工程光学（1）-资料-于斌-课件-第7章.ppt

1、主讲人：于斌办公室：光电所324电话：26538592,15999623903,663903E_mail:2022年1月18日深圳大学光电工程学院第一章 几何光学基本定律与成像概念第二章 理想光学系统第三章 平面与平面系统第四章 光学系统中的光束限制第六章 光线的光路计算及相差理论第七章 典型光学系统第九章 光学系统的像质评价和像差公差7 7.1 .1 眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统 7 7.2 .2 放大镜放大镜7 7.3 .3 显微镜系统显微镜系统7 7.4 .4 望远镜系统望远镜系统 主要内容：主要内容： 由于成像理论的完善，构成了许多在科学技术和由于成像理论的完善，构成了许多在科学技

2、术和国民经济中得到广泛应用的光学系统。国民经济中得到广泛应用的光学系统。7 7. .5 5 目镜目镜7 7. .6 6 摄影系统摄影系统7 7. .7 7 投影系统投影系统7 7. .8 8 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算7 7. .9 9 本章小结本章小结7 7.1.1 .1.1 眼睛的结构眼睛的结构成像光学系统成像光学系统 7 7.1.2 .1.2 眼睛的功能眼睛的功能辐射接收器辐射接收器7 7.1.3 .1.3 眼睛的调节及校正7 7.1.1.4 4 眼睛的分辨率7 7.1.1.5 5 眼睛的对准精度7 7.1.1.6 6 眼睛的景深7 7.1.1.7 7 双目立体视觉眼睛

3、的结构眼睛的结构 目视光学仪器都要配合人眼使用，以扩大人眼的视目视光学仪器都要配合人眼使用，以扩大人眼的视觉能力。人眼本身相当于摄影光学系统，觉能力。人眼本身相当于摄影光学系统，（图（图7-17-1）示示出其水平截面。出其水平截面。成像光学系统眼睛的适应能力（动态范围）视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。适应适应分为分为明适应明适应和和暗适应暗适应。眼睛的功能眼睛的功能辐射接收器杆状细胞对光刺激极敏感，但完全不感色；杆状细胞对光刺激极敏感，但完全不感色；锥状细胞能对各色光有不同感受。锥状细胞能对各色光有不同感受。适应：适应：眼睛对空间光亮

4、情况的自动适应程度。眼睛对空间光亮情况的自动适应程度。明适应：明适应：明适应发生在由暗处到明处时。明适应发生在由暗处到明处时。暗适应：暗适应：暗适应发生在由明处到暗处时。暗适应发生在由明处到暗处时。当由暗处进入亮处时，瞳孔自动缩小；反之瞳孔自动增大。当由暗处进入亮处时，瞳孔自动缩小；反之瞳孔自动增大。适应要有个过程，最长可达适应要有个过程，最长可达30min30min。1、眼睛的调节能力 对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的调节：对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的调节：远点远点f23mmf23mm，近点，近点f18mmf18mm。倒数倒数1/lr=R1/lr=R表示远点发散度（或汇聚

5、度）；表示远点发散度（或汇聚度）；1/lp=P1/lp=P表示近点的发散度。单位为折光度（表示近点的发散度。单位为折光度（1/m1/m）眼睛的调节能力眼睛的调节能力 在阅读时，或眼睛通过目视光学仪器观测物体在阅读时，或眼睛通过目视光学仪器观测物体时，为工作舒适，习惯上把物或像置于明视距离处。时，为工作舒适，习惯上把物或像置于明视距离处。明视距离：明视距离：物或像位于眼前物或像位于眼前250mm250mm处。处。11rpRPAll2、眼睛的缺陷及其矫正 远视眼：远视眼：远点位于眼后有限距离远点位于眼后有限距离 通常用通常用R R表示近视眼或远视眼的程度，称为视度，表示近视眼或远视眼的程度，称为视

6、度，单位为折光度。医院和眼镜店把一折光度称作单位为折光度。医院和眼镜店把一折光度称作100100度。度。近视眼：近视眼：远点位于眼前有限距离远点位于眼前有限距离散光：散光：用圆柱面或双心圆柱面用圆柱面或双心圆柱面（图（图7-37-3）透镜矫正。透镜矫正。远视眼与近视眼的矫正：远视眼与近视眼的矫正：( (图图7-2a)7-2a)，( (图图7-2b)7-2b) 视网膜上的最小鉴别距离至少等于两个视神经细视网膜上的最小鉴别距离至少等于两个视神经细胞的直径，即胞的直径，即0.006mm0.006mm。设计目视光学仪器应注意的问题：设计目视光学仪器应注意的问题：0.006tg206265f 眼睛能够分

