視覺(jué)第16頁(yè)/共94頁(yè)第17頁(yè)/共94頁(yè)第18頁(yè)/共94頁(yè)第19頁(yè)/共94頁(yè)8.2 放大鏡放大鏡放大鏡概述放大鏡概述放大鏡的工作原理放大鏡的工作原理放大鏡的視放大率放大鏡的視放大率放大鏡的光束限制放大鏡的光束限制放大鏡用作目鏡放大鏡用作目鏡第20頁(yè)/共94頁(yè) 放大鏡又稱(chēng)助視鏡，放大鏡又稱(chēng)助視鏡，當(dāng)被觀察物體

8、的細(xì)節(jié)對(duì)當(dāng)被觀察物體的細(xì)節(jié)對(duì)眼睛的張角小于最小分辯角（眼睛的張角小于最小分辯角（1 1）時(shí)，眼睛）時(shí)，眼睛便無(wú)法分辯其細(xì)節(jié)，只能借助于目視光學(xué)儀便無(wú)法分辯其細(xì)節(jié)，只能借助于目視光學(xué)儀器將其放大后再去觀察。由此引入器將其放大后再去觀察。由此引入視覺(jué)放大率。第21頁(yè)/共94頁(yè)第22頁(yè)/共94頁(yè) 定義：通過(guò)目視光學(xué)儀器觀察物體時(shí)，其像通過(guò)目視光學(xué)儀器觀察物體時(shí)，其像對(duì)眼睛張角的正切與直接看物體時(shí)物體對(duì)眼對(duì)眼睛張角的正切與直接看物體時(shí)物體對(duì)眼睛張角的正切之比睛張角的正切之比 視放大率是一種主觀放大率，不同于前面介視放大率是一種主觀放大率，不同于前面介紹的三種客觀放大率。紹的三種客觀放大率。第23頁(yè)/共

9、94頁(yè)放大鏡的視放大率放大鏡的視放大率 當(dāng)人眼直接觀察物體時(shí)當(dāng)人眼直接觀察物體時(shí) 當(dāng)人眼通過(guò)放大鏡觀察物體時(shí)當(dāng)人眼通過(guò)放大鏡觀察物體時(shí) 視放大率視放大率通常D=250mm第24頁(yè)/共94頁(yè)一般有：一般有：當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)（標(biāo)稱(chēng)放大率）（眼睛緊貼放大鏡）第25頁(yè)/共94頁(yè) 放大鏡與人眼組合成一個(gè)組合系統(tǒng)放大鏡與人眼組合成一個(gè)組合系統(tǒng) 孔徑光闌：人眼瞳孔孔徑光闌：人眼瞳孔 視場(chǎng)光闌：放大鏡視場(chǎng)光闌：放大鏡 視場(chǎng)光闌與物（像面）不重合，必產(chǎn)生漸暈視場(chǎng)光闌與物（像面）不重合，必產(chǎn)生漸暈第26頁(yè)/共94頁(yè)放大鏡的光束限制圖放大鏡的光束限制圖A1A2A3第27頁(yè)/共94頁(yè)放大鏡的像方視場(chǎng)角放

10、大鏡的像方視場(chǎng)角K=1.0K=0.5K=0根據(jù)像方視場(chǎng)角可計(jì)算出物方視場(chǎng)的大小。根據(jù)像方視場(chǎng)角可計(jì)算出物方視場(chǎng)的大小。當(dāng)像平面在無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，當(dāng)像平面在無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，y=ftgw第28頁(yè)/共94頁(yè)第29頁(yè)/共94頁(yè)提高放大鏡放大率的可能性提高放大鏡放大率的可能性 一般說(shuō)，我們將一般說(shuō)，我們將 確定為放大鏡的確定為放大鏡的視放大率。視放大率。 放大率取決于焦距，與焦距成反比。當(dāng)單透放大率取決于焦距，與焦距成反比。當(dāng)單透鏡的焦距不能減小時(shí)，放大率受到限制，于鏡的焦距不能減小時(shí)，放大率受到限制，于是，有了顯微鏡。是，有了顯微鏡。250 f第30頁(yè)/共94頁(yè)8.3 8.3 顯微系統(tǒng)顯微系統(tǒng) 顯微系統(tǒng)的構(gòu)成顯微

