1、第十四章第十四章 典型光学系统典型光学系统 眼睛放大镜显微镜望远镜摄影系统投影与放映系统 141 眼睛的结构及其特性眼睛的结构及其特性1.眼睛的结构眼睛的结构 眼睛像个能自动对焦、变焦、眼睛像个能自动对焦、变焦、自动改变光圈的照相机自动改变光圈的照相机.眼睛通过视网膜上的锥状血细胞和杆状细胞实眼睛通过视网膜上的锥状血细胞和杆状细胞实现感光。对光感应最灵敏处称为黄斑现感光。对光感应最灵敏处称为黄斑(10.8)，中，中央有中心凹央有中心凹(0.30.2)，此处仅有锥状细胞。，此处仅有锥状细胞。节点与中心凹的连线称视轴。在视神经入口处节点与中心凹的连线称视轴。在视神经入口处两种感光细胞都没有，称盲斑
2、。两种感光细胞都没有，称盲斑。2.眼睛的简化模型及视角眼睛的简化模型及视角 物体在网膜上所成象的大小决定于物体在网膜上所成象的大小决定于物体对人眼的张角，称之为视角。物体对人眼的张角，称之为视角。同一位置，不同大小的物视角不同；同一位置，不同大小的物视角不同；同一物体，不同位置视角不同；同一物体，不同位置视角不同；视网膜上两个像大小的比值等于相应的两个视角正切的比值。视网膜上两个像大小的比值等于相应的两个视角正切的比值。物至节点之间距离像至节点之间距离物高像高标准眼：标准眼：根据大量的测量结果，定出了眼睛的各项光学常数，包括角膜、水状液、玻状液根据大量的测量结果，定出了眼睛的各项光学常数，包括
3、角膜、水状液、玻状液和水晶体的折射率、各光学表面的曲率半径、以及各有关距离。称满足这些光学常数和水晶体的折射率、各光学表面的曲率半径、以及各有关距离。称满足这些光学常数值的眼睛为标准眼。值的眼睛为标准眼。简化眼：简化眼：把标准眼简化为一个折射球面的模型把标准眼简化为一个折射球面的模型 简化眼的主点在实际角膜顶点的后约简化眼的主点在实际角膜顶点的后约1.35mm3.眼睛的调节眼睛的调节 水晶体到网膜的距离是不变的。观察不同距离的物体，水晶体到网膜的距离是不变的。观察不同距离的物体，水晶水晶体的焦距自动改变，使象清晰地成在网膜上体的焦距自动改变，使象清晰地成在网膜上。眼睛对不同距离的。眼睛对不同距
4、离的物体的自动调焦的过程称为眼睛的调节。物体的自动调焦的过程称为眼睛的调节。远点：远点：眼睛自动调焦所可能看清最远的点眼睛自动调焦所可能看清最远的点 (r)(r)。其倒数其倒数(R)(R)是远是远点会聚度的屈光度数。点会聚度的屈光度数。近点：近点：眼睛自动调焦所可能看清最近的点眼睛自动调焦所可能看清最近的点 (p)(p)。其倒数其倒数(P)(P)是近点会聚度的屈光度数。是近点会聚度的屈光度数。明视距离：明视距离：正常眼最方便和最习惯的工作距离，它等于正常眼最方便和最习惯的工作距离，它等于-250mm。整个眼睛犹如一个自动变焦和自动收缩光圈的照相机。整个眼睛犹如一个自动变焦和自动收缩光圈的照相机
5、。PRA即为眼睛的调节范围。即为眼睛的调节范围。下表是正常眼在不同年龄时的调节能力 4.眼睛的缺陷及校正眼睛的缺陷及校正正常眼：正常眼：远点在无限远，水晶体的像方焦点远点在无限远，水晶体的像方焦点F在视网膜上。在视网膜上。近视眼近视眼：F在视网膜前，远点在有限远处，通常采用近视眼的在视网膜前，远点在有限远处，通常采用近视眼的远点距离所对应的视度表示近视的程度；可戴负透镜校正。远点距离所对应的视度表示近视的程度；可戴负透镜校正。远视眼远视眼：F在视网膜后，远点为一虚像点，位于视网膜之后；在视网膜后，远点为一虚像点，位于视网膜之后；可戴正透镜校正。可戴正透镜校正。眼镜片的像方焦点正好和近视（远视）
