1、第七章第七章 典型光學系統典型光學系統 眼睛及其光學系統眼睛及其光學系統 放大鏡放大鏡 顯微系統顯微系統 望遠系統望遠系統 投影系統和照相系統投影系統和照相系統 第一節第一節 眼睛及其光學系統眼睛及其光學系統 眼睛是一個完整的成像光學系統，同時眼睛是一個完整的成像光學系統，同時又是目視光學系統的接收器，可以看成又是目視光學系統的接收器，可以看成是整個光學系統的一個組成部分。是整個光學系統的一個組成部分。一、眼睛結構一、眼睛結構二、人眼的調節和適應二、人眼的調節和適應 三、人眼的分辨率和瞄準精度三、人眼的分辨率和瞄準精度 四、人眼的屈光度誤差及其校正四、人眼的屈光度誤差及其校正人眼的結構人眼的結

2、構 人眼的生理結構人眼的生理結構 人眼的光學結構簡約眼人眼的光學結構簡約眼 人眼相當于照相機人眼相當于照相機人眼的結構黃斑盲點角膜前室虹彩視軸后室水晶體鞏膜脈絡膜網膜簡約眼簡約眼眼睛簡化成一個折射球面的模型，即簡約眼眼睛簡化成一個折射球面的模型，即簡約眼 折射面的曲率半徑折射面的曲率半徑像方介質的折射率像方介質的折射率網膜的曲率半徑網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n=1.33n=1.0R =5.56R =9.7人眼與照相機人眼與照相機 眼睛如同一只自動變焦和自動眼睛如同一只自動變

3、焦和自動改變光圈大小的照相機。從光學角改變光圈大小的照相機。從光學角度看，眼睛中三個最重要的部分是度看，眼睛中三個最重要的部分是水晶體、瞳孔和網膜，它們分別對水晶體、瞳孔和網膜，它們分別對應與照相機中的鏡頭、光闌和底片。應與照相機中的鏡頭、光闌和底片。人眼的調節人眼的調節調節：調節：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節。以看清不同距離物體的過程稱為調節。遠點：遠點：眼睛能看清的最遠點稱為遠點，用眼睛能看清的最遠點稱為遠點，用r r表示表示近點近點：眼睛能看清的最近點稱為近點，用：眼睛能看清的最近點稱為近點，用p p表示表示調節范

4、圍調節范圍：調節范圍：調節范圍A A表示為遠點距和近點距的表示為遠點距和近點距的 倒數之差倒數之差 A、R、P的單位是屈光度的單位是屈光度（D），）， 。 pRprA11111 mD眼睛在不同年齡時的調節能力和調節范圍眼睛在不同年齡時的調節能力和調節范圍年年 齡齡1020304050607080近點距近點距(cm)-7-10-14-22-40-20010040遠點距遠點距（cm)2008040A=R-P(屈光度)141074.52.510.250人眼的適應人眼的適應 眼睛能適應不同亮暗環境的能力稱為適應眼睛能適應不同亮暗環境的能力稱為適應。 適應可分為明適應和暗適應。前者發生適應可分為明適應和

5、暗適應。前者發生在由暗處到亮處時，適應時間大約幾分鐘；在由暗處到亮處時，適應時間大約幾分鐘；后者發生在由亮處到暗處時，適應時間大后者發生在由亮處到暗處時，適應時間大約約30-6030-60分鐘分鐘。 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的通常：人眼在近距離工作時的通常距離距離 250 mm.250 mm. 分辨力分辨力：眼睛能分辯兩個很靠近的點的：眼睛能分辯兩個很靠近的點的能力稱為眼睛的分辨率。能力稱為眼睛的分辨率。 最小分辨角：最小分辨角：能夠分辯的最近兩點對眼能夠分辯的最近兩點對眼睛的張角稱為眼睛的最小分辯角：睛的張角稱為眼睛的最小分辯角：6060秒秒 最小分辨距

