【正文】 因此，普通攝影物鏡倒置使用時(shí)，均可用作為投影系統(tǒng)。 視場角 39。ES? ? （ 865） 通過選擇光源和投影系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)來保證光通量 。例如，圖片投影儀要求有較強(qiáng)的照明，而測量投影儀則要求像面無畸變，兩者都要求在像面上有足夠的亮度。透鏡組 2可沿光軸做等速的往返運(yùn)動，當(dāng)透鏡組 2移動時(shí)，物鏡的焦距也在變化，物體通過透鏡組 1和 2所形成的像隨之沿光軸移動。焦距變化是通過一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的軸向移動、改變光組間隔來實(shí)現(xiàn)的。但其機(jī)械筒長 L小于焦距，遠(yuǎn)攝比 L/f′ 。圖 828給出雙高斯（ Guass）物鏡的結(jié)構(gòu)型式，其光學(xué)參數(shù) 第六節(jié) 攝影系統(tǒng) 39。 普通攝影物鏡是應(yīng)用最廣的物鏡。 第六節(jié) 攝影系統(tǒng) 由于攝影物鏡有較大的像差，且存在著衍射效應(yīng)，所以物鏡的實(shí)際分辨率要低于理論分辨率。一般人使用 135mm 膠卷的相機(jī)時(shí)，很容易根據(jù)視場要求選擇鏡頭的類型。（ 859） 由此可見，在接收器確定以后，視場與焦距成反比。? （ 857） 39。 由式（ 856）可知，大視場物鏡視場邊緣的照度急劇下降。 返回 為系統(tǒng)透過率。Df 2? 攝影物鏡的作用是將外界景物成像在感光膠片或 CCD等接收器上，產(chǎn)生景物像。選擇長出瞳距目鏡可以滿足這種要求。 ? 40 圖 825為無畸變目鏡。 39。 1 / 3ePf ?圖 823為冉斯登目鏡，其場鏡向接目鏡移近，使物鏡的像平面移出目鏡，可以設(shè)置分劃板。/ 39。目鏡的視場光闌與物鏡的視場光闌重合，位于目鏡的前焦平面上。y3．視場大（ 30～ 120176。顯微鏡的出瞳直徑較小，一般小于眼瞳直徑。 返回 結(jié)束 第五節(jié) 目 鏡 39。39。39。 ????? Lfo ??? 139。ll?轉(zhuǎn)像?在圖 819中的雙光組轉(zhuǎn)像系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的放大率為 39。 ）觀察物像時(shí)會使眼睛感覺疲勞，故在設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，一般比按式（ 849）求得的數(shù)值大 2~3倍來作為工作放大率。 39。zl式中， 為望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械筒長， 為眼睛到目鏡的距離。 由圖 817可知，當(dāng)視場為 50%漸暈（ K＝ ）時(shí)，其視場角為 2 zDtgl? ?圖 817 第四節(jié) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) zl2 zDtgl????? D? 22 2239。/ 39。of 39。伽利略望遠(yuǎn)鏡過去主要用于觀劇，現(xiàn)在常用在照相機(jī)中作為取景和測距系統(tǒng)，在激光應(yīng)用中作為擴(kuò)束系統(tǒng)。 eo ffL ?? （ 838） 第四節(jié) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 圖 815 開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作原理如圖 815所示。其中， 為分劃板的移動量， 為被測透鏡物方焦點(diǎn)位置，其相應(yīng)的折光度為 239。39?？