6、眼的远点重合。眼镜片的像方焦点正好和近视（远视）眼的远点重合。散光：散光：折射面曲率异常，两个互相垂直的方向有不同的焦距，矫折射面曲率异常，两个互相垂直的方向有不同的焦距，矫正应配戴柱面透镜正应配戴柱面透镜 斜视：斜视：水晶体位置不正或折射面曲率异常，矫正应配戴光楔水晶体位置不正或折射面曲率异常，矫正应配戴光楔 作业：某年轻人的远点距离为-0.5m，眼睛的调节范围为10D（视度，折光度），问，他的近点距离是多少？他应配什么的合适眼睛，带上眼镜后，他的远点和近点距离各是多少？眼镜片的像方焦点正好和近视（远视）眼的远点重合。眼镜片的像方焦点正好和近视（远视）眼的远点重合。远点：远点：眼睛自动调焦所
7、可能看清最远的点眼睛自动调焦所可能看清最远的点 (r)(r)。其倒数其倒数(R)(R)是远是远点会聚度的屈光度数。点会聚度的屈光度数。近点：近点：眼睛自动调焦所可能看清最近的点眼睛自动调焦所可能看清最近的点 (p)(p)。其倒数其倒数(P)(P)是近点会聚度的屈光度数。是近点会聚度的屈光度数。PRA正常眼正常眼 近视眼对无限远点成像近视眼对无限远点成像近视眼的远点为近视眼的远点为-0.5m，-2D（折光度）（折光度）某年轻人的远点距离为某年轻人的远点距离为-0.5m，眼睛的调节范围，眼睛的调节范围为为10D（视度，折光（视度，折光度），问，他的近点距度），问，他的近点距离是多少？他应配什么离是
8、多少？他应配什么的合适眼睛，带上眼镜的合适眼睛，带上眼镜后，他的远点和近点距后，他的远点和近点距离各是多少？离各是多少？R=1/r=-1/0.5=-2 DP=R-A=-2-10=-12 D近点距离近点距离p=1/P=-83mm采用凹透镜进行校正，使凹透镜的采用凹透镜进行校正，使凹透镜的像方焦点与近视眼的远点一致，所像方焦点与近视眼的远点一致，所以以f=-500mm校正后的近点：校正后的近点：1/(-83)-1/l=-1/5001/l=-1/83+1/500,l=-99.5mm采用采用f=-500mm的凹透镜校正后，的凹透镜校正后，远点在无穷远，近点在远点在无穷远，近点在-99.5mm处。处。正
9、常眼正常眼 远视眼对无限远物点成像远视眼对无限远物点成像远视眼的远点成像，远视眼的远点成像，远点是正值远点是正值虚物点虚物点采用凸透镜进行校正，使凸透镜的像采用凸透镜进行校正，使凸透镜的像方焦点与远视眼的远点一致，方焦点与远视眼的远点一致，5.极限分辨角极限分辨角 所能辨别靠近的两个点的极限值称为所能辨别靠近的两个点的极限值称为分辨率分辨率。这刚能被眼睛。这刚能被眼睛分辨开的两个点对眼睛的物方节点所张的角度，称为分辨开的两个点对眼睛的物方节点所张的角度，称为极限分辨角极限分辨角。眼睛的眼睛的分辨率和极限分辨角成反比分辨率和极限分辨角成反比。D22.1mmDmmDmm014/180*3600/0
10、00555.022.1 若取若取=0.000555mm，则眼睛的极限分辨角为，则眼睛的极限分辨角为：根据物理光学理论，根据物理光学理论，入瞳入瞳为为 D的的理想光学系统理想光学系统的极限分辨角的极限分辨角 D约等于约等于2mm，一般取眼睛的极限分辨角为，一般取眼睛的极限分辨角为1分。分。当当对比度对比度一定时，一定时，亮度越大则分辨率越高亮度越大则分辨率越高；当对比度不同时，；当对比度不同时，对比度越大则分辨对比度越大则分辨率越高率越高。照明光的光谱成分：照明光的光谱成分：单色光的分辨率单色光的分辨率要比白光为高，并以要比白光为高，并以555纳米的黄光为最高。纳米的黄光为最高。网膜上的成像位置