6、離：最小分辨距離：在明視距離處（在明視距離處（250mm250mm）最小分辨角對應的線量：最小分辨角對應的線量：0.0725mm0.0725mm。人眼的瞄準精度人眼的瞄準精度 人眼認為標志對目標重合而實際未人眼認為標志對目標重合而實際未重合的最大誤差重合的最大誤差 。 瞄準精度與分辨力成正比，但不等瞄準精度與分辨力成正比，但不等于分辨力。于分辨力。分辯力和瞄準精度分辯力和瞄準精度 兩個不同的概念兩個不同的概念 分辨力是對分辨力是對靜止靜止的兩個點的分辨能力的兩個點的分辨能力 瞄準精度是對兩個瞄準精度是對兩個相對運動相對運動點重合的判斷。點重合的判斷。 兩個概念又是相互聯系的，高的瞄準精度兩個概

7、念又是相互聯系的，高的瞄準精度不僅取決于高的分辯力，同時也取決合適的不僅取決于高的分辯力，同時也取決合適的瞄準方式。一般有瞄準方式。一般有 其中其中K 11，與瞄準方式有關，與瞄準方式有關 K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，眼睛的遠點在無限正常人眼完全放松時，眼睛的遠點在無限 遠，則稱其為正常眼，反之，稱為非正常遠，則稱其為正常眼，反之，稱為非正常眼。非正常眼主要有以下三種類型：眼。非正常眼主要有以下三種類型： 近視眼近視眼：遠點距為負值，有限遠：遠點距為負值，有限遠 遠視眼遠視眼：遠點距為正值，有限遠遠點距為正值，有限遠 散光眼散光眼： 兩個垂直子午面的

8、遠點距不兩個垂直子午面的遠點距不同同近視眼近視眼 -r遠視眼遠視眼： r散光眼散光眼 -r-r第一子午面第二子午面第二節第二節 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概述放大鏡概述 放大鏡又稱助視鏡，放大鏡又稱助視鏡，當被觀察物體當被觀察物體的細節對眼睛的張角小于最小分辯的細節對眼睛的張角小于最小分辯角（角（11）時，眼睛便無法分辯其細）時，眼睛便無法分辯其細節，只能借助于目視光學儀器將其節，只能借助于目視光學儀器將其放大后再去觀察。由此引入放大后再去觀察。由此引入視覺放視覺放大率大率。放大

9、鏡的工作原理放大鏡的工作原理圖圖視覺放大率視覺放大率 定義：定義：通過目視光學儀器觀察物體時，通過目視光學儀器觀察物體時，其像對眼睛張角的正切與直接看物體時其像對眼睛張角的正切與直接看物體時物體對眼睛張角的正切之比物體對眼睛張角的正切之比 視放大率是一種主觀放大率，不同于前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。面介紹的三種客觀放大率。tgtg 放大鏡的視放大率放大鏡的視放大率 當人眼直接觀察物體時當人眼直接觀察物體時 當人眼通過放大鏡觀察物體時當人眼通過放大鏡觀察物體時 視放大率視放大率DylytgfylPlflPytgfDlPlftgtg一般有一般有當當 時時當當 時時當

10、當 時時 l fD fDfP 0PlDfDlPlftgtg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組合系統放大鏡與人眼組合成一個組合系統 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，必產生視場光闌與物（像面）不重合，必產生漸暈漸暈放大鏡的光束限制圖放大鏡的光束限制圖放大鏡的像方視場角放大鏡的像方視場角1()/tghaP/tgh P2()/tghaPK=1.0K=0.5K=0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，我們將一般說，我們將 確定為確定為放大鏡的視放大率。放大鏡的視放大率。 放大率取決于焦距，與焦

11、距成反比。放大率取決于焦距，與焦距成反比。當單透鏡的焦距不能減小時，放大率當單透鏡的焦距不能減小時，放大率受到限制，于是，有了顯微鏡。受到限制，于是，有了顯微鏡。250 f第三節第三節 顯微系統顯微系統 顯微系統的構成顯微系統的構成 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 顯微鏡的分辨顯微鏡的分辨力力 顯微鏡的有效放大率顯微鏡的有效放大率 顯微鏡中的光束限制顯微鏡中的光束限制 照明系統照明系統顯微系統的構成顯微系統的構成 照明系統成像系統照明系統成像系統 成像系統成像系統= = 物鏡目鏡物鏡目鏡 顯微鏡成像系統顯微鏡成像系統工作原理工作原理顯微鏡成像系統工作原理顯微