吕甄R（即照明系統(tǒng)前組）把光源放大成像在聚光鏡的前焦平面上，照明系統(tǒng)的視場光闌就位于該焦平面，聚光鏡(照明系統(tǒng)后組 )又把視場光闌成像在無限遠(yuǎn)，即照明系統(tǒng)的出窗與顯微鏡的入瞳重合。 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 圖 89表示了所述的四種不同的照明方法。顯微物鏡的數(shù)值孔徑和放大率是互相聯(lián)系的，數(shù)值孔徑大，分辨率就高，也就需要足夠的放大率來達(dá)到有效放大。說明有效放大率的選取應(yīng)視其數(shù)值孔徑，放大率低于 500NA時(shí)，物鏡的分辨能力沒有被充分利用，人眼不能分辨已被物鏡分辨的物體細(xì)節(jié)；放大率高于 1000NA，稱作無效放大，不能使被觀察的物體細(xì)節(jié)分辨得更細(xì)微。 ，因此，顯微物鏡屬于大孔徑系統(tǒng)，進(jìn)一步提高數(shù)值孔徑的方法是提高物方空間的折射率， “ 油浸物鏡 ” 便是用于這一目的。 a0. 61 / 39。并注意將物像調(diào)焦至明視距離處時(shí)有 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) ? 顯微鏡的景深 從理論上分析，顯微鏡的景深受三方面因素的影響，幾何景深、物理景深和調(diào)節(jié)景深 ?25039。 / 500n u D mm?? 即 39。/ 39。在目視系統(tǒng)中，眼瞳與出瞳重合很重要，它可以避免因額外的漸暈而造成的視場減小。 6tgtgtg ???????? 目?由此可知，使用一個(gè) 8 的顯微物鏡即能滿足要求。 如果使用 10 的目鏡，則根據(jù)公式（ 817）可以求得物鏡的放大倍數(shù)為 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 039。39。首先，近距離物體經(jīng)物鏡成像在目鏡的物方焦點(diǎn)附近，再經(jīng)目鏡按放大鏡的方式成像。當(dāng)物面放在放大鏡前焦平面上時(shí)，像平面在無限遠(yuǎn)，則線視場為（ 50%漸暈） 第二節(jié) 放大鏡 2y2 2 39。 ( 39。250f＝?39。P l D??39。P39。39。lPytg i ???當(dāng)人眼通過放大鏡觀察物體時(shí)，若人眼距放大鏡的距離為 ，物體的像距為 根據(jù)式（ 810），有 39。視覺放大率是用人眼來 “ 測量 ” 像的大小變化，因此也稱主觀放大率。目視光學(xué)儀器的放大率用視覺放大率表示，其定義為，用儀器觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高 與用人眼直接 觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高 之比，用 表示 iey 39。例如物點(diǎn)在 100m距離上，對應(yīng)的立體視覺誤差為 8m；而在明視距離上（ ），立體視覺誤差只有約 。 的連 A?/A bL? ?若物點(diǎn) A到基線的距離為 L，則視差角 為 （ 85） 圖 83 ，當(dāng)物點(diǎn)對應(yīng)的視差角 四、雙目立體視覺 ???? ????min?? min?? 若兩物點(diǎn)和觀察者的距離不同，它們在兩眼中所形成的像與黃斑中心有不同的距離，或者說，不同距離的物體對應(yīng)不同的視差角，其差異 稱為 “ 立體視差 ” ，簡稱視差。 瞄準(zhǔn)方式 示意圖 人眼瞄準(zhǔn)精度 瞄準(zhǔn)方式 示意圖 人眼瞄準(zhǔn)精度 二實(shí)線疊合 雙線對稱夾單 線 二直線的端部對準(zhǔn) 叉線對準(zhǔn)單線 6039。剛剛能分辨開的兩點(diǎn)對眼睛物方節(jié)點(diǎn)所張的角度，稱為極限分辨角。 二、眼睛的缺陷及矯正 rlrl圖 81 二、眼睛的缺陷及矯正 彌補(bǔ)眼睛缺陷常用的方法是戴眼鏡。因此，只有當(dāng)射入眼睛的光束是會聚時(shí)，才能正好聚集在網(wǎng)膜上。