11、：网膜上的成像位置：成像于黄斑处时成像于黄斑处时分辨率最高。分辨率最高。入瞳入瞳DU在明视距离能够分辨出来的最小宽度：在明视距离能够分辨出来的最小宽度：mmLDL08.02/250*000555.0*22.122.1000L视角放大率视角放大率 目视光学仪器是帮助人眼扩大视觉功能的，它的作用大小用目视光学仪器是帮助人眼扩大视觉功能的，它的作用大小用视角放大率来描述。视角放大率来描述。视网膜上像的大小和视角的正切成正比，因此，把同一目视网膜上像的大小和视角的正切成正比，因此，把同一目标用仪器观察的视角标用仪器观察的视角仪仪 和人眼直接观察的视角和人眼直接观察的视角 眼眼 二者正二者正切之比称为目
12、视光学仪器的切之比称为目视光学仪器的“视角放大率视角放大率”。眼仪tgtg 视角放大率实际表示了用仪器观察和用人眼直接观察时，视角放大率实际表示了用仪器观察和用人眼直接观察时，视网膜上像的大小之比，它描述了仪器放大作用的大小。视网膜上像的大小之比，它描述了仪器放大作用的大小。142 放大镜放大镜fmm2500一、一、放大镜的放大率放大镜的放大率 注：注：目视光学仪器目镜的工作原理和视角放大率的计算与放大镜完目视光学仪器目镜的工作原理和视角放大率的计算与放大镜完 全相同。全相同。物物ABAB在在F F后很近处后很近处人眼瞳孔在人眼瞳孔在FF或其附近或其附近直接观察时物在直接观察时物在明视距离处明
13、视距离处正常眼，物在物方焦面上，成像于无穷远，则正常眼，物在物方焦面上，成像于无穷远，则 M M 仅被仅被 ff所决定。所决定。二、二、放大镜的光束限制和视场放大镜的光束限制和视场 zzzlahtglhtglahtg21tgfy22zlhy05002注：注：放大镜的视场与放大率、放大放大镜的视场与放大率、放大 镜口径、观察距离有关。当镜口径、观察距离有关。当lz=f,2y=2h一般情况下，眼瞳为孔阑也是出瞳，放大镜是渐晕光阑。系统一般情况下，眼瞳为孔阑也是出瞳，放大镜是渐晕光阑。系统没有实像面，因此没有视场光阑。没有实像面，因此没有视场光阑。渐晕系数渐晕系数50%的视场的视场15.1，有一焦距
14、为，有一焦距为50mm，口径为，口径为50mm的放大镜，眼睛到放大镜的距离的放大镜，眼睛到放大镜的距离为为125mm，1、求放大镜的视觉放大率和视场？、求放大镜的视觉放大率和视场？2、当眼睛瞳孔、当眼睛瞳孔2a为为5mm时，线渐晕系数分别为时，线渐晕系数分别为0,50%，100%的视场分的视场分别是多少？别是多少？52500fmmmmlhyz20125*525*5005002022.01255.2252.018.01255.22521zzzlahtglhtglahtgmmtgfy1818.0*50*22211mmtgfy2020.0*50*222mmtgfy2222.0*50*22222线渐晕