12、鏡成像系統工作原理顯微鏡的視放大率（一）顯微鏡的視放大率（一） 人眼直接觀察物體人眼直接觀察物體 人眼觀察顯微鏡的像人眼觀察顯微鏡的像 顯微鏡的視放大率顯微鏡的視放大率Dylytg顯目物目物目目fyfyffyfxfyfytg顯顯fDDyfytgtg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積 顯微鏡實質上就是一個組合的放大鏡顯微鏡實質上就是一個組合的放大鏡 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分析對顯微鏡成像的幾點分析 物平面應位于物鏡的物方焦點到

13、兩倍焦物平面應位于物鏡的物方焦點到兩倍焦距之間，以實現物鏡的一級放大。距之間，以實現物鏡的一級放大。 物平面應位于整個顯微鏡組合物方焦點物平面應位于整個顯微鏡組合物方焦點以內，并十分靠近物方焦點處，以使得以內，并十分靠近物方焦點處，以使得物體經顯微鏡成像于物體經顯微鏡成像于250mm250mm以外至以外至處。處。 顯微鏡可以通過調換不同倍率的物鏡和顯微鏡可以通過調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目鏡，方便迅速地獲得顯微鏡的多種放大率。大率。 顯微鏡因為有中間實像，能實現對物體顯微鏡因為有中間實像，能實現對物體的瞄準和測量的瞄準和測量。顯微鏡的分辨力顯微鏡的分辨力 顯微鏡的分

14、辨力取決于光學系統對光的衍顯微鏡的分辨力取決于光學系統對光的衍射狀況。射狀況。 根據瑞利判斷，兩個相鄰像點之根據瑞利判斷，兩個相鄰像點之間的間隔等于艾里斑的半徑時，則能被光間的間隔等于艾里斑的半徑時，則能被光學系統分辨學系統分辨。 顯微鏡的分辨力用所能分辨的物方最小距顯微鏡的分辨力用所能分辨的物方最小距離表示離表示 NA：數值孔徑數值孔徑 是光學系統的重要參數是光學系統的重要參數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的顯微鏡的分辨力主要取決于顯微物鏡的數值孔徑數值孔徑

15、NA 提高數值孔徑的方法是增大孔徑角，物提高數值孔徑的方法是增大孔徑角，物方孔徑角方孔徑角U最大可達最大可達6070，因此，因此，顯微物鏡屬于大孔徑系統。顯微物鏡屬于大孔徑系統。 提高數值孔徑的另一方法是提高物方空提高數值孔徑的另一方法是提高物方空間的折射率，間的折射率，“油浸物鏡油浸物鏡”便是用于這便是用于這一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），可使數值孔徑達到可使數值孔徑達到1.51.5 光學顯微鏡的極限分辨距約為光學顯微鏡的極限分辨距約為/3/3。提高顯微鏡分辨力的可能性提高顯微鏡分辨力的可能性 提高顯微鏡分辨率的另一途徑就是用電提高顯微鏡分辨率的另一途徑就

16、是用電子束來代替光。根據德布羅意的物質波子束來代替光。根據德布羅意的物質波理論，運動的電子具有波動性，而且速理論，運動的電子具有波動性，而且速度越快，它的度越快，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世紀最重要的發明之一。世紀最重要的發明之一。由于電子的速度可以加到很高，電子顯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到納米級（微鏡的分辨率可以達到納米級（1010-9-9m m）。）。例題：如果要求讀數顯微鏡的瞄準精例題：如果要求讀數顯微鏡的瞄準精度為度為0.001mm0.001mm，求顯微鏡的放大率。，求顯微鏡的放大率。 解解 人眼直接觀察人眼直接觀察0

17、.001mm的物體所對應的物體所對應的視角為的視角為 人眼的視角分辨力為人眼的視角分辨力為60，因此要求顯因此要求顯微鏡的視放大率為微鏡的視放大率為6104250001. 0etg73104606tgtgtg分析 如果使用如果使用10的目鏡，則根據公式可以的目鏡，則根據公式可以求得物鏡的放大倍數為求得物鏡的放大倍數為 由此可知，使用一個由此可知，使用一個8的顯微物鏡即能的顯微物鏡即能滿足要求。滿足要求。3 . 71073目顯微鏡的有效放大率顯微鏡的有效放大率 有效放大率是對設計顯微鏡提出的技術有效放大率是對設計顯微鏡提出的技術要求要求 有效放大率的確定原則：有效放大率的確定原則： 被顯微鏡分辨

