精密量儀? 量具的小知識

■數(shù)值孔徑(NA)

NA值很重要，因為它表示物鏡的分辨能力。NA值越大，可見

細節(jié)越高。NA值較大的透鏡也可以收集更多的光，與NA值較

小的透鏡相比，通?？稍诮股钶^窄的情況下提供更明亮的圖像。

NA=n·Sinθ

上述公式表明，NA取決于物鏡前端和工件之間的介質(zhì)折射率

n(對于空氣，n=1.0)以及可進入透鏡的光線的最大錐半角θ。

顯示器觀察范圍(mm) = 相機圖像傳感器的尺寸(長度×高度)

物鏡放大倍率

■明視場照明和暗視場照明

在明視場照明中，物鏡將整個錐形光束聚焦在工件表面上。這

是光學(xué)顯微鏡的正常觀察模式。使用暗視場照明時，光錐的內(nèi)

部區(qū)域?qū)⒈徽趽?，從而僅通過斜角光線來照亮表面。暗視場照

明非常適合檢測表面劃痕和污染。

■放大倍率

光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的放大對象圖像與該對象的尺寸比率。放大倍率

通常為橫向放大倍率，盡管也可以表示橫向、垂直或角度放大

倍率。

■主光線

從光軸外的物點發(fā)出并穿過透鏡系統(tǒng)中的孔徑光圈的中心的光

線。

■孔徑光圈

用于控制穿過透鏡系統(tǒng)的光量的可調(diào)圓形光圈。它也被稱為孔

徑光闌，其大小會影響圖像亮度和焦深。

■視場光闌

用于控制光學(xué)儀器視場的光闌。

■遠心系統(tǒng)

光線與物和(或者)像空間的光軸平行的光學(xué)系統(tǒng)。這意味著放

大倍率在整個工作距離范圍內(nèi)幾乎恒定，因此幾乎消除了透視

誤差。

■正立像

上下左右方向以及移動方向與工作臺上的工件方向相同的圖像。

■視場數(shù)(FN)、實際視場和顯視器顯示放大倍率

樣品表面的觀察范圍取決于目鏡的視場光闌直徑。該直徑的值

(以毫米為單位)被稱為視場數(shù)。相比之下，實際視場是實際放

大并用物鏡觀察時工件表面上的范圍。

可通過以下公式計算實際視場：

(1) 顯微鏡可觀察的工件范圍(直徑)

■復(fù)消色差物鏡和消色差物鏡

復(fù)消色差物鏡是校正三種顏色(紅色、藍色、黃色)的色差(顏色

模糊)的透鏡。

消色差物鏡是校正兩種顏色(紅色、藍色)的色差的透鏡。

■有限校正光學(xué)系統(tǒng)

使用物鏡在有限位置形成中間圖像的光學(xué)系統(tǒng)。穿過物鏡的工

件光抵達中間圖像平面(位于目鏡的前焦平面上)并會聚在該平

面上。

物鏡放大倍率 = 成像(鏡筒)透鏡的焦距

■焦距(f)

從鏡頭主點到焦點的距離：如果f1表示物鏡焦距，f2表示成像

(鏡筒)透鏡的焦距，則放大倍率取決于兩者之間的比率。(在無

限校正光學(xué)系統(tǒng)的情況下。)

■焦點

平行于會聚透鏡系統(tǒng)的主光軸傳播并通過該系統(tǒng)的光線將會聚

(或聚焦)在軸上的某個點上，該點被稱為后焦點或圖像焦點。

■分辨本領(lǐng)(R)

兩個圖像點之間的最小可檢測距離，表示分辨力極限。

分辨能力(R)取決于數(shù)值孔徑(NA)和照明波長(λ)。

■工作距離(W.D)

顯微鏡物鏡的前端與工件表面之間的距離，在該距離下可實現(xiàn)

最清晰的對焦。

■齊焦距離

對準交點時，試樣表面到物鏡

定位面的距離。

(2) 顯示器觀察范圍

(3) 顯示器顯示放大倍率

顯示器放大倍率 = 物鏡放大倍率 x 顯示器上顯示的對角線長度(mm)

相機圖像傳感器的對角線長度(mm)

R = (μm)λ2?NA

λ=0.55μm 通常用作參考波長

■焦深(DOF)

這是兩個平面之間的距離(沿光軸方向測量)，該距離定義了將

顯微鏡聚焦在物體上時可接受的圖像清晰度的極限。隨著數(shù)值

孔徑(NA)的增加，焦深變淺，如以下表達式所示：

視場(mm) =目鏡FN

物鏡放大倍率

示例：1X透鏡的實際視場為24(mm) =

10X透鏡的實際視場為2.4(mm) = 24

(10 mm)24(1 mm)

圖像傳感器尺寸

DOF =λ

λ = 0.55μm (基準波長)

2 ?(NA)2

(例) 對于M Plan Apo100X透鏡NA是0.7

　該物鏡的焦深為 0.55 (μm) = 0.6 (μm)

2×0.7