15、系数100%视场：线渐晕系数50%视场：线渐晕系数0视场：143 显微系统显微系统一、一、显微镜的成像原理及视角放大率显微镜的成像原理及视角放大率 1111ffx22250fmm2121250ffmm21ffffmm250显微镜由物镜和目镜组成。显微镜由物镜和目镜组成。物体物体ABAB在物镜前焦面稍前处在物镜前焦面稍前处，经物镜成放大、倒立的实像，经物镜成放大、倒立的实像ABAB，它位于它位于目镜前焦面或稍后处目镜前焦面或稍后处，经目镜成放大的虚像，该像位于无，经目镜成放大的虚像，该像位于无穷远或明视距离处。穷远或明视距离处。例：用两个焦距都是例：用两个焦距都是50mm的正透镜组成一个的正透镜
16、组成一个10倍的显倍的显微镜，问物镜、目镜的倍率及物镜和目镜之间的间隔？微镜，问物镜、目镜的倍率及物镜和目镜之间的间隔？21111ffx525022fmm100,21fffmmffmm25,10250显微镜是复杂的放大镜显微镜是复杂的放大镜 具有更大的放大率，二次放大具有更大的放大率，二次放大 人眼离物面较远，使用方便人眼离物面较远，使用方便 物镜和目镜可调换，从而得到多种放大率物镜和目镜可调换，从而得到多种放大率 具有中间实像面，可放置分划板，用于测量（构成测微目镜）具有中间实像面，可放置分划板，用于测量（构成测微目镜）当中间实像当中间实像A位于位于 Fe之前时，之前时，A”为实像，可投影到
17、屏上。也可用图为实像，可投影到屏上。也可用图像传感器接收实像，构成电子目镜像传感器接收实像，构成电子目镜 应满足应满足齐焦要求齐焦要求：调换物镜后，不需再调焦就能看到像。：调换物镜后，不需再调焦就能看到像。a.a.物镜物镜调换后，像面不动，物面不动调换后，像面不动，物面不动 物镜共轭距不物镜共轭距不变（变（195mm)195mm)b.b.物镜像面即目镜前焦面不动物镜像面即目镜前焦面不动在上端面以下在上端面以下10mm10mm处处c.c.机械筒长机械筒长上下端面上下端面 之间的距离（之间的距离（160mm160mm），有的），有的显微镜机械筒长可调。显微镜机械筒长可调。物镜为无穷远共轭距物镜为无
18、穷远共轭距 二、二、显微镜的光束限制显微镜的光束限制 1.孔径光阑：孔径光阑：a.单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑；单组低倍显微物镜，镜框是孔径光阑；b.复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑；复杂物镜一般以最后一组透镜的镜框作为孔径光阑；c.对于测量显微镜，孔阑在对于测量显微镜，孔阑在物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。用显微镜观察物体时，眼用显微镜观察物体时，眼瞳应与出射光瞳重合。瞳应与出射光瞳重合。若孔阑设置在物镜像方焦面，则出瞳位于若孔阑设置在物镜像方焦面，则出瞳位于显微系统后焦面显微系统后焦面上。上。若孔阑位置不同，若孔阑位置不同，xl与光学
19、筒长与光学筒长相比为一小量，则相比为一小量，则xz小，小，出瞳可出瞳可近似认为在显微系统像方焦面附近一固定位置。近似认为在显微系统像方焦面附近一固定位置。2.显微系统的出射光瞳直径显微系统的出射光瞳直径 显微镜应满足正弦条件显微镜应满足正弦条件（不晕成像），有（不晕成像），有：UnyyUnsinsinUtgxaUxasin1xfyyUnxfUsinsinNAfUnfasinUnNAsin令令NA NA 称为显微镜的数值孔径，是表征显微镜特性的重要参量称为显微镜的数值孔径，是表征显微镜特性的重要参量 NAaD5002fmm250出瞳直径出瞳直径两种方法两种方法3.显微镜的视场光阑和视场显微镜的视