18、的細節經顯微鏡放大后被顯微鏡分辨的細節經顯微鏡放大后也要能被人眼所分辨也要能被人眼所分辨。 取人眼觀察取人眼觀察2 4時時NANADDtgtg25061. 00725. 0/0725. 0NANA1000500顯微鏡的光束限制顯微鏡的光束限制孔徑光闌孔徑光闌 低倍物鏡為單組透鏡，物鏡框為孔徑光闌低倍物鏡為單組透鏡，物鏡框為孔徑光闌 高倍物鏡為多組透鏡，后組透鏡框為孔徑光闌高倍物鏡為多組透鏡，后組透鏡框為孔徑光闌 測量顯微鏡用物方遠心光路，孔徑光闌設置在測量顯微鏡用物方遠心光路，孔徑光闌設置在物鏡的像方焦平面上物鏡的像方焦平面上 孔徑光闌經目鏡所成的像即為顯微鏡的出瞳孔徑光闌經目鏡所成的像即為顯

19、微鏡的出瞳 ，觀察時，眼瞳要與出瞳重合觀察時，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出瞳直徑與入射光束的大小及放大率有關NAD500出顯微鏡的光束限制顯微鏡的光束限制視場光闌視場光闌 顯微鏡要求無漸暈成像，因而視場顯微鏡要求無漸暈成像，因而視場光闌須設置在物鏡實像平面上光闌須設置在物鏡實像平面上 。顯顯微鏡的線視場為微鏡的線視場為/22yytgfye22tgy5002照明系統照明系統 直接照明直接照明 反射式照明反射式照明 透射照明透射照明 聚光鏡照明聚光鏡照明 臨界照明臨界照明 柯勒照明柯勒照明臨界照明臨界照明 光源光

20、源 物面（特點：窗對窗）物面（特點：窗對窗） 優點：亮度高，結構簡單優點：亮度高，結構簡單 缺點：照度不均勻缺點：照度不均勻 柯勒照明柯勒照明 光源光源 成像系統的入瞳（窗對瞳）成像系統的入瞳（窗對瞳） 集光鏡集光鏡 物面（瞳對窗）物面（瞳對窗） 優點：照度均勻優點：照度均勻 缺點：結構復雜缺點：結構復雜照明系統與成像系統的匹配照明系統與成像系統的匹配 照明系統與成像系統的配合應注意兩點照明系統與成像系統的配合應注意兩點 瞳窗要銜接，這樣既能保證物體的照明瞳窗要銜接，這樣既能保證物體的照明范圍又可以充分利用光能范圍又可以充分利用光能 照明系統必須提供被照物體有足夠的孔照明系統必須提供被照物體有

21、足夠的孔徑角，能滿足成像系統的數值孔徑，以徑角，能滿足成像系統的數值孔徑，以確保成像系統的性能。確保成像系統的性能。 顯微鏡應用的拓展顯微鏡應用的拓展 從對物體成像的特點來分，對近距離成從對物體成像的特點來分，對近距離成像的光學系統都可以歸類于顯微鏡，近像的光學系統都可以歸類于顯微鏡，近代顯微鏡常在系統中加入其它鏡組，以代顯微鏡常在系統中加入其它鏡組，以擴大顯微鏡的功能。擴大顯微鏡的功能。筒長無限的顯微物鏡筒長無限的顯微物鏡 優點：物鏡和輔助物鏡之間是平行光，有利優點：物鏡和輔助物鏡之間是平行光，有利于裝配和調整，可以在其間加入棱鏡、濾光于裝配和調整，可以在其間加入棱鏡、濾光片和偏振片，而不會

22、引起像點位置的變化及片和偏振片，而不會引起像點位置的變化及產生雙像、疊影等。產生雙像、疊影等。 物鏡物鏡 輔助物鏡輔助物鏡12ffyy顯微攝影系統顯微攝影系統顯微鏡與攝影系統組合顯微鏡與攝影系統組合 攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡攝影物鏡直接置于目鏡的后方，使目鏡所成的虛像，成像在照相底片或所成的虛像，成像在照相底片或CCDCCD上。上。 攝影物鏡直接代替目鏡，該目鏡稱為攝攝影物鏡直接代替目鏡，該目鏡稱為攝影目鏡，為使整個共軛物像距不致于太影目鏡，為使整個共軛物像距不致于太大，目鏡應設計成負光組。大，目鏡應設計成負光組。 數字顯微鏡數字顯微鏡 顯微物鏡的像面上，直接放置顯微物鏡的像面上，直

