典型光學(xué)系統(tǒng)

1、典型光學(xué)系統(tǒng)典型光學(xué)系統(tǒng) 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)眼睛及其光學(xué)系統(tǒng) 放大鏡放大鏡 顯微系統(tǒng)顯微系統(tǒng) 望遠(yuǎn)系統(tǒng)望遠(yuǎn)系統(tǒng) 投影系統(tǒng)和照相系統(tǒng)投影系統(tǒng)和照相系統(tǒng) 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng) 1 人眼光學(xué)系統(tǒng)人眼光學(xué)系統(tǒng) 眼睛是一個(gè)完整的成像光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)又是目視光學(xué)系統(tǒng)眼睛是一個(gè)完整的成像光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)又是目視光學(xué)系統(tǒng)的接收器，可以看成是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。的接收器，可以看成是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。1 1、眼睛結(jié)構(gòu)、眼睛結(jié)構(gòu)2 2、人眼的調(diào)節(jié)和適應(yīng)、人眼的調(diào)節(jié)和適應(yīng) 3 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4 4、人眼的分辨率和瞄準(zhǔn)精度、人眼的分辨率和瞄準(zhǔn)精度5 5、雙眼的立體視覺雙眼

2、的立體視覺1.1 人眼的結(jié)構(gòu)人眼的結(jié)構(gòu) 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)簡約眼簡約眼 人眼相當(dāng)于照相機(jī)人眼相當(dāng)于照相機(jī)眼睛簡化成一個(gè)折射球面的模型，即簡約眼眼睛簡化成一個(gè)折射球面的模型，即簡約眼 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簡約眼簡約眼簡約眼簡約眼n=1.33n=1.0R =5.56R =9.7人眼與照相機(jī)人眼與照相機(jī)眼睛如同一只自動變焦和自動改變光圈大眼睛如同一只自動變焦和自動改變光

3、圈大小的照相機(jī)。從光學(xué)角度看，眼睛中三個(gè)最重小的照相機(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，它們分別對要的部分是水晶體、瞳孔和網(wǎng)膜，它們分別對應(yīng)與照相機(jī)中的鏡頭、光闌和底片。應(yīng)與照相機(jī)中的鏡頭、光闌和底片。1.2 人眼的調(diào)節(jié)人眼的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)：眼睛通過睫狀肌作用改變光焦度的大小眼睛通過睫狀肌作用改變光焦度的大小 以看清不同距離物體的過程稱為調(diào)節(jié)。以看清不同距離物體的過程稱為調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)點(diǎn)：遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)稱為遠(yuǎn)點(diǎn)，用眼睛能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)稱為遠(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)稱為近點(diǎn)，用：眼睛能看清的最近點(diǎn)稱為近點(diǎn)，用P P表示表示調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)范圍：調(diào)節(jié)

4、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）。 pRprA11111 mD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)范圍年年 齡齡1020304050607080近點(diǎn)距近點(diǎn)距(cm)-7-10-14-22-40-20010040遠(yuǎn)點(diǎn)距遠(yuǎn)點(diǎn)距（cm)2008040A=R-P(屈光度)141074.52.510.250人眼的適應(yīng)人眼的適應(yīng) 眼睛能適應(yīng)不同亮暗環(huán)境的能力稱為適應(yīng)眼睛能適應(yīng)不同亮暗環(huán)境的能力稱為適應(yīng)。 適應(yīng)可分為明適應(yīng)和暗適應(yīng)。前者發(fā)生在由暗處適應(yīng)可分為明適應(yīng)和暗適應(yīng)。前者發(fā)生在

5、由暗處到亮處時(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)間大約處到暗處時(shí)，適應(yīng)時(shí)間大約30-6030-60分鐘分鐘。 p141，表8-31.3 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)在無限遠(yuǎn)，則正常人眼完全放松時(shí)，眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)，則稱其為正常眼，反之，稱為非正常眼。非正常眼主稱其為正常眼，反之，稱為非正常眼。非正常眼主要有以下三種類型：要有以下三種類型： 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