11、系統(tǒng)的構(gòu)成 顯微鏡的成像原理顯微鏡的成像原理 顯微鏡的視放大率顯微鏡的視放大率 顯微鏡中的光束限制顯微鏡中的光束限制 顯微鏡的分辨力顯微鏡的分辨力 顯微鏡的有效放大率顯微鏡的有效放大率 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)第31頁(yè)/共94頁(yè) 照明系統(tǒng)成像系統(tǒng)照明系統(tǒng)成像系統(tǒng) 成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)= = 物鏡目鏡物鏡目鏡 第32頁(yè)/共94頁(yè)第33頁(yè)/共94頁(yè) 人眼直接觀察物體 人眼觀察顯微鏡的像 顯微鏡的視放大率顯目物目物目目fyfyffyfxfyfytg顯顯fDDyfytgtg第34頁(yè)/共94頁(yè)顯微鏡的視放大率（二）顯微鏡的視放大率（二） 顯微鏡為兩次放大，放大率為兩次放大的乘積顯微鏡為兩次放大，放大率為兩次放大的乘

12、積 顯微鏡實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)組合的放大鏡顯微鏡實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)組合的放大鏡 目目目目fDDyfyDyfytgtg物物ffx目目 fD第35頁(yè)/共94頁(yè)對(duì)顯微鏡成像的幾點(diǎn)分析對(duì)顯微鏡成像的幾點(diǎn)分析 物平面應(yīng)位于物鏡的物方焦點(diǎn)到兩倍焦距之間，以物平面應(yīng)位于物鏡的物方焦點(diǎn)到兩倍焦距之間，以實(shí)現(xiàn)物鏡的一級(jí)放大。實(shí)現(xiàn)物鏡的一級(jí)放大。 物平面應(yīng)位于整個(gè)顯微鏡組合物方焦點(diǎn)以?xún)?nèi)，并十物平面應(yīng)位于整個(gè)顯微鏡組合物方焦點(diǎn)以?xún)?nèi)，并十分靠近物方焦點(diǎn)處，以使得物體經(jīng)顯微鏡成像于分靠近物方焦點(diǎn)處，以使得物體經(jīng)顯微鏡成像于250MM250MM以外至以外至處。處。 顯微鏡可以通過(guò)調(diào)換不同倍率的物鏡和目鏡，方便顯微鏡可以通過(guò)調(diào)換不同

13、倍率的物鏡和目鏡，方便迅速地獲得顯微鏡的多種放大率。迅速地獲得顯微鏡的多種放大率。 顯微鏡因?yàn)橛兄虚g實(shí)像，能實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的瞄準(zhǔn)和測(cè)顯微鏡因?yàn)橛兄虚g實(shí)像，能實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的瞄準(zhǔn)和測(cè)量量。第36頁(yè)/共94頁(yè) 低倍物鏡為單組透鏡，物鏡框?yàn)榭讖焦怅@低倍物鏡為單組透鏡，物鏡框?yàn)榭讖焦怅@ 高倍物鏡為多組透鏡，后組透鏡框?yàn)榭讖焦怅@高倍物鏡為多組透鏡，后組透鏡框?yàn)榭讖焦怅@ 測(cè)量顯微鏡用物方遠(yuǎn)心光路，孔徑光闌設(shè)置在物鏡測(cè)量顯微鏡用物方遠(yuǎn)心光路，孔徑光闌設(shè)置在物鏡的像方焦平面上的像方焦平面上 孔徑光闌經(jīng)目鏡所成的像即為顯微鏡的出瞳孔徑光闌經(jīng)目鏡所成的像即為顯微鏡的出瞳，觀察觀察時(shí)，眼瞳要與出瞳重合時(shí)，眼瞳要與出瞳重合