23、接放置CCDCCD接收器，連接收器，連接到計算機上，還可以對顯微鏡的圖像進行測接到計算機上，還可以對顯微鏡的圖像進行測量和實時處理，圖像的大小也可以通過量和實時處理，圖像的大小也可以通過CCDCCD靶靶面上的象素面積計算出來面上的象素面積計算出來 習題（p.140頁第5題）100望遠系統望遠系統 望遠系統的組成望遠系統的組成 望遠系統的放大率望遠系統的放大率 望遠系統的分類及特點望遠系統的分類及特點 望遠系統的分辨力望遠系統的分辨力 望遠系統的有效放大率望遠系統的有效放大率 望遠系統的光束限制望遠系統的光束限制 望遠鏡的輔助系統望遠鏡的輔助系統 目鏡目鏡望遠系統的組成及工作原理望遠系統的組成及

24、工作原理 組成：物鏡組成：物鏡+ +目鏡目鏡 特點：物鏡的像方焦點重合于目鏡的物特點：物鏡的像方焦點重合于目鏡的物方焦點。無焦系統方焦點。無焦系統望遠鏡的工作原理圖望遠鏡的工作原理圖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望遠系統的放大率望遠系統的放大率 人眼直接觀察事物體對人眼的張角與物體對儀器人眼直接觀察事物體對人眼的張角與物體對儀器的張角相等的張角相等 望遠系統的視放大率等于儀器的角放大率望遠系統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望遠系統的分類望遠系統的分類 柯普勒型柯普勒型 特點：目鏡焦距為正光組特

25、點：目鏡焦距為正光組 有中間實像，成倒像有中間實像，成倒像 結構長結構長 伽利略型伽利略型 特點：目鏡焦距為負光組特點：目鏡焦距為負光組 無中間實像，成正立像無中間實像，成正立像 結構短結構短刻普勒型刻普勒型伽利略型伽利略型望遠鏡的分辨力望遠鏡的分辨力 理論極限分辨角理論極限分辨角 望遠鏡的分辨力取決于入瞳直徑望遠鏡的分辨力取決于入瞳直徑D（mm）Dfunfa22. 1sin61. 000140/D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系統的分辨角經放大后也是指望遠系統的分辨角經放大后也恰能被人眼極限分辨角的放大率，即望遠系統恰能被人眼極限分辨角的放大率，即

26、望遠系統的分辨率與人眼分辨率相匹配的放大率的分辨率與人眼分辨率相匹配的放大率。 =60/=D/2.3 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倍時倍時的放大率的放大率. =D 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例題例題 經緯儀望遠鏡視覺放大率，使用經緯儀望遠鏡視覺放大率，使用夾線瞄準形式，求望遠鏡的瞄準精度夾線瞄準形式，求望遠鏡的瞄準精度。解解 夾線瞄準形式下眼睛的瞄準精度夾線瞄準形式下眼睛的瞄準精度 則望遠鏡的瞄準精度則望遠鏡的瞄準精度01 a11001 望遠系統的光束限制望遠系統的光束限制 孔徑光闌孔徑光闌

27、 ：望遠鏡的物鏡框就是孔徑光闌，：望遠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外側附近。也是入瞳，出瞳位于目鏡像方焦點外側附近。 視場光闌視場光闌 ：物鏡像方焦面上的分劃板是視場：物鏡像方焦面上的分劃板是視場光闌，直徑為：光闌，直徑為： 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 視場大小視場大小： 0fytg )(22zlLDtg 類型：類型： 開普勒型開普勒型 伽利略型伽利略型望遠