6、午面的遠(yuǎn)點(diǎn)距不同兩個(gè)垂直子午面的遠(yuǎn)點(diǎn)距不同近視眼近視眼 -r遠(yuǎn)視眼遠(yuǎn)視眼： r散光眼散光眼 -r-r第一子午面第二子午面1.4 人眼的分辨力人眼的分辨力 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 MM.250 MM. 分辨力分辨力：眼睛能分辯兩個(gè)很靠近的點(diǎn)的能力稱為眼睛的：眼睛能分辯兩個(gè)很靠近的點(diǎn)的能力稱為眼睛的分辨率。分辨率。 最小分辨角：最小分辨角：能夠分辯的最近兩點(diǎn)對眼睛的張角稱為眼能夠分辯的最近兩點(diǎn)對眼睛的張角稱為眼睛的最小分辯角：睛的最小分辯角：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

7、分辨角對）最小分辨角對應(yīng)的線量：應(yīng)的線量：0.0725MM0.0725MM。人眼的瞄準(zhǔn)精度人眼的瞄準(zhǔn)精度 人眼認(rèn)為標(biāo)志對目標(biāo)重合而實(shí)際未重合的最人眼認(rèn)為標(biāo)志對目標(biāo)重合而實(shí)際未重合的最大誤差大誤差 。 瞄準(zhǔn)精度與分辨力成正比，但不等于分辨力。瞄準(zhǔn)精度與分辨力成正比，但不等于分辨力。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 分辨力是對分辨力是對靜止靜止的兩個(gè)點(diǎn)的分辨能力的兩個(gè)點(diǎn)的分辨能力 瞄準(zhǔn)精度是對兩個(gè)瞄準(zhǔn)精度是對兩個(gè)相對運(yùn)動相對運(yùn)動點(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)精度不僅取決兩個(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

8、合適的瞄準(zhǔn)方式。于高的分辯力，同時(shí)也取決合適的瞄準(zhǔn)方式。 1.5 雙眼的立體視覺雙眼的立體視覺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2.1 放大鏡概述放大鏡概述 放大鏡又稱助視鏡，放大鏡又稱助視鏡，當(dāng)被觀察物體的細(xì)節(jié)對眼當(dāng)被觀察物體的細(xì)節(jié)對眼睛的張角小于最小分辯角（睛的張角小于最小分辯角（1 1）時(shí)，眼睛便無）時(shí)，眼睛便無法分辯其細(xì)節(jié)，只能借助于目視光學(xué)儀器將其法分辯其細(xì)節(jié)，只能借助于目視光學(xué)儀器將其放大后再去觀察。由此引入放大后再去觀察。由此引入視覺放大率視覺放大率。2.

9、2 放大鏡的工作原理圖放大鏡的工作原理圖2.3 視覺放大率視覺放大率 定義：定義：通過目視光學(xué)儀器觀察物體時(shí)，其像對通過目視光學(xué)儀器觀察物體時(shí)，其像對眼睛張角的正切與直接看物體時(shí)物體對眼睛張眼睛張角的正切與直接看物體時(shí)物體對眼睛張角的正切之比角的正切之比 視放大率是一種主觀放大率，不同于前面介紹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。的三種客觀放大率。tgtg 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)人眼通過放大鏡觀察物體時(shí)當(dāng)人眼通過放大鏡觀察物體時(shí) 視放大率視放大率DylytgfylPlflPytgfDlPlftgtg通常通常D=250

10、mm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) l fD fDfP 0PlDfDlPlftgtg（標(biāo)稱放大率）（標(biāo)稱放大率）（眼睛緊貼放大鏡）（眼睛緊貼放大鏡）2.4 放大鏡的光束限制放大鏡的光束限制 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 視場光闌：放大鏡視場光闌：放大鏡 視場光闌與物（像面）不重合，必產(chǎn)生漸暈視場光闌與物（像面）不重合，必產(chǎn)生漸暈放大鏡的光束限制圖放大鏡的光束限制圖A1A2A3放大鏡的像方視場角放大鏡的像方視場角1()/tghaP根據(jù)像方視場角可計(jì)算出物方視場的大小。根據(jù)像方視場角可計(jì)算出物方視場的大小。提高放