14、。 顯微鏡的光束大小常用顯微鏡的光束大小常用NA表示表示第37頁(yè)/共94頁(yè)出瞳直徑與入射光束的大小及放大率有關(guān)出瞳直徑與入射光束的大小及放大率有關(guān)第38頁(yè)/共94頁(yè)顯微鏡的光束限制顯微鏡的光束限制視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌 顯微鏡要求無(wú)漸暈，故視場(chǎng)光闌須設(shè)置在物鏡實(shí)像平面上顯微鏡要求無(wú)漸暈，故視場(chǎng)光闌須設(shè)置在物鏡實(shí)像平面上。帶入8-24，得：第39頁(yè)/共94頁(yè)第40頁(yè)/共94頁(yè)第41頁(yè)/共94頁(yè) 顯微鏡的分辨力取決于光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光的衍射狀況。顯微鏡的分辨力取決于光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光的衍射狀況。 根據(jù)瑞利判斷，兩個(gè)相鄰像點(diǎn)之間的間隔等于艾里根據(jù)瑞利判斷，兩個(gè)相鄰像點(diǎn)之間的間隔等于艾里斑的半徑時(shí)，則能被光學(xué)系統(tǒng)分辨。

15、斑的半徑時(shí)，則能被光學(xué)系統(tǒng)分辨。 顯微鏡的分辨力用所能分辨的物方最小距離表示顯微鏡的分辨力用所能分辨的物方最小距離表示 NA：數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑 是光學(xué)系統(tǒng)的重要參數(shù)是光學(xué)系統(tǒng)的重要參數(shù)NAuna61. 0sin61. 00.61 / sin anuununsinsin第42頁(yè)/共94頁(yè)提高顯微鏡分辨力的可能性提高顯微鏡分辨力的可能性 顯微鏡的分辨力主要取決于顯微物鏡的數(shù)值孔徑顯微鏡的分辨力主要取決于顯微物鏡的數(shù)值孔徑NA 提高數(shù)值孔徑的方法是增大孔徑角，物方孔徑角提高數(shù)值孔徑的方法是增大孔徑角，物方孔徑角U最大可達(dá)最大可達(dá)6070，因此，顯微物鏡屬于大孔徑，因此，顯微物鏡屬于大孔徑系統(tǒng)。系統(tǒng)。

16、 提高數(shù)值孔徑的另一方法是提高物方空間的折射率，提高數(shù)值孔徑的另一方法是提高物方空間的折射率，“油浸物鏡油浸物鏡”便是用于這一目的。（如杉木油或二便是用于這一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），可使數(shù)值孔徑達(dá)到碘甲烷等），可使數(shù)值孔徑達(dá)到1.51.5 光學(xué)顯微鏡的極限分辨距約為光學(xué)顯微鏡的極限分辨距約為 。/3第43頁(yè)/共94頁(yè)提高顯微鏡分辨力的可能性提高顯微鏡分辨力的可能性 提高顯微鏡分辨率的另一途徑就是用電子束來(lái)代替提高顯微鏡分辨率的另一途徑就是用電子束來(lái)代替光。根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，運(yùn)動(dòng)的電子具有光。根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，運(yùn)動(dòng)的電子具有波動(dòng)性，而且速度越快，它的波動(dòng)性，而且速度越快，

17、它的“波長(zhǎng)波長(zhǎng)”就越短。就越短。 電子顯微鏡是電子顯微鏡是2020世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。由于電子世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。由于電子的速度可以加到很高，電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)的速度可以加到很高，電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)到納米級(jí)（到納米級(jí)（1010-9-9M M）。）。第44頁(yè)/共94頁(yè) 第45頁(yè)/共94頁(yè)第46頁(yè)/共94頁(yè)【例題【例題8-18-1】：如果要求讀數(shù)顯微鏡的瞄準(zhǔn)精】：如果要求讀數(shù)顯微鏡的瞄準(zhǔn)精度為度為0.001MM0.001MM，求顯微鏡的放大率。，求顯微鏡的放大率。 解： 人眼直接觀察人眼直接觀察0.001MM的物體所對(duì)應(yīng)的視角的物體所對(duì)應(yīng)的視角為為 人眼的視角分辨力為人眼的視角分辨