7、辨的最靠近两相邻点的能力称为眼睛眼睛能够分辨的最靠近两相邻点的能力称为眼睛的分辨能力。的分辨能力。 物体对人眼的张角称作视角，人眼能分辨的物点物体对人眼的张角称作视角，人眼能分辨的物点间最小视角称作间最小视角称作视角鉴别率视角鉴别率。 对准和分辨是两个不同的概念，对准和分辨是两个不同的概念，分辨分辨是指眼睛能是指眼睛能区分开两个点或线之间的线距离或角距离的能力，而区分开两个点或线之间的线距离或角距离的能力，而对准对准是指在垂直于视轴方向上的重合或置中的过程。是指在垂直于视轴方向上的重合或置中的过程。 对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离称为对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离称为对准误差对

8、准误差（图（图7-47-4）。 当眼睛调焦在某一对准平面时，眼睛不必调节能当眼睛调焦在某一对准平面时，眼睛不必调节能同时看清对准平面前和后某一距离的物体，称作眼睛同时看清对准平面前和后某一距离的物体，称作眼睛的的景深景深。如。如（图（图7-57-5）所示。所示。由此可得远景和近景到人眼的距离由此可得远景和近景到人眼的距离若眼睛调节在无限远，若眼睛调节在无限远，P=P=，远、近景深距离为。，远、近景深距离为。P1PPDPDPP2PPDPDP远、近景深分别为远、近景深分别为211pPPPDP 222pPPPDP 1/pPD 2/pPD 单眼观察空间物体是不能产生立体视觉的。单眼观察空间物体是不能产

9、生立体视觉的。 当用双目观察物体时，同一物体在左右两眼中分当用双目观察物体时，同一物体在左右两眼中分别产生一个像，这两个像在视网膜上的分布只有适合别产生一个像，这两个像在视网膜上的分布只有适合几何上某些条件时才可以产生单一视觉。几何上某些条件时才可以产生单一视觉。（图（图7-67-6） 不同距离的物体对应不同的视差角，其差异不同距离的物体对应不同的视差角，其差异 称为称为“立体视差立体视差”，简称视差。，简称视差。 大，人眼感觉两物体的纵向深度大；大，人眼感觉两物体的纵向深度大； 小，人眼感觉两物体的纵向深度小。小，人眼感觉两物体的纵向深度小。min 称为称为“体视锐度体视锐度”；大约为；大约

10、为1010，经训练，经训练可达到可达到55至至33。（图（图7-77-7）示出不同距离的物体对示出不同距离的物体对应的视差角。应的视差角。立体视觉阈：立体视觉阈： 人眼两瞳孔间的平均距离人眼两瞳孔间的平均距离b=62mmb=62mm，则立体视觉半，则立体视觉半径径maxmin/62206265 /101200Lbm双眼能分辨的纵向两点间的最短深度距离。双眼能分辨的纵向两点间的最短深度距离。立体视觉阈立体视觉阈42min8 10()LL m 通过双目光学系统来增大基线通过双目光学系统来增大基线b b或增大体视锐度或增大体视锐度minmin，则可以增大体视半径和减少立体视觉误差。，则可以增大体视半

11、径和减少立体视觉误差。7 7. .2 2.1 .1 视觉放大率视觉放大率 7 7. .2 2.2 .2 光束限制和线视场光束限制和线视场 人眼感觉的物体大小取决于其像在视网膜上的大人眼感觉的物体大小取决于其像在视网膜上的大小，由于眼睛光学系统的焦距是一定的，故最终取决小，由于眼睛光学系统的焦距是一定的，故最终取决于物体对人眼所张的视角大小。于物体对人眼所张的视角大小。 设人眼后节点到网膜的距离为设人眼后节点到网膜的距离为l,l,上式又可写作：上式又可写作：ieyy 目视光学仪器的视觉放大率：目视光学仪器的视觉放大率：视觉放大率：视觉放大率：使用仪器前后视网膜上的像高之比。使用仪器前后视网膜上的