28、鏡中的輔助系統望遠鏡中的輔助系統轉像系統轉像系統 透鏡轉像透鏡轉像 一般有兩種形式，單組正透鏡和雙組正一般有兩種形式，單組正透鏡和雙組正透鏡透鏡 棱鏡轉像棱鏡轉像透鏡轉像系統透鏡轉像系統單透鏡組轉像單透鏡組轉像雙透鏡組轉像雙透鏡組轉像棱鏡轉像系統棱鏡轉像系統望遠鏡中的輔助系統望遠鏡中的輔助系統場鏡場鏡 場鏡是一個正透鏡組，將其放置在物鏡的焦面場鏡是一個正透鏡組，將其放置在物鏡的焦面上，可以在不改變系統放大率的前提下，改變上，可以在不改變系統放大率的前提下，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，讓更多的光線通過系統， 場鏡場鏡物

29、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 目鏡的視度調節目鏡的視度調節目鏡的放大率目鏡的放大率 目鏡相當于放大鏡目鏡相當于放大鏡 將位于焦點附近的物體成像于無限遠將位于焦點附近的物體成像于無限遠至至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 入瞳即為望遠系統的出瞳，略大于人眼的入瞳即為望遠系統的出瞳，略大于人眼的瞳孔直徑，焦距為瞳孔直徑，焦距為25mm25mm左右。左右。 目鏡相對孔徑目鏡相對孔徑 較小，屬小孔徑系統較小，屬小孔徑系統 目鏡視場為目鏡視場為 較大，屬大視場系統較大，屬大視

30、場系統目fD目fytg目鏡的視度調節目鏡的視度調節 目鏡的調節是為了適應不同視度的人眼目鏡的調節是為了適應不同視度的人眼需要需要 目鏡的前后調節可以讓物體的物距發生目鏡的前后調節可以讓物體的物距發生變化而獲得不同遠近距離的像，與人眼變化而獲得不同遠近距離的像，與人眼的遠點距相匹配。的遠點距相匹配。 目鏡的調節目鏡的調節量量)(10002mmfNxe照相和投影系統照相和投影系統 攝影（照相）系統攝影（照相）系統 包括包括光學照相機、電視攝像機、光學照相機、電視攝像機、CCD攝攝像機和數碼照相機等像機和數碼照相機等 投影系統投影系統 幻燈機、書寫投影儀、液晶投影儀、放幻燈機、書寫投影儀、液晶投影儀

31、、放映機等映機等照相系統照相系統 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、電子光學變像管、電子光學變像管、 電視攝像管電視攝像管 物鏡物鏡 主要參數主要參數：焦距：焦距：f ； 視場：視場： ； 相對孔徑：相對孔徑： 或光圈數：或光圈數： 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 拍攝遠處物體拍攝遠處物體 拍攝近處物體拍攝近處物體 航攝鏡頭的焦距可達數百毫米甚至數米航攝鏡頭的焦距可達數百毫米甚至數米 yf tg /yyyfx攝影物鏡（二）攝影物鏡（二） 相對孔徑相對孔徑

32、相對孔徑決定像面照度相對孔徑決定像面照度 中心中心 邊緣邊緣 光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，光圈分值的方法：每增大一擋光圈值，對應的像平面照度依次減半。對應的像平面照度依次減半。光圈值按光圈值按公比公比 的等比級數變化的等比級數變化 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 視場決定攝影系統成像的范圍，視場決定攝影系統成像的范圍，視場的視場的大小由物鏡的焦距和接收器的尺寸決定。大小由物鏡的焦距和接收器的尺寸決定。 長焦距和短焦距物鏡分別稱作遠攝物鏡長焦距和短焦距物鏡分別稱作遠攝物鏡和廣角物鏡。普通照相機標準鏡

33、頭的焦和廣角物鏡。普通照相機標準鏡頭的焦距介于兩者之間距介于兩者之間 fhtgxfhy常用接收器規格常用接收器規格 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的數碼相機與使用 28-72mm鏡頭的傳統膠卷相機的視場范圍可以是完全一樣的。使問題更復雜化的是，數碼相機中使用的CCD 大小并非完全一樣。一般人使用 135mm 膠卷的相機時，很容易根據視場要求選擇鏡頭的類型。為使數碼相機的此參數也容易識別，許多制造商都將CCD鏡頭的焦距用等價135mm膠片的焦距來標稱，稱作等價135mm典型的值。 普通相機與數碼相機鏡頭的等普通相機與數碼相機鏡頭的等價焦距價焦距 135mm膠片相機膠片相機 典型的數碼相機典型的數碼相機 視場范圍視場范圍 20mm 4.3mm 超廣角