18、力為60，因此要求顯微鏡的視因此要求顯微鏡的視放大率為放大率為6104250001. 0etg73104606tgtgtg第47頁(yè)/共94頁(yè)分析 如果使用如果使用10的目鏡，則根據(jù)公式可以求得物鏡的的目鏡，則根據(jù)公式可以求得物鏡的放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為 由此可知，使用一個(gè)由此可知，使用一個(gè)8的顯微物鏡即能滿(mǎn)足要求。的顯微物鏡即能滿(mǎn)足要求。3 . 71073目 為了輕松觀察，可將實(shí)際放大倍率取為了輕松觀察，可將實(shí)際放大倍率取150 ，若目鏡，若目鏡放大倍率放大倍率15 ，則應(yīng)選擇物鏡，則應(yīng)選擇物鏡10 第48頁(yè)/共94頁(yè)第49頁(yè)/共94頁(yè) 臨界照明臨界照明 柯勒照明柯勒照明第50頁(yè)/共94頁(yè)臨界照

19、明（阿貝照明）臨界照明（阿貝照明） 光源光源 物面（特點(diǎn)：窗對(duì)窗）物面（特點(diǎn)：窗對(duì)窗）不均勻不均勻 優(yōu)點(diǎn)：亮度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：亮度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：照度不均勻缺點(diǎn)：照度不均勻 把光源的像成在物平面上，可使物體最大程度的接收到光源的照明。第51頁(yè)/共94頁(yè)柯勒照明柯勒照明 柯勒鏡：柯勒鏡：照明系統(tǒng)的入瞳（瞳對(duì)窗）照明系統(tǒng)的入瞳（瞳對(duì)窗） 聚光鏡：聚光鏡：把孔徑光闌成像在顯微鏡物面上，把視場(chǎng)光闌成像在顯微鏡入瞳處 物面：顯微鏡的入窗（窗對(duì)瞳）物面：顯微鏡的入窗（窗對(duì)瞳） 優(yōu)點(diǎn)：照度均勻優(yōu)點(diǎn)：照度均勻 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜兩組鏡頭構(gòu)成：第52頁(yè)/共94頁(yè)照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的匹配照明系統(tǒng)與

20、成像系統(tǒng)的匹配 照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的配合應(yīng)注意兩點(diǎn)：照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的配合應(yīng)注意兩點(diǎn)： 瞳窗要銜接，這樣既能保證物體的照明范圍又可以瞳窗要銜接，這樣既能保證物體的照明范圍又可以充分利用光能充分利用光能 照明系統(tǒng)必須提供被照物體有足夠的孔徑角，能滿(mǎn)照明系統(tǒng)必須提供被照物體有足夠的孔徑角，能滿(mǎn)足成像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，以確保成像系統(tǒng)的性能。足成像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，以確保成像系統(tǒng)的性能。 第53頁(yè)/共94頁(yè) 從對(duì)物體成像的特點(diǎn)來(lái)分，對(duì)近距離成像的光學(xué)系統(tǒng)都可以歸從對(duì)物體成像的特點(diǎn)來(lái)分，對(duì)近距離成像的光學(xué)系統(tǒng)都可以歸類(lèi)于顯微鏡，近代顯微鏡常在系統(tǒng)中加入其它鏡組，以擴(kuò)大顯類(lèi)于顯微鏡，近代顯微鏡常在系統(tǒng)中加入

21、其它鏡組，以擴(kuò)大顯微鏡的功能。微鏡的功能。第54頁(yè)/共94頁(yè)無(wú)限筒長(zhǎng)的顯微物鏡無(wú)限筒長(zhǎng)的顯微物鏡 優(yōu)點(diǎn)：物鏡和輔助物鏡之間是平行光，有利于裝配和調(diào)優(yōu)點(diǎn)：物鏡和輔助物鏡之間是平行光，有利于裝配和調(diào)整，可以在其間加入棱鏡、濾光片和偏振片，而不會(huì)引整，可以在其間加入棱鏡、濾光片和偏振片，而不會(huì)引起像點(diǎn)位置的變化及產(chǎn)生雙像、疊影等。起像點(diǎn)位置的變化及產(chǎn)生雙像、疊影等。 物鏡物鏡 輔助物鏡輔助物鏡第55頁(yè)/共94頁(yè)焦度計(jì)焦度計(jì)第56頁(yè)/共94頁(yè)激光共聚焦顯微鏡激光共聚焦顯微鏡第57頁(yè)/共94頁(yè)顯微攝影系統(tǒng)顯微攝影系統(tǒng)顯微鏡與攝影系統(tǒng)組合顯微鏡與攝影系統(tǒng)組合 攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡所成的虛像，