12、像高之比。ieyl tgtgyl tgtg 人眼观察时，一般把物体放在明视距离上：人眼观察时，一般把物体放在明视距离上：250Dmm 则：则：tgy D 当人眼通过放大镜观察物体时当人眼通过放大镜观察物体时（图（图7-87-8）。 下面几种特殊情况是非常重要的：下面几种特殊情况是非常重要的： 放大镜视角放大率不是常数，放大镜视角放大率不是常数，取决于观察条件（取决于观察条件（pp和和l)l)。1 1）当眼睛调焦在无限远，即）当眼睛调焦在无限远，即l=l=时，物体放在放大时，物体放在放大镜的前焦点上。镜的前焦点上。f =lDPlf0250=Dff2 2）正常视力的眼睛一般把物象调焦在明视距离）正

13、常视力的眼睛一般把物象调焦在明视距离D D，则：，则：PlD250=11PDPfff 3 3）若眼睛紧靠着放大镜，即）若眼睛紧靠着放大镜，即P0P0，则，则2501f 常用的放大镜，其倍率在常用的放大镜，其倍率在 之间。之间。2.5 25XX 单透镜不能校正像差，倍率较大的放大镜由组合单透镜不能校正像差，倍率较大的放大镜由组合透镜组成。若放大镜的物是前面光学系统所成的像，透镜组成。若放大镜的物是前面光学系统所成的像，则把这样的放大镜称作目镜。则把这样的放大镜称作目镜。 放大镜与眼睛组合构成目视光学系统。眼瞳是孔放大镜与眼睛组合构成目视光学系统。眼瞳是孔径光阑，又是出瞳。放大镜框是视场光阑，又是

14、出、径光阑，又是出瞳。放大镜框是视场光阑，又是出、入射窗，同时放大镜本身又是渐晕光阑，入射窗，同时放大镜本身又是渐晕光阑，（图（图7-97-9）示出像空间光束限制情况。由图可知，当渐晕系数示出像空间光束限制情况。由图可知，当渐晕系数K=100%K=100%，50%50%和和0 0时，像方视场角分别为：时，像方视场角分别为：1() /tghaP/tgh P2() /tghaP 当物面放在放大镜的前焦平面上时，像平面在无当物面放在放大镜的前焦平面上时，像平面在无限远。则线视场为（限远。则线视场为（50%50%渐晕）渐晕）22yf tg2500 / ()yhp 因放大镜是用于观察近距离小物体，故放大

15、镜的因放大镜是用于观察近距离小物体，故放大镜的视场通常用物方线视场视场通常用物方线视场2y2y表示，如表示，如（图（图7-107-10）所示。所示。7 7. .3 3.1 .1 显微镜的视觉放大率显微镜的视觉放大率 7 7. .3 3.2 .2 显微镜的线视场显微镜的线视场7 7. .3 3. .3 3 显微镜的出瞳直径显微镜的出瞳直径7 7. .3 3. .4 4 显微镜的分辨率和有效放大率显微镜的分辨率和有效放大率7 7. .3 3. .5 5 显微镜的景深显微镜的景深7 7. .3 3. .6 6 显微镜的照明方法显微镜的照明方法7 7. .3 3. .7 7 显微镜的物镜显微镜的物镜1

16、、成像与光束限制：（图7-11） 若把显微镜看作一个组合系统，其组合焦距为：若把显微镜看作一个组合系统，其组合焦距为：0250eetgtgff 2、视觉放大率： /oefff ，则则250 /f 显微镜设计中的规定参数：共轭距：共轭距：显微镜物镜从物平面到像平面的距离。显微镜物镜从物平面到像平面的距离。（我国规定为（我国规定为195mm195mm）41040100XXXX、和机械筒长：机械筒长：把显微镜的物镜和目镜取下后，所剩的把显微镜的物镜和目镜取下后，所剩的筒镜长度。（我国规定为筒镜长度。（我国规定为160mm160mm）常用的物镜倍率：常用的物镜倍率：常用的目镜倍率：常用的目镜倍率：51

17、015XXX、和1 1）公式：）公式：5005002yetgtg2 2）线视场与视觉放大率的关系：）线视场与视觉放大率的关系： 显微镜的视觉放大率越大，其在物空间的线视显微镜的视觉放大率越大，其在物空间的线视场越小。场越小。显微镜的数值孔径：显微镜的数值孔径：sinNAnu显微镜的出瞳直径：显微镜的出瞳直径：500/DNA1、显微镜的分辨率 （以能分辨的物方两点间最短距离（以能分辨的物方两点间最短距离来表示）来表示）/0.61/ ( sin )0.61/anuNA瑞利判断公式：瑞利判断公式：道威判断公式：道威判断公式： 两者关系：两者关系：瑞利标准比较保守，通常以道威判瑞利标准比较保守，通常以