適應(yīng)并不是立即完成的，如人們從光亮的街道進(jìn)入電影院放映廳時(shí)，開始什么東西都看不見，隨著暗適應(yīng)過程的逐漸完成以及伴隨著在暗處時(shí)瞳孔的增大，使進(jìn)入眼睛的光能量增加，才能看清周圍。 一、眼睛的調(diào)節(jié)和適應(yīng) 2．瞳孔調(diào)節(jié) 人眼的瞳孔決定了進(jìn)入視網(wǎng)膜的光量，它可以自動調(diào)節(jié)以控制進(jìn)光量的多少。此外，人眼還有一個(gè)明視距離，是指正常的眼睛在正常照明（約 50勒克斯）下最方便和最習(xí)慣的閱讀距離，一般認(rèn)為，該距離為 250毫米。 第八章 典型光學(xué)系統(tǒng) 第八章 典型光學(xué)系統(tǒng) 眼睛的光學(xué)成像特性 1 放大鏡 2 顯微鏡系統(tǒng) 3 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 4 下頁 第八章 典型光學(xué)系統(tǒng) 目鏡 5 攝影系統(tǒng) 6 投影系統(tǒng) 7 結(jié)束 第一節(jié) 眼睛的光學(xué)成像特性 ?一、眼睛的調(diào)節(jié)和適應(yīng) ? 1．視度調(diào)節(jié) ? 2．瞳孔調(diào)節(jié) ? 3．適應(yīng) ?二、眼睛的缺陷及矯正 ?三、眼睛的分辨力 ?四、雙目立體視覺 返回 一、眼睛的調(diào)節(jié)和適應(yīng) 人眼有兩種調(diào)節(jié)功能：視度調(diào)節(jié)和瞳孔調(diào)節(jié)。必須指出，明視距離并不就是近點(diǎn)距離。一般白天光線較強(qiáng)，瞳孔縮小到2mm左右，夜晚光線較暗時(shí)可以擴(kuò)大到 8mm。此時(shí)即認(rèn)為眼睛適應(yīng)于當(dāng)時(shí)的環(huán)境，人在暗處逗留的時(shí)間越長，眼睛對暗的適應(yīng)越好，其敏感度就越好。見圖 81 c。顯然，近視眼應(yīng)該配上一塊負(fù)透鏡，遠(yuǎn)視眼應(yīng)該配上一塊正透鏡，且正透鏡或負(fù)透鏡的像方焦點(diǎn)應(yīng)正好與近視眼或遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)重合，見圖 82。眼睛的分辨力與極限分辨角成反比。39。若 大，人眼感覺兩物體的縱向深度大； 小，人眼感覺兩物體的縱向深度小。只有當(dāng) L小于 1/10立體視覺半徑時(shí)，才能應(yīng)用公式（ 88），否則誤差較大。 / y 39。 ，如圖 85所示。( 39。x f ly y yff?? ? ?39。l放大鏡的放大率并非是常數(shù)，它取決于觀察條件（ 和 ）。 2 5 0 39。0P ?250 139。) / 39。 39。 圖 88 表明物鏡的像位于目鏡的物方焦點(diǎn)處。39。 39。 返回 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 二、顯微鏡的光學(xué)連接 為了方便更換物鏡和目鏡，對物鏡和目鏡的相對位置提出了齊焦的要求，這樣可以保證更換物鏡或目鏡后無需調(diào)焦或微量調(diào)焦即可觀察到圖像。 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 由（ 819）式可以看出，顯微鏡的出瞳直徑與倍率成反比，顯微鏡的放大率通常較大，因此，出瞳直徑很小，一般小于眼瞳直徑，只有在低倍時(shí)，才能達(dá)到眼瞳直徑。n u y n u y n u f? ? ? ?設(shè)顯微鏡的出瞳直徑為 39。 500 /D N A ?? mm (819) s inN A n u??，稱為顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑，它與物鏡的倍率 一起，刻在物鏡的鏡框上，是顯微鏡的重要光學(xué)參數(shù)。?z ???nNAupD 2sin2 ??239。 