22、攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡所成的虛像，成像在照相底片或成像在照相底片或CCDCCD上。上。 攝影物鏡直接代替目鏡，該目鏡稱(chēng)為攝影目鏡，為攝影物鏡直接代替目鏡，該目鏡稱(chēng)為攝影目鏡，為使整個(gè)共軛物像距不致于太大，目鏡應(yīng)設(shè)計(jì)成負(fù)光使整個(gè)共軛物像距不致于太大，目鏡應(yīng)設(shè)計(jì)成負(fù)光組。組。 第58頁(yè)/共94頁(yè)數(shù)字顯微鏡數(shù)字顯微鏡 顯微物鏡的像面上，直接放置顯微物鏡的像面上，直接放置CCDCCD接收器，連接到計(jì)接收器，連接到計(jì)算機(jī)上，還可以對(duì)顯微鏡的圖像進(jìn)行測(cè)量和實(shí)時(shí)處算機(jī)上，還可以對(duì)顯微鏡的圖像進(jìn)行測(cè)量和實(shí)時(shí)處理，圖像的大小也可以通過(guò)理，圖像的大小也可以通過(guò)CCDCCD靶面上的象素面積計(jì)靶面上的象素

23、面積計(jì)算出來(lái)算出來(lái) 第59頁(yè)/共94頁(yè)習(xí)題（P.174頁(yè)第5題）100第60頁(yè)/共94頁(yè)8.4 望遠(yuǎn)系統(tǒng)望遠(yuǎn)系統(tǒng) 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成望遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的放大率望遠(yuǎn)系統(tǒng)的放大率 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類(lèi)及特點(diǎn)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類(lèi)及特點(diǎn) 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨力望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨力 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的有效放大率望遠(yuǎn)系統(tǒng)的有效放大率 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光束限制望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光束限制 望遠(yuǎn)鏡的輔助系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的輔助系統(tǒng) 目鏡目鏡第61頁(yè)/共94頁(yè) 組成：物鏡組成：物鏡+ +目鏡目鏡 特點(diǎn)：物鏡的像方焦點(diǎn)重合于目鏡的物方焦點(diǎn)。特點(diǎn)：物鏡的像方焦點(diǎn)重合于目鏡的物方焦點(diǎn)。無(wú)焦無(wú)焦系統(tǒng)系統(tǒng)改變目鏡位置可以觀察近距離物體改變目鏡位置可以觀察近距離物體第62頁(yè)

24、/共94頁(yè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類(lèi)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類(lèi) 開(kāi)普勒型開(kāi)普勒型 特點(diǎn)：目鏡焦距為正光組，有中間實(shí)像，成倒像特點(diǎn)：目鏡焦距為正光組，有中間實(shí)像，成倒像 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)長(zhǎng) 伽利略型伽利略型 特點(diǎn)：目鏡焦距為負(fù)光組，無(wú)中間實(shí)像，成正立特點(diǎn)：目鏡焦距為負(fù)光組，無(wú)中間實(shí)像，成正立像像 結(jié)構(gòu)短結(jié)構(gòu)短第63頁(yè)/共94頁(yè)開(kāi)普勒型開(kāi)普勒型伽利略型伽利略型第64頁(yè)/共94頁(yè) 人眼直接觀察時(shí)物體對(duì)人眼的張角與物體對(duì)儀器的張角人眼直接觀察時(shí)物體對(duì)人眼的張角與物體對(duì)儀器的張角相等相等 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視放大率等于儀器的角放大率望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視放大率等于儀器的角放大率 視放大率還可以表示為視放大率還可以表示為 目物fftgtgtgtg1DD