20、场光阑和视场 在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物在显微物镜的象平面上设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。1120202fy显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质显微镜是小视场大孔径成像，为获得大孔径并保证轴上点成像质量，显微镜线视场不超过物镜的量，显微镜线视场不超过物镜的1/20,线视场要求：线视场要求：三、显微镜的分辨率和有效放大率三、显微镜的分辨率和有效放大率1.分辨率（用分辨距离分辨率（用分辨距离表示）表示）1）两个发光点的分辨率：）
21、两个发光点的分辨率：NAUn61.0sin222.12）不发光物体的分辨率：）不发光物体的分辨率：NANA5.0垂直照明：垂直照明：倾斜照明：倾斜照明：NA NA ，时，时，分辨率，分辨率（浸液物镜，紫光光源）（浸液物镜，紫光光源）UnNAsinD22.1-l-lUlDsin2Ulllsin222.1入瞳入瞳DU2.有效放大率有效放大率便于眼睛分辨的角距离为便于眼睛分辨的角距离为 42该角距离在眼睛的明视距离该角距离在眼睛的明视距离250mm250mm处所能分辨的距离处所能分辨的距离，可表示为：，可表示为：换算到物空间，换算到物空间，取，取NA5.0设所用照明的平均波长为设所用照明的平均波长为
22、0.00055mm，有有近似为：近似为：显微镜的放大率取决于物镜的分辨率或数值孔径。显微镜的放大率取决于物镜的分辨率或数值孔径。当使用比有效放大率下限当使用比有效放大率下限(500NA)更小的放大率时，显微镜能分辨而眼更小的放大率时，显微镜能分辨而眼睛不能分辨，放大不足。睛不能分辨，放大不足。若用比有效放大率上限若用比有效放大率上限(1000NA)更高的放大率，是无效放大，眼镜可更高的放大率，是无效放大，眼镜可以分辨更小，而不能被显微镜分辨。以分辨更小，而不能被显微镜分辨。00029.0)60*180/(14.3180/*)60/1(1对应的弧度对应的弧度主要光学特性参数有：主要光学特性参数有
23、：1.放大率放大率 ：物1f 物2.数值孔径数值孔径NANA：NANA决定了物镜的分辨能力决定了物镜的分辨能力4.工作距离：从物镜的第一个面顶点到物面的距离。工作距离：从物镜的第一个面顶点到物面的距离。5.物镜的通光口径：物镜的通光口径：UnNAsintgUlD 23.线视场：线视场：四、显微物镜四、显微物镜UnNAsin1120202fy显微物镜显微物镜 小视场大孔径光学系统小视场大孔径光学系统，也称，也称小像差系统小像差系统，主要，主要考虑与孔径有关的象差：考虑与孔径有关的象差：球差，正弦差，位置色差球差，正弦差，位置色差；显微物镜的基本类型：显微物镜的基本类型：低倍物镜可以用双胶合，中倍
24、物镜用双双胶合，高倍物镜用双胶合低倍物镜可以用双胶合，中倍物镜用双双胶合，高倍物镜用双胶合前片，数值孔径更大的阿贝物镜则需要浸油。前片，数值孔径更大的阿贝物镜则需要浸油。100.25物镜200.4物镜400.65复消色差物镜 600.8物镜1001.3浸水物镜500.6折反射UV物镜五、显微目镜五、显微目镜主要光学特性参数有：主要光学特性参数有：1.视觉放大率：视觉放大率：目f 25002.目镜的线视场（由视场光阑的大小决定）目镜的线视场（由视场光阑的大小决定）3.镜目距（出瞳距离）：镜目距（出瞳距离）：mmlZ64.目镜的通光口径：目镜的通光口径：由渐晕系数及几何关系决定由渐晕系数及几何关系