18、道威判断给出的分辨率值作为目视衍射分辨率，或称理想断给出的分辨率值作为目视衍射分辨率，或称理想分辨率。分辨率。0.85/0.5/aNA2、有效放大率： 原则：眼睛容易分辨的角距离为原则：眼睛容易分辨的角距离为22至至44。公式：公式：5001000NANA 定义：人眼通过显微镜调焦在某一平面（对准定义：人眼通过显微镜调焦在某一平面（对准平面）上时，在对准平面前和后一定范围内物体也平面）上时，在对准平面前和后一定范围内物体也能清晰成像，能清晰成像的远、近物平面之间的距能清晰成像，能清晰成像的远、近物平面之间的距离称作显微镜的景深。离称作显微镜的景深。2211nfnfPaDa 公式：公式：2221

19、nfnfPaDa 当眼瞳靠近系统的后焦点，当眼瞳靠近系统的后焦点， 值很小，上式可简化：值很小，上式可简化：a212nfD 用视觉放大率表示系统焦距用视觉放大率表示系统焦距ff，有：，有：21222502502nnmmmmDNA 12502nNA 显微镜的显微镜的NANA越大，要求的放大倍率越高，其景深越小。越大，要求的放大倍率越高，其景深越小。1 1）透射光亮视场照明）透射光亮视场照明 生物显微镜多为透明标本，常用透射光亮视场生物显微镜多为透明标本，常用透射光亮视场照明。其照明方式又分两种：临界照明与科勒照明。照明。其照明方式又分两种：临界照明与科勒照明。2 2）反射光亮视场照明）反射光亮视

20、场照明3 3）透射光暗视场照明）透射光暗视场照明4 4）反射光暗视场照明）反射光暗视场照明（图（图7-127-12）临界照明临界照明（图（图7-137-13）：科勒照明科勒照明（图（图7-147-14）： 把光源成像在物平面直接实现照明的方法。把光源成像在物平面直接实现照明的方法。 以光源照明科勒镜把科勒镜成像在物平面。以光源照明科勒镜把科勒镜成像在物平面。1 1、基本参数：、基本参数：，NANA2 2、校像差的考虑、校像差的考虑: :小视场，大孔径小视场，大孔径3 3、几种典型物镜的结构型式：、几种典型物镜的结构型式：（图（图7-157-15）7 7. .4 4.1 .1 望远系统的结构及参

21、数望远系统的结构及参数 7 7. .4 4.2 .2 望远系统的分辨率及工作放大率望远系统的分辨率及工作放大率7 7. .4 4. .3 3 望远镜的视场望远镜的视场1、视觉放大率： 视觉放大率：与物体的位置无关视觉放大率：与物体的位置无关t=gtg0=/effDD =1/出瞳大小：出瞳大小： 4mm 4mm左右左右出瞳距：出瞳距： 10mm 10mm左右左右2、其它形式的望远系统： 1 1）加入棱镜转向系统的军用望远镜：）加入棱镜转向系统的军用望远镜：（图（图7-177-17）2 2）伽利略望远镜：）伽利略望远镜：（图（图7-187-18）（图7-16）1 1、望远系统的、望远系统的分辨率（

22、图分辨率（图7-197-19）：000.61sinafnu f 按瑞利判断：按瑞利判断：140/ D 按道威判断：按道威判断：120/ D 即入射光瞳直径即入射光瞳直径D D越大，极限分辨率越高。越大，极限分辨率越高。2 2、视觉放大率和分辨率的关系：、视觉放大率和分辨率的关系：60 60/ 2.3D 3 3、有效放大率：满足分辨要求的最小视觉放大率、有效放大率：满足分辨要求的最小视觉放大率4 4、工作放大率：、工作放大率：D 5 5、瞄准误差、瞄准误差 ：（图（图7-47-4）（对瞄准仪器精度的要求）（对瞄准仪器精度的要求） 使用压线瞄准，则有使用压线瞄准，则有 使用双线或叉线瞄准，则有使用