11、大鏡放大率的可能性提高放大鏡放大率的可能性 一般說，我們將一般說，我們將 確定為放大鏡的視放大率。確定為放大鏡的視放大率。 放大率取決于焦距，與焦距成反比。當(dāng)單透鏡的放大率取決于焦距，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，于是，有了焦距不能減小時(shí)，放大率受到限制，于是，有了顯微鏡。顯微鏡。250 f3 3 顯微系統(tǒng)顯微系統(tǒng) 顯微系統(tǒng)的構(gòu)成顯微系統(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)3.1 顯微系統(tǒng)的構(gòu)成顯微系統(tǒng)的構(gòu)成

12、 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 3.2 顯微鏡成像系統(tǒng)工作原理顯微鏡成像系統(tǒng)工作原理顯微鏡的視放大率顯微鏡的視放大率 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顯目物目物 fDffDfDf對顯微鏡成像的幾點(diǎn)分析對顯微鏡成像的幾點(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，以實(shí)現(xiàn)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)物鏡的一級放大。物鏡的一級放大。 物平面應(yīng)位于整個(gè)顯微鏡組合物

13、方焦點(diǎn)以內(nèi)，并十分靠物平面應(yīng)位于整個(gè)顯微鏡組合物方焦點(diǎn)以內(nèi)，并十分靠近物方焦點(diǎn)處，以使得物體經(jīng)顯微鏡成像于近物方焦點(diǎn)處，以使得物體經(jīng)顯微鏡成像于250MM250MM以外以外至至處。處。 顯微鏡可以通過調(diào)換不同倍率的物鏡和目鏡，方便迅速顯微鏡可以通過調(diào)換不同倍率的物鏡和目鏡，方便迅速地獲得顯微鏡的多種放大率。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)對物體的瞄準(zhǔn)和測量顯微鏡因?yàn)橛兄虚g實(shí)像，能實(shí)現(xiàn)對物體的瞄準(zhǔn)和測量。3.3 顯微鏡的光束限制孔徑光闌顯微鏡的光束限制孔徑光闌 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?/p>

14、闌高倍物鏡為多組透鏡，后組透鏡框?yàn)榭讖焦怅@ 測量顯微鏡用物方遠(yuǎn)心光路，孔徑光闌設(shè)置在物鏡的測量顯微鏡用物方遠(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，觀察時(shí)，觀察時(shí)，眼瞳要與出瞳重合眼瞳要與出瞳重合 。 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)顯微鏡的光束限制顯微鏡的光束限制視場光闌視場光闌 顯微鏡要求無漸暈，故視場光闌須設(shè)置在物鏡實(shí)像平面上顯微鏡要求無漸暈，故視場光闌須設(shè)置在物鏡實(shí)像平面上。tgy5002帶入8-24，得

15、：3.4 顯微鏡的分辨力顯微鏡的分辨力 顯微鏡的分辨力取決于光學(xué)系統(tǒng)對光的衍射狀況。顯微鏡的分辨力取決于光學(xué)系統(tǒng)對光的衍射狀況。 根據(jù)瑞利判斷，兩個(gè)相鄰像點(diǎn)之間的間隔等于艾里斑根據(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。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

16、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最大最大可達(dá)可達(dá)6070，因此，顯微物鏡屬于大孔徑系統(tǒng)。，因此，顯微物鏡屬于大孔徑系統(tǒng)。 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。（如杉木油或二碘甲便是用于這一目的。（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

17、分辨率的另一途徑就是用電子束來代替光。提高顯微鏡分辨率的另一途徑就是用電子束來代替光。根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，運(yùn)動的電子具有波動性，根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，運(yùn)動的電子具有波動性，而且速度越快，它的而且速度越快，它的“波長波長”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。由于電子的速世紀(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)到納米級度可以加到很高，電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)到納米級（1010-9-9M M）。）。3.6 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng) 臨界照明臨界照明 柯勒照明柯勒照明臨界照明（阿貝照明）臨界照明（阿貝照明） 光源光源 物面（特點(diǎn)：