25、决定 由于由于物镜物镜的放大倍率作用，目镜的视场较大而相对孔径较小，是的放大倍率作用，目镜的视场较大而相对孔径较小，是短短焦距小孔径大视场系统焦距小孔径大视场系统。主要考虑轴外像差，特别是主要考虑轴外像差，特别是倍率像差，彗差，象散和场曲、畸变倍率像差，彗差，象散和场曲、畸变；例：已知一个显微镜物镜的垂轴放大倍率为例：已知一个显微镜物镜的垂轴放大倍率为-3-3倍，数值孔径为倍，数值孔径为0.20.2，共，共轭距轭距L L为为180180毫米，物镜框为孔阑，目镜焦距为毫米，物镜框为孔阑，目镜焦距为3030毫米，求毫米，求显微镜的视觉放大率；物镜焦距；物镜的物象距显微镜的视觉放大率；物镜焦距；物镜
26、的物象距出瞳直径；出瞳距离（镜目距）出瞳直径；出瞳距离（镜目距）斜入射光照明，波长为斜入射光照明，波长为0.550.55微米，求其分辨率微米，求其分辨率物镜通光孔径；系统的总焦距物镜通光孔径；系统的总焦距-l-l1 1l l1 1-l-l2 2-f-f目目出瞳的其他方法出瞳的其他方法求孔阑的像求孔阑的像-l-l1 1l l1 1-l-l2 2-f-f目目物镜通光孔径的其他方法物镜通光孔径的其他方法UnNAsintgUlD 2f的其他方法的其他方法fmm250六、显微镜的照明系统六、显微镜的照明系统1.透明物体：利用照明系统发出的光线直接照射到物体上，经过透透明物体：利用照明系统发出的光线直接照
27、射到物体上，经过透射后，进入显微镜成像。射后，进入显微镜成像。1）临界照明：）临界照明：a）特点：）特点：光源经过聚光镜所成之像与物平面重合光源经过聚光镜所成之像与物平面重合 相当于物平面上置光源相当于物平面上置光源b）光路图：）光路图：c）缺点：光源表面亮度不均匀或明显表现出灯丝的结构，影响）缺点：光源表面亮度不均匀或明显表现出灯丝的结构，影响显微镜的观察效果。显微镜的观察效果。d）要求：）要求：聚光镜应有与显微物镜相同或稍大的聚光镜应有与显微物镜相同或稍大的NANA 聚光镜前放置的可变光阑为聚光镜的孔阑聚光镜前放置的可变光阑为聚光镜的孔阑 改变孔阑大小，可改变进入物镜光束的孔径角，使之与改
28、变孔阑大小，可改变进入物镜光束的孔径角，使之与物镜的物镜的NANA相适应相适应 瞳瞳 瞳，视场瞳，视场 视场视场2）柯拉照明：）柯拉照明：a）特点：把）特点：把光源像成在物镜入瞳面上。光源像成在物镜入瞳面上。b）光路图：）光路图：c）优点：可消除临界照明物平面上光照度不均匀的特点。）优点：可消除临界照明物平面上光照度不均匀的特点。d）要求：）要求：光源通过前置镜光源通过前置镜L L成像在聚光镜前可变光阑成像在聚光镜前可变光阑J J2 2上，聚光镜再上，聚光镜再把此光源像再次成在物镜的入瞳上；在紧靠把此光源像再次成在物镜的入瞳上；在紧靠L L后面设另一可变光阑后面设另一可变光阑J J1 1，具有
29、均匀的亮度，被聚光镜成像在物面上。调节具有均匀的亮度，被聚光镜成像在物面上。调节J J2 2 ，可使之与不同数，可使之与不同数值孔径的物镜相匹配；调节值孔径的物镜相匹配；调节J J1 1，可改变物平面上的照明范围，使之能，可改变物平面上的照明范围，使之能与不同倍率物镜的视场相适应。与不同倍率物镜的视场相适应。视场视场 瞳，瞳瞳，瞳 视场视场作业作业15.315.3：已知显微目镜为：已知显微目镜为15X15X，问焦距是多少？物镜，问焦距是多少？物镜共轭距共轭距L=175mmL=175mm，求其焦距、物、象方截距。显微镜的总放大率，总，求其焦距、物、象方截距。显微镜的总放大率，总焦距是多少？与放大