25、第65頁(yè)/共94頁(yè) 理論極限分辨角（瑞利判據(jù)）理論極限分辨角（瑞利判據(jù)） 望遠(yuǎn)鏡的分辨力取決于入瞳直徑望遠(yuǎn)鏡的分辨力取決于入瞳直徑D（MM）Dfunfa22. 1sin61. 000140/D=120/D(道威判據(jù)）第66頁(yè)/共94頁(yè)有效放大率和工作放大率有效放大率和工作放大率 有效放大率：有效放大率：是指望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨角經(jīng)放大后也恰能被是指望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨角經(jīng)放大后也恰能被人眼極限分辨角分辨的放大率，即望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨率與人眼極限分辨角分辨的放大率，即望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨率與人眼分辨率相匹配的放大率人眼分辨率相匹配的放大率。 工作放大率：工作放大率：是指滿(mǎn)足人眼極限分辨率是指滿(mǎn)足人眼極限分辨率2 23

26、 3倍時(shí)的放大倍時(shí)的放大率率. 相對(duì)孔徑：相對(duì)孔徑：D/F 。 F 為物鏡焦距， D為入瞳直徑入瞳直徑=60/=D/2.3=D第67頁(yè)/共94頁(yè)【例題】【例題】 經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡滿(mǎn)足視覺(jué)放大率，使用夾線(xiàn)瞄經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡滿(mǎn)足視覺(jué)放大率，使用夾線(xiàn)瞄準(zhǔn)形式，求望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度準(zhǔn)形式，求望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度。解：夾線(xiàn)瞄準(zhǔn)形式下眼睛的瞄準(zhǔn)精度解：夾線(xiàn)瞄準(zhǔn)形式下眼睛的瞄準(zhǔn)精度 則望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度則望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)精度01 a11001 第68頁(yè)/共94頁(yè) 孔徑光闌孔徑光闌 ：望遠(yuǎn)鏡的物鏡框就是孔徑光闌，也是：望遠(yuǎn)鏡的物鏡框就是孔徑光闌，也是入瞳，出瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)外側(cè)附近。入瞳，出瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)外側(cè)附近。 視場(chǎng)光

27、闌視場(chǎng)光闌 ：物鏡像方焦面上的分劃板是視場(chǎng)光闌，：物鏡像方焦面上的分劃板是視場(chǎng)光闌，直徑為：直徑為： 或：或：tgfyo22tgfye22第69頁(yè)/共94頁(yè)開(kāi)普勒型和伽利略型開(kāi)普勒型和伽利略型光束限制的比較光束限制的比較 孔徑光闌：孔徑光闌： 物鏡框物鏡框 眼瞳眼瞳視場(chǎng)光闌：視場(chǎng)光闌： 分劃板分劃板 物鏡框（有漸暈）物鏡框（有漸暈）漸暈光闌：漸暈光闌： 目鏡目鏡 視場(chǎng)大小視場(chǎng)大小： 0fytg )(2-2zlLDtg 類(lèi)型：類(lèi)型： 開(kāi)普勒型開(kāi)普勒型 伽利略型伽利略型第70頁(yè)/共94頁(yè) 透鏡轉(zhuǎn)像透鏡轉(zhuǎn)像 一般有兩種形式，單組正透鏡和雙組正透鏡一般有兩種形式，單組正透鏡和雙組正透鏡 棱鏡轉(zhuǎn)像棱鏡轉(zhuǎn)