23、双线或叉线瞄准，则有60/10/1、开普勒望远镜：（图7-16） 孔阑、场阑、入瞳、出瞳、渐晕光阑及允许的渐晕孔阑、场阑、入瞳、出瞳、渐晕光阑及允许的渐晕0/tgyf物方视场角：物方视场角：视场角大小：视场角大小： 一般不超过一般不超过151522、伽利略望远镜：（图7-20） 孔阑光阑、视场光阑：孔阑光阑、视场光阑：渐晕：渐晕：1 1）当视场为）当视场为50%50%渐晕时（渐晕时（K=50%),K=50%),其视场角其视场角2ZDtgl因为因为222( )ZZczzllll 所以有所以有222 ( )ZzDDtglLl 2 2）最大视场（渐晕系数）最大视场（渐晕系数K=0K=0）max22

24、( )pzDDtgLl 1、目镜的作用 目镜的作用类似于放大镜，把物镜所成的像放目镜的作用类似于放大镜，把物镜所成的像放大在人眼的远点或明视距离供人眼观察。大在人眼的远点或明视距离供人眼观察。2、目镜主要光学参数放大率放大率 ，视场角，视场角 ，镜目距，镜目距 ，工作距离，工作距离2/ePfFl/FePlf1 1、镜目距和相对镜目距：、镜目距和相对镜目距： 镜目距：出瞳到目镜后表面的距离镜目距：出瞳到目镜后表面的距离 相对镜目距：镜目距与目镜焦距之比相对镜目距：镜目距与目镜焦距之比1FeelPff3、常用目镜形式1 1、惠更斯目镜、惠更斯目镜（图（图7-217-21）Fl3 3、工作距、工作距

25、 目镜第一面的顶点到物方焦平面的距离。目镜第一面的顶点到物方焦平面的距离。225()10001000eeNffxmm4 4、视度调节公式：、视度调节公式：2 2、冉斯登目镜及其他类型的目镜、冉斯登目镜及其他类型的目镜（图（图7-227-22至至2525）7 7. .6 6.1 .1 摄影物镜的光学特性摄影物镜的光学特性 7 7. .6 6.2 .2 摄影物镜的景深摄影物镜的景深7 7. .6 6. .3 3 摄影物镜的类型摄影物镜的类型 摄影系统由摄影物镜和感光元组成。摄影系统由摄影物镜和感光元组成。 包括照相机、电视摄影机、包括照相机、电视摄影机、CCDCCD摄像机等。摄像机等。1、视场 焦

26、距焦距ff、相对孔径、相对孔径D/fD/f、视场角、视场角22。yf tg 决定成像的大小、像面照度和分辨率、成像范围。决定成像的大小、像面照度和分辨率、成像范围。/yyyfx1 1）影响因素：焦距、接收器尺寸。）影响因素：焦距、接收器尺寸。2 2）像的大小与焦距的关系：）像的大小与焦距的关系： 在拍摄远处物体时，像的大小为在拍摄远处物体时，像的大小为 在拍摄近处物体时，像的大小为在拍摄近处物体时，像的大小为3 3）常用摄影系统介绍：）常用摄影系统介绍： 当接收器的尺寸一定时，物镜的焦距越短，则其视当接收器的尺寸一定时，物镜的焦距越短，则其视场角越大；焦距越长，视场角越小。相应地称作为广场角越

27、大；焦距越长，视场角越小。相应地称作为广角物镜和远摄物镜。角物镜和远摄物镜。 普通照相机标准镜头的焦距为普通照相机标准镜头的焦距为50mm50mm。2、分辨率 1 1）影响因素：物镜的分辨率和接收器的分辨率。）影响因素：物镜的分辨率和接收器的分辨率。1/1/1/LrNNN2 2）分辨率的度量：）分辨率的度量： 以像平面上每毫米内能分辨开的线对数以像平面上每毫米内能分辨开的线对数Cy/mmCy/mm表示表示3 3）公式（经验公式）：）公式（经验公式）： 按瑞利准则，物镜的理论分辨率为按瑞利准则，物镜的理论分辨率为1/ (1.22)LNDf 取取 则则555nm1475/1475 /LNDfF4

28、4）光圈数：）光圈数：/FfD5 5）评价摄影物镜的最佳方法）评价摄影物镜的最佳方法3、像面照度 对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的调节：对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的调节：222221sin4()ppDELULf 2 2）对大视场物镜有：）对大视场物镜有：2214DELf讨论：讨论：1 1）当物体在无限远时，）当物体在无限远时，=0=0，则，则4cosMEE讨论：讨论：1=2P DaD2=2P DaD2122=2 ()=2 ()PfaPDPfaPD1 1、像差校正要求：大视场、大相对孔径、像差校正要求：大视场、大相对孔径23maxmaxmin23minkkfMf 2 2、基本