18、窗對窗）物面（特點(diǎn)：窗對窗）不均勻不均勻 優(yōu)點(diǎn)：亮度高，結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)點(diǎn)：亮度高，結(jié)構(gòu)簡單 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。柯勒照明柯勒照明 柯勒鏡：柯勒鏡：照明系統(tǒng)入瞳（瞳對窗）照明系統(tǒng)入瞳（瞳對窗） 聚光鏡：聚光鏡：把孔徑光闌成像在顯微鏡物面上，把視場光闌把孔徑光闌成像在顯微鏡物面上，把視場光闌成像在顯微鏡入瞳處成像在顯微鏡入瞳處 物面：顯微鏡的入窗（窗對瞳）物面：顯微鏡的入窗（窗對瞳） 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：照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的匹配照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的匹配 照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的配合

19、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充分瞳窗要銜接，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，能滿足成照明系統(tǒng)必須提供被照物體有足夠的孔徑角，能滿足成像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，以確保成像系統(tǒng)的性能。像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，以確保成像系統(tǒng)的性能。 3.7 顯微鏡應(yīng)用的拓展顯微鏡應(yīng)用的拓展 從對物體成像的特點(diǎn)來分，對近距離成像的光從對物體成像的特點(diǎn)來分，對近距離成像的光學(xué)系統(tǒng)都可以歸類于顯微鏡，近代顯微鏡常在學(xué)系統(tǒng)都可以歸類于顯微鏡，近代顯微鏡常在系統(tǒng)中加入其它鏡組，以擴(kuò)大顯微鏡的功能。系統(tǒng)中加入其它鏡

20、組，以擴(kuò)大顯微鏡的功能。無限筒長的顯微物鏡無限筒長的顯微物鏡 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)整，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，而不會引起像點(diǎn)位可以在其間加入棱鏡、濾光片和偏振片，而不會引起像點(diǎn)位置的變化及產(chǎn)生雙像、疊影等。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12ffyy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，成攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡所成的虛像，成像在照相底片或像在照相底片或CCDCCD上。上。 攝影物鏡直接代替目鏡，

21、該目鏡稱為攝影目鏡，為使整攝影物鏡直接代替目鏡，該目鏡稱為攝影目鏡，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)光組。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。 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)算接收器，連接到計(jì)算機(jī)上，還可以對顯微鏡的圖像進(jìn)行測量和實(shí)時(shí)處理，圖機(jī)上，還可以對顯微鏡的圖像進(jìn)行測量和實(shí)時(shí)處理，圖像的大小也可以通過像的大小也可以通過CCDCCD靶面上的象素面積計(jì)算出來靶面上的象素面積計(jì)算出來 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)的分類及特點(diǎn)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類

22、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8.4.1 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成及工作原理望遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成及工作原理 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)。無焦系統(tǒng)無焦系統(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4.1望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分類 開普勒型開普勒型 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)長結(jié)構(gòu)長 伽利略型伽利略型 特點(diǎn)：

23、目鏡焦距為負(fù)光組，無中間實(shí)像，成正立像特點(diǎn)：目鏡焦距為負(fù)光組，無中間實(shí)像，成正立像 結(jié)構(gòu)短結(jié)構(gòu)短開普勒型開普勒型伽利略型伽利略型4.2 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視覺放大率望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視覺放大率 人眼直接觀察時(shí)物體對人眼的張角與物體對儀器的張角相等人眼直接觀察時(shí)物體對人眼的張角與物體對儀器的張角相等 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fftgtgtgtg1DD4.3 望遠(yuǎn)鏡的分辨力望遠(yuǎn)鏡的分辨力 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）Dfunfa

24、22. 1sin61. 000140/D=120/D(道威判據(jù)）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)放大后也恰能被人是指望遠(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分辨率相匹配的放大率。 工作放大率：工作放大率：是指滿足人眼極限分辨率是指滿足人眼極限分辨率2 23 3倍時(shí)的放大率倍時(shí)的放大率. 相對孔徑：相對孔徑：D/F 。 F 為物鏡焦距，為物鏡焦距， D為為入瞳直徑入瞳直徑=60/=D/2.3=D4.4 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光束限制望遠(yuǎn)