28、像第71頁(yè)/共94頁(yè)透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)單透鏡組轉(zhuǎn)像單透鏡組轉(zhuǎn)像雙透鏡組轉(zhuǎn)像雙透鏡組轉(zhuǎn)像第72頁(yè)/共94頁(yè)棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)第73頁(yè)/共94頁(yè) 場(chǎng)鏡是一個(gè)正透鏡組，將其放置在物鏡的焦面上，場(chǎng)鏡是一個(gè)正透鏡組，將其放置在物鏡的焦面上，可以在不改變系統(tǒng)放大率的前提下，改變軸外光束可以在不改變系統(tǒng)放大率的前提下，改變軸外光束的走向，降低其在目鏡上的高度，或讓更多的光線(xiàn)的走向，降低其在目鏡上的高度，或讓更多的光線(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)， 場(chǎng)鏡場(chǎng)鏡物鏡物鏡目鏡目鏡第74頁(yè)/共94頁(yè)目鏡 目鏡的放大率目鏡的放大率 目鏡的孔徑與視場(chǎng)目鏡的孔徑與視場(chǎng) 目鏡的視度調(diào)節(jié)目鏡的視度調(diào)節(jié)第75頁(yè)/共94頁(yè)目鏡的

29、放大率目鏡的放大率 目鏡相當(dāng)于放大鏡目鏡相當(dāng)于放大鏡 將位于焦點(diǎn)附近的物體成像于無(wú)限遠(yuǎn)至將位于焦點(diǎn)附近的物體成像于無(wú)限遠(yuǎn)至250MM250MM處。處。目目 fD第76頁(yè)/共94頁(yè)目鏡的孔徑和視場(chǎng)目鏡的孔徑和視場(chǎng) 目鏡用反向光路來(lái)分析目鏡用反向光路來(lái)分析 入瞳即為望遠(yuǎn)系統(tǒng)的出瞳，略大于人眼的瞳孔直徑，焦距為入瞳即為望遠(yuǎn)系統(tǒng)的出瞳，略大于人眼的瞳孔直徑，焦距為25MM25MM左右。左右。 目鏡相對(duì)孔徑目鏡相對(duì)孔徑 較小，屬小孔徑系統(tǒng)較小，屬小孔徑系統(tǒng) 目鏡視場(chǎng)為目鏡視場(chǎng)為 較大，屬大視場(chǎng)系統(tǒng)較大，屬大視場(chǎng)系統(tǒng)目fD目fytg第77頁(yè)/共94頁(yè)目鏡的視度調(diào)節(jié)目鏡的視度調(diào)節(jié) 目鏡的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)不同視

30、度的人眼需要目鏡的調(diào)節(jié)是為了適應(yīng)不同視度的人眼需要 目鏡的前后調(diào)節(jié)可以讓物體的物距發(fā)生變化而獲得不同遠(yuǎn)近距離的像，與人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)距相匹配。目鏡的前后調(diào)節(jié)可以讓物體的物距發(fā)生變化而獲得不同遠(yuǎn)近距離的像，與人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)距相匹配。 目鏡的調(diào)節(jié)量目鏡的調(diào)節(jié)量)(10002mmfNxe第78頁(yè)/共94頁(yè)8.5 照相和投影系統(tǒng)照相和投影系統(tǒng) 攝影（照相）系統(tǒng)攝影（照相）系統(tǒng) 包括包括光學(xué)照相機(jī)、電視攝像機(jī)、光學(xué)照相機(jī)、電視攝像機(jī)、CCD攝像機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)等攝像機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)等 投影系統(tǒng)投影系統(tǒng) 幻燈機(jī)、書(shū)寫(xiě)投影儀、液晶投影儀、放映機(jī)等幻燈機(jī)、書(shū)寫(xiě)投影儀、液晶投影儀、放映機(jī)等第79頁(yè)/共94頁(yè) 組成組成 由攝影

31、物鏡和感光器件組成由攝影物鏡和感光器件組成 感光器件：感光器件：感光膠片、感光膠片、CCD、電子光學(xué)變像管、電子光學(xué)變像管、 電視攝像管電視攝像管 物鏡物鏡 主要參數(shù)主要參數(shù)：焦距：焦距：F ； 視場(chǎng)：視場(chǎng)： ； 相對(duì)孔徑：相對(duì)孔徑： 或光圈數(shù)：或光圈數(shù)：第80頁(yè)/共94頁(yè)攝影物鏡（一）攝影物鏡（一） 焦距焦距 焦距決定成像的大小比例焦距決定成像的大小比例 拍攝遠(yuǎn)處物體拍攝遠(yuǎn)處物體 拍攝近處物體拍攝近處物體 航攝鏡頭的焦距可達(dá)數(shù)百毫米甚至數(shù)米航攝鏡頭的焦距可達(dá)數(shù)百毫米甚至數(shù)米 第81頁(yè)/共94頁(yè)攝影物鏡（二）攝影物鏡（二） 相對(duì)孔徑相對(duì)孔徑 相對(duì)孔徑?jīng)Q定像面照度相對(duì)孔徑?jīng)Q定像面照度 中心中心