29、类型介绍、基本类型介绍（图（图7-267-26至至2929） 1 1）普通摄影物镜）普通摄影物镜 2 2）大相对孔径摄影物镜）大相对孔径摄影物镜 3 3）广角摄影物镜）广角摄影物镜 4 4）远摄物镜）远摄物镜 5 5）变焦距物镜）变焦距物镜（图（图7-307-30） 变倍比为：变倍比为： 焦距为：焦距为：123kff 7 7. .7 7.1 .1 基本参数基本参数 7 7. .7 7.2 .2 投影物镜的结构形式投影物镜的结构形式7 7. .7 7. .3 3 照明系统照明系统 把平面物放大成平面实像以便于人眼观察。如：把平面物放大成平面实像以便于人眼观察。如：幻灯机、电影放映机、照相放大机、

30、测量投影仪、幻灯机、电影放映机、照相放大机、测量投影仪、微缩胶片阅读仪等都属于投影系统微缩胶片阅读仪等都属于投影系统1、系统要求、像差要求、照明要求 电影投影电影投影幻灯片投影幻灯片投影反射投影反射投影白色理想的漫射屏白色理想的漫射屏碳酸钡制作的屏碳酸钡制作的屏白色的胶纸白色的胶纸42(25 50) 10/Lcdm42(3 50) 10/Lcdm42(1 5) 10/Lcdm10.80.72/EL2、投影物镜的光学特性 垂轴放大率：银幕尺寸比图片垂轴放大率：银幕尺寸比图片尺寸焦距视场角相对孔径/yy2(1)1Llf(1)yytglf/2(1)/DfEL 普通摄影物镜倒置使用时，均可用作投影系统

31、。普通摄影物镜倒置使用时，均可用作投影系统。例如匹兹伐尔型物镜、天塞物镜和双高斯物镜等。例如匹兹伐尔型物镜、天塞物镜和双高斯物镜等。(/)Kst 在宽银幕电影中，画面在水平和垂直方向有不同在宽银幕电影中，画面在水平和垂直方向有不同的放大率，其比值称为压缩比的放大率，其比值称为压缩比K K ，通常，通常取取 ，是在普通的摄影物镜和投影物镜前，是在普通的摄影物镜和投影物镜前加一变形镜组成加一变形镜组成（图（图7-317-31）。1.5 2.0K 按结构型式：透射照明、反射照明和折反照明按结构型式：透射照明、反射照明和折反照明12JJ按照明方式：临界照明和科勒照明按照明方式：临界照明和科勒照明照明系

32、统与成像系统衔接条件：照明系统与成像系统衔接条件：保证光瞳衔接和成像关系。保证光瞳衔接和成像关系。实例：实例： 照明聚光镜照明聚光镜（图（图7-327-32） 大孔径聚光镜大孔径聚光镜（图（图7-337-33） 折反式聚光镜折反式聚光镜（图（图7-347-34）转像系统和场镜 转像系统分转像系统分棱镜式棱镜式转像系统和转像系统和透镜式透镜式转像系统。转像系统。应用双透镜转像系统能大大改善整个系统的像差校正。应用双透镜转像系统能大大改善整个系统的像差校正。 双透镜转像系统中两转像透镜间的光束是平行的，双透镜转像系统中两转像透镜间的光束是平行的，转像透镜间的间隔不影响其放大率转像透镜间的间隔不影响

33、其放大率，便于光学系统，便于光学系统的裝校。转像系统一般由两个双胶合透镜组成，且为的裝校。转像系统一般由两个双胶合透镜组成，且为对称结构型式，因此其垂轴像差自动校正。此外，对对称结构型式，因此其垂轴像差自动校正。此外，对称式转像系统除具有转像作用外，还可以增加系统的称式转像系统除具有转像作用外，还可以增加系统的长度，以达到特殊的使用要求，例如在潜望镜系统和长度，以达到特殊的使用要求，例如在潜望镜系统和内窥镜系统中常用到双透镜式转像系统。内窥镜系统中常用到双透镜式转像系统。1 1）转像系统的作用和实现方法）转像系统的作用和实现方法 在具有转像系统的光学系统中，为了使通过物镜在具有转像系统的光学系