s i n 39。即在顯微鏡物鏡前片和物體之間浸以液體（如杉木油或二碘甲烷等），可使數(shù)值孔徑達(dá)到 ，因此，光學(xué)顯微鏡的極限分辨距約為 λ /3。一般浸液物鏡的最大數(shù)值孔徑為 ，故顯微鏡能達(dá)到的有效放大率不超過 。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的顯微物鏡，其數(shù)值孔徑和放大率的匹配關(guān)系如表 81所示。 圖 8－ 9 顯微鏡的照明方法 a) 透射光亮視場照明 b) 透射光暗視場照明 c) 反射光亮視場照明 d) 反射光暗視場照明 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 生物顯微鏡多為透明標(biāo)本，常用透射光亮視場照明。照明系統(tǒng)的孔徑光闌緊貼在柯勒鏡后，被聚光鏡成像在物平面上，即照明系統(tǒng)的出瞳與顯微鏡的入窗重合，決定了被照明的物平面的大小。39。1 0 0 01ofxlSD ?? （ 835） 第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 顯微鏡與攝影系統(tǒng)組合可以構(gòu)成顯微攝影系統(tǒng)，此時(shí)攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡所成的虛像，經(jīng)攝影物鏡后，成像在照相底片或 CCD等接收器上。物鏡在其像方焦面上成一倒立的實(shí)像，故可在中間像的位置處放置一分劃板，用作瞄準(zhǔn)或測量。 圖 816 返回 式中， D和 D’分別是望遠(yuǎn)鏡的入瞳和出瞳的大小， 視放大率是望遠(yuǎn)鏡最重要的光學(xué)性能之一，我們按照視覺放大率的定義來計(jì)算望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視放大率。ef和 分別是物鏡和目鏡的焦距。tg y f? ?為 （ 841） 式中， 39。 ( 39。 伽利略望遠(yuǎn)鏡的最大視場（漸暈系數(shù) K＝ 0）是由通過入射窗（物鏡框）的邊緣和相反方向的入瞳邊緣的光線決定的，即 m a x22 ( 39。af n u f?? ?? 望遠(yuǎn)系統(tǒng)是對遠(yuǎn)距離物體成像，所以它的衍射分辨力用極限分辨角 表示，由式（ 828）可得 （ 845） 39。若取 ，則有 第四節(jié) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 60D? ?眼睛處于分辨極限條件下（ （ 850） 由此可知，望遠(yuǎn)鏡的放大率與入瞳直徑要有合適的匹配關(guān)系，視放大率過小，將不能充分利用望遠(yuǎn)鏡的分辨力，視放大率過大，則并不能改善分辨力被稱為無效放大。39。Lfe解：根據(jù)人眼角分辨力為 60〞 ，我們得到望遠(yuǎn)鏡的放大率為 開普勒望遠(yuǎn)鏡的放大率為負(fù)值，計(jì)算時(shí)用 由放大率與筒長的關(guān)系式（ 838）和望遠(yuǎn)鏡放大率與焦距的關(guān)系式（ 840），可以推得 代入。39。39。ef 239。測量儀器的出瞳直徑也較小 2mm，以提高其測量精度。 ），目鏡視場的大小為 其中 為視場光闌（分劃板）的半徑。為了適應(yīng)不同近視眼與遠(yuǎn)視眼的需要，目鏡應(yīng)可以前后調(diào)節(jié)（稱為視度調(diào)節(jié)），以使物鏡的像再經(jīng)目鏡后成像于人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)處。 1 / 3ePf ?圖 822為惠更斯目鏡。冉斯登目鏡的視場角 ，相對鏡目距約 。Flf? 39。無畸變目鏡并非完全校正了畸變，只是畸變小些，適用于測量儀器。圖 826所示的長出瞳距目鏡，其視場 ，截距 ， 另外，