32、邊緣邊緣 光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，對(duì)應(yīng)的像平面照度依次減半。光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，對(duì)應(yīng)的像平面照度依次減半。光光圈值按公比圈值按公比 的等比級(jí)數(shù)變化的等比級(jí)數(shù)變化 F1.4 22.8 4 5.6 8 11 16 22第82頁(yè)/共94頁(yè)攝影物鏡（三）攝影物鏡（三） 視場(chǎng)視場(chǎng) 視場(chǎng)決定攝影系統(tǒng)成像的范圍，視場(chǎng)決定攝影系統(tǒng)成像的范圍，視場(chǎng)的大小由物鏡的焦距和接收器的尺寸視場(chǎng)的大小由物鏡的焦距和接收器的尺寸決定。決定。 長(zhǎng)焦距和短焦距物鏡分別稱(chēng)作遠(yuǎn)攝物鏡和廣角物鏡。普通照相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭長(zhǎng)焦距和短焦距物鏡分別稱(chēng)作遠(yuǎn)攝物鏡和廣角物鏡。普通照相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距介于兩者之間的焦距介于兩者之

33、間 fhtgxfhy第83頁(yè)/共94頁(yè)常用接收器規(guī)格常用接收器規(guī)格 名稱(chēng)名稱(chēng)長(zhǎng)長(zhǎng)寬寬（mm） 名稱(chēng)名稱(chēng)長(zhǎng)長(zhǎng)寬寬（mm）135膠片 36 24 1CCD 12.8 9.6 120膠片 60 60 2/3CCD 8.8 6.6 16mm電影膠片 10.4 7.5 1/2CCD 6.4 4.8 35mm電影膠片 22 16 1/3CCD 4.4 3.3 航攝膠片 180 180 1/4CCD 3.2 2.4 230 230 第84頁(yè)/共94頁(yè) 同一視場(chǎng)采用不同的接收器，要求的物鏡焦距也不相同。膠片的尺寸大，要求物鏡的焦距也大。CCD接收器小，鏡頭焦距也小。使用 6-15MM 鏡頭和一定大小CCD的數(shù)

34、碼相機(jī)與使用 28-72MM鏡頭的傳統(tǒng)膠卷相機(jī)的視場(chǎng)范圍可以是完全一樣的。使問(wèn)題更復(fù)雜化的是，數(shù)碼相機(jī)中使用的CCD 大小并非完全一樣。一般人使用 135MM 膠卷的相機(jī)時(shí)，很容易根據(jù)視場(chǎng)要求選擇鏡頭的類(lèi)型。為使數(shù)碼相機(jī)的此參數(shù)也容易識(shí)別，許多制造商都將CCD鏡頭的焦距用等價(jià)135MM膠片的焦距來(lái)標(biāo)稱(chēng)，稱(chēng)作等價(jià)135MM典型的值。 第85頁(yè)/共94頁(yè)普通相機(jī)與數(shù)碼相機(jī)鏡頭的等價(jià)焦距普通相機(jī)與數(shù)碼相機(jī)鏡頭的等價(jià)焦距 135mm膠片相機(jī)膠片相機(jī) 典型的數(shù)碼相機(jī)典型的數(shù)碼相機(jī) 視場(chǎng)范圍視場(chǎng)范圍 20mm 4.3mm 超廣角 2135mm 4.77.5mm 廣角 50mm 10.7mm 普通 70200mm 1443mm 遠(yuǎn)攝 第86頁(yè)/共94頁(yè)分辨力分辨力 攝影系