34、统中，为了使通过物镜后的轴外斜光束折向转像系统以减少转像系统的横向后的轴外斜光束折向转像系统以减少转像系统的横向尺寸，在物镜的像平面和转像系统的物平面处往往加尺寸，在物镜的像平面和转像系统的物平面处往往加入一块透镜，此透镜称为场镜，如入一块透镜，此透镜称为场镜，如（图（图7-357-35）所示。所示。2 2）场镜）场镜1.了解正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方了解正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法，眼睛调节能力计算。法，眼睛调节能力计算。 2.掌握视觉放大率的概念、表达式及其意义，与光学系统角放大率掌握视觉放大率的概念、表达式及其意义，与光学系统角放大率的

35、异同点。的异同点。 3.掌握显微镜系统的概念和计算公式，包括：掌握显微镜系统的概念和计算公式，包括：1）结构组成、成像）结构组成、成像关系、光束限制关系、光束限制 2）视觉放大率公式）视觉放大率公式 3）线视场公式）线视场公式 4）数值孔）数值孔径和出瞳径和出瞳D 5）物镜的分辨率）物镜的分辨率 6）显微镜的有效放大率）显微镜的有效放大率 7）物镜）物镜的景深的景深 8）视度调节。）视度调节。 4. 掌握望远系统的概念和计算公式，包括：掌握望远系统的概念和计算公式，包括： 1）结构组成、成像关）结构组成、成像关系、光束限制系、光束限制 2）视觉放大率公式）视觉放大率公式 3）分辨率与视觉放大率

36、的关）分辨率与视觉放大率的关系系 4）有效分辨率和工作分辨率。）有效分辨率和工作分辨率。 5.了解摄影系统的概念和计算公式，包括：了解摄影系统的概念和计算公式，包括：1）结构组成、成像关）结构组成、成像关系、光束限制系、光束限制 2）摄影物镜的）摄影物镜的3个主要参数及其影响作用个主要参数及其影响作用 3）分辨）分辨率公式率公式 4）光圈的定义及其与孔径光阑、分辨率、像面照度、景）光圈的定义及其与孔径光阑、分辨率、像面照度、景深的关系深的关系 5）景深公式及其影响因素）景深公式及其影响因素 6）摄影物镜的种类。）摄影物镜的种类。 6. 了解投影系统的概念和计算公式，包括：了解投影系统的概念和计

37、算公式，包括：1）系统的基本要求）系统的基本要求 2）主要光学参数主要光学参数 3）其照明系统的衔接条件。）其照明系统的衔接条件。 眼睛的结构：三膜二室一体水晶体的曲率半径：40mm70mm远近调节瞳孔直径变化：2mm8mm明暗适应 空气和角膜之间的界面间有较大的折射率差（1.00/1.38）。校正散光的圆柱面校正散光的双心圆柱面两实线重合，对准误差60两直线端部重合，对准误差1020双线对准单线，对准误差正负10叉线对准单线，对准误差正负10P1PPDPDPP2PPDPDPf =lDPlfytgPl渐晕系数渐晕系数K=100%K=100%，50%50%和和0 0时，像方视场时，像方视场角分别

38、为：角分别为：1() /tghaP/tgh P2() /tghaP线视场为（线视场为（50%50%渐晕）渐晕）22yf tg透射光亮视场照明反射光亮视场照明透射光暗视场照明反射光暗视场照明3 60.1 0.15XXNA，图7-16(a) 低倍物镜图7-16(b) 中倍物镜（里斯特物镜）8100.25 0.3XXNA，图7-16(c) 高倍物镜（阿西米物镜）400.65XNA，图7-16(d) 浸液物镜（阿贝浸液物镜）901001.25 1.4XXNA，图7-16(e) 复消色差物镜901.3XNA，图7-16(f) 平视场复消色差物镜400.85XNA，0/1/effDD 显微镜分辨率 ： 望远镜分辨率：0.61sin0.61anuaNA000.61sin140/afnu fD两实线重合，对准误差60两直线端部重合，对准误差1020双线对准单线，对准误差正负10叉线对准单线，对准误差正负100/1/effDD 240 50 ,/1/ 3,15Pffmm250截距0.3,FFlflf该目镜具有较长的出瞳距248 ,/0.84034%Pf视场相对畸变为畸变较小，适用于测量仪器245 50 ,/1/ 20.3,0.4,1.25FFPflflff目镜总长度近似为230 40 ,/1/ 3Pf