30、镜相比，有什么不同处和相同处焦距是多少？与放大镜相比，有什么不同处和相同处X5.2物计算过程参考前面的例题计算过程参考前面的例题 l=-50，l=125,f1=250/7=35.7mm都是放大镜，能够实现视角的放大，视角放大率计算方法也一样。都是放大镜，能够实现视角的放大，视角放大率计算方法也一样。具有更大的放大率，二次放大具有更大的放大率，二次放大 人眼离物面较远，使用方便人眼离物面较远，使用方便 物镜和目镜可调换，从而得到多种放大率物镜和目镜可调换，从而得到多种放大率 具有中间实像面，可放置分划板，用于测量（构成测微目镜）具有中间实像面，可放置分划板，用于测量（构成测微目镜）当中间实像当中
31、间实像A位于位于 Fe之前时，之前时，A”为实像，可投影到屏上。也可为实像，可投影到屏上。也可用图像传感器接收实像，构成电子目镜用图像传感器接收实像，构成电子目镜 X5.3721mmf7.6/2505.2/11ll物17511ll111111fll 144 望远系统望远系统一、工作原理及光学特性参数一、工作原理及光学特性参数2121212ffffff望远镜由望远镜由物镜物镜和和目镜目镜组成，光学筒长组成，光学筒长=0=0；系统焦距无限大；系统焦距无限大；横向放大率与物体位置无关。横向放大率与物体位置无关。伽利略望远镜伽利略望远镜开普勒望远镜开普勒望远镜21ffL开普勒望远镜开普勒望远镜：物镜和
32、目镜都为正透镜，产生倒立物镜和目镜都为正透镜，产生倒立虚像虚像。筒长较长，有实像面，可加分划板测量，用于观察要筒长较长，有实像面，可加分划板测量，用于观察要加加转像系统转像系统，结构复杂。，结构复杂。伽利略望远镜伽利略望远镜：正透镜为物镜，负透镜为目镜：正透镜为物镜，负透镜为目镜,产生正产生正立虚像。立虚像。筒长较短，无实像面，不能用于测量。筒长较短，无实像面，不能用于测量。二、视觉放大率二、视觉放大率21fftgtgtgtg眼仪 tgftgf212122fDfDDD21ff三、分辨率及工作放大率三、分辨率及工作放大率望远镜的分辨率用极限分辨望远镜的分辨率用极限分辨角来表示角来表示：mmD01
33、4 若设人眼的分辨率为若设人眼的分辨率为 60 06 3.201406mmDmmD D与与成反比，与视角放大率分成反比，与视角放大率分辨率成正比辨率成正比以上求得的视觉放大率是满足分辨率要求的最小视觉放大率，称之为以上求得的视觉放大率是满足分辨率要求的最小视觉放大率，称之为正常放大率。正常放大率。工作放大率：是正常放大率的工作放大率：是正常放大率的1.52倍倍DD1.开普勒望远镜开普勒望远镜 出瞳距（镜目距）出瞳距（镜目距）lz zLlz2111fllzz四、望远镜系统的光束限制四、望远镜系统的光束限制 物镜框为望远镜系统的物镜框为望远镜系统的孔阑孔阑。当出瞳大于眼瞳时，当出瞳大于眼瞳时，眼瞳