25、系統(tǒng)的光束限制 孔徑光闌孔徑光闌 ：望遠(yuǎn)鏡的物鏡框就是孔徑光闌，也是入瞳，：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。出瞳位于目鏡像方焦點(diǎn)外側(cè)附近。 視場光闌視場光闌 ：物鏡像方焦面上的分劃板是視場光闌，直：物鏡像方焦面上的分劃板是視場光闌，直徑為：徑為： 或：或：tgfyo22tgfye22開普勒型和伽利略型開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 眼瞳眼瞳視場光闌：視場光闌： 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 視場大小視場大?。?0fytg )(2-2zlLDtg 類型：類型：

26、開普勒型開普勒型 伽利略型伽利略型4.5 望遠(yuǎn)鏡中的輔助系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡中的輔助系統(tǒng)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)轉(zhuǎn)像系統(tǒng) 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)像透鏡轉(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)像棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)棱鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)4.6 望遠(yuǎn)鏡中的輔助系統(tǒng)場鏡望遠(yuǎn)鏡中的輔助系統(tǒng)場鏡 場鏡是一個(gè)正透鏡組，將其放置在物鏡的焦面上，可以場鏡是一個(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，改變軸外光束的走向，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，或讓更多的光線通過系統(tǒng)，降低

27、其在目鏡上的高度，或讓更多的光線通過系統(tǒng)， 場鏡場鏡物鏡物鏡目鏡目鏡目鏡 目鏡的放大率目鏡的放大率 目鏡的孔徑與視場目鏡的孔徑與視場 目鏡的視度調(diào)節(jié)目鏡的視度調(diào)節(jié)目鏡的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限遠(yuǎn)至將位于焦點(diǎn)附近的物體成像于無限遠(yuǎn)至250MM250MM處。處。目目 fD目鏡的孔徑和視場目鏡的孔徑和視場 目鏡用反向光路來分析目鏡用反向光路來分析 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。 目鏡相對孔徑目鏡相對孔徑 較小，屬小孔徑系統(tǒng)較小，屬小孔徑系統(tǒng)

28、 目鏡視場為目鏡視場為 較大，屬大視場系統(tǒng)較大，屬大視場系統(tǒng)目fD目fytg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。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)(10002mmfNxe5 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)

29、、書寫投影儀、液晶投影儀、放映機(jī)等幻燈機(jī)、書寫投影儀、液晶投影儀、放映機(jī)等5.1 照相系統(tǒng)照相系統(tǒng) 組成組成 由攝影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：視場： ； 相對孔徑：相對孔徑： 或光圈數(shù)：或光圈數(shù)： fDADfF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 yf

30、tg /yyyfx攝影物鏡（二）攝影物鏡（二） 相對孔徑相對孔徑 相對孔徑?jīng)Q定像面照度相對孔徑?jīng)Q定像面照度 中心中心 邊緣邊緣 光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，對應(yīng)的像平面照度依次光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，對應(yīng)的像平面照度依次減半。減半。光圈值按公比光圈值按公比 的等比級數(shù)變化的等比級數(shù)變化 2214DELf4cosMEE2 F1.4 22.8 4 5.6 8 11 16 22攝影物鏡（三）攝影物鏡（三） 視場視場 視場決定攝影系統(tǒng)成像的范圍，視場決定攝影系統(tǒng)成像的范圍，視場的大小由物鏡的焦距和接收視場的大小由物鏡的焦距和接收器的尺寸決定。器的尺寸決定。 長焦距和短焦距物鏡分別稱作遠(yuǎn)

31、攝物鏡和廣角物鏡。普通照相機(jī)長焦距和短焦距物鏡分別稱作遠(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標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距介于兩者之間 fhtgxfhy常用接收器規(guī)格常用接收器規(guī)格 名稱名稱長長寬寬（mm） 名稱名稱長長寬寬（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 同一視場采用不同的接收器，要求的物鏡焦距也不相同。膠同一視場采用不同的接收器，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。片的尺寸大，要求物鏡的焦距也大。CCD接收器小，鏡頭焦接收器小，鏡頭焦距也小。使用距也小。使用 6-15MM 鏡頭和一定大小鏡頭和一定大小CCD的數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼相機(jī)與使用與使用 28-72MM鏡頭