34、眼瞳为孔阑，当出瞳小于眼为孔阑，当出瞳小于眼瞳时物镜框为孔阑瞳时物镜框为孔阑目镜如拦光则为渐晕光阑目镜如拦光则为渐晕光阑/1fytg视场角视场角视场光阑直径视场光阑直径tgfDF21目镜为渐晕光阑允许存在目镜为渐晕光阑允许存在50%以下的渐晕以下的渐晕可以使用透镜及棱镜转像系统成正立实像可以使用透镜及棱镜转像系统成正立实像可以有较大的视觉放大率，视场角不超过可以有较大的视觉放大率，视场角不超过1012开目渐晕，物镜孔阑开目渐晕，物镜孔阑 出瞳大小出瞳大小zzllDD2.伽利略望远镜伽利略望远镜眼瞳为孔阑，出瞳眼瞳为孔阑，出瞳物镜为物镜为渐晕光阑渐晕光阑，有渐晕，有渐晕，它在系统像方的像（出射窗
35、它在系统像方的像（出射窗）位于物镜与目镜之间某处）位于物镜与目镜之间某处产生正立虚像产生正立虚像)(22zlLDtg50%渐晕系统渐晕系统 的视场角的视场角2zl出射光瞳到目镜后主面的距离。出射光瞳到目镜后主面的距离。若要求较大的视场，伽利略望远镜的视觉放大率不能太大，一般是若要求较大的视场，伽利略望远镜的视觉放大率不能太大，一般是6X-8X五、望远物镜五、望远物镜主要光学参数：主要光学参数：相对孔径相对孔径 D/D/ff 入瞳直径入瞳直径D，焦距，焦距ff 视场角视场角2 2 这些特性参数决定了望远镜的分辨率，像的主观亮度，这些特性参数决定了望远镜的分辨率，像的主观亮度，和系统的外形尺寸。和
36、系统的外形尺寸。六、望远目镜六、望远目镜1、目镜的视场角：、目镜的视场角：tgtg2、镜目距：、镜目距：l lZ Z 6mm 6mm3、目镜的通光口径、目镜的通光口径 tglDDz2出瞳目4、目镜的工作距：物镜像面到目镜前表面的长度、目镜的工作距：物镜像面到目镜前表面的长度5、视度调节范围：、视度调节范围：一个折光度对应的调焦量一个折光度对应的调焦量：100022fx通常，视度的调节范围为通常，视度的调节范围为5 5折光度，则目镜的调节深度为折光度，则目镜的调节深度为5x5x。目镜的工作距至少应大于目镜的工作距至少应大于5x 5x。无渐晕情况无渐晕情况七、透镜转像系统七、透镜转像系统21211
37、2ffffyyfyfytgtg设置转象系统的望远镜可以得到正立的象，放大率扩大设置转象系统的望远镜可以得到正立的象，放大率扩大倍倍。八、场镜八、场镜1、孔阑经场镜成一次像：、孔阑经场镜成一次像：场fll11111物fl11l2、出瞳为上述像在经目镜成的像：、出瞳为上述像在经目镜成的像：目fllzz111目fldllz11zl已知已知 ，求，求 或已知或已知 求求 场f zlzl场f 3、场镜一般用单透镜，若不需校正畸变时，都采用平凸透镜。、场镜一般用单透镜，若不需校正畸变时，都采用平凸透镜。)(1(21n场22111,01rr2r九、望远系统的外形尺寸计算九、望远系统的外形尺寸计算已知筒长已知
38、筒长L、，求开普勒望远镜外形尺寸。，求开普勒望远镜外形尺寸。例：一开普勒望远镜，筒长例：一开普勒望远镜，筒长L=175mm，=-6，2=7，D=4mm，求外形尺寸。，求外形尺寸。例：一开普勒望远镜，筒长例：一开普勒望远镜，筒长L=175mm，=-6，2=7，D=4mm，求外形尺寸。，求外形尺寸。175Llz2111fllzz35.185.3150*221tgtgfDF24zzllDD17521ffL621ff25,15021ff6175zl4.256/367.0*175*242 tglDDz出瞳目367.05.36otgtgtg无渐晕时无渐晕时 方法方法2 24 DD6175zl125.3100052fx目镜的调节深度目镜的调节深度小结，复习大纲小结，复习大纲作业：课件上的15.1和例题15.5、15.11
