精密量仪• 量具的小知识

■数值孔径(NA)

NA值很重要，因为它表示物镜的分辨能力。NA值越大，可见

细节越高。NA值较大的透镜也可以收集更多的光，与NA值较

小的透镜相比，通常可在焦深较窄的情况下提供更明亮的图像。

NA=n·Sinθ

上述公式表明，NA取决于物镜前端和工件之间的介质折射率

n(对于空气，n=1.0)以及可进入透镜的光线的最大锥半角θ。

显示器观察范围(mm) = 相机图像传感器的尺寸(长度×高度)

物镜放大倍率

■明视场照明和暗视场照明

在明视场照明中，物镜将整个锥形光束聚焦在工件表面上。这

是光学显微镜的正常观察模式。使用暗视场照明时，光锥的内

部区域将被遮挡，从而仅通过斜角光线来照亮表面。暗视场照

明非常适合检测表面划痕和污染。

■放大倍率

光学系统产生的放大对象图像与该对象的尺寸比率。放大倍率

通常为横向放大倍率，尽管也可以表示横向、垂直或角度放大

倍率。

■主光线

从光轴外的物点发出并穿过透镜系统中的孔径光圈的中心的光

线。

■孔径光圈

用于控制穿过透镜系统的光量的可调圆形光圈。它也被称为孔

径光阑，其大小会影响图像亮度和焦深。

■视场光阑

用于控制光学仪器视场的光阑。

■远心系统

光线与物和(或者)像空间的光轴平行的光学系统。这意味着放

大倍率在整个工作距离范围内几乎恒定，因此几乎消除了透视

误差。

■正立像

上下左右方向以及移动方向与工作台上的工件方向相同的图像。

■视场数(FN)、实际视场和显视器显示放大倍率

样品表面的观察范围取决于目镜的视场光阑直径。该直径的值

(以毫米为单位)被称为视场数。相比之下，实际视场是实际放

大并用物镜观察时工件表面上的范围。

可通过以下公式计算实际视场：

(1) 显微镜可观察的工件范围(直径)

■复消色差物镜和消色差物镜

复消色差物镜是校正三种颜色(红色、蓝色、黄色)的色差(颜色

模糊)的透镜。

消色差物镜是校正两种颜色(红色、蓝色)的色差的透镜。

■有限校正光学系统

使用物镜在有限位置形成中间图像的光学系统。穿过物镜的工

件光抵达中间图像平面(位于目镜的前焦平面上)并会聚在该平

面上。

物镜放大倍率 = 成像(镜筒)透镜的焦距

■焦距(f)

从镜头主点到焦点的距离：如果f1表示物镜焦距，f2表示成像

(镜筒)透镜的焦距，则放大倍率取决于两者之间的比率。(在无

限校正光学系统的情况下。)

■焦点

平行于会聚透镜系统的主光轴传播并通过该系统的光线将会聚

(或聚焦)在轴上的某个点上，该点被称为后焦点或图像焦点。

■分辨本领(R)

两个图像点之间的最小可检测距离，表示分辨力极限。

分辨能力(R)取决于数值孔径(NA)和照明波长(λ)。

■工作距离(W.D)

显微镜物镜的前端与工件表面之间的距离，在该距离下可实现

最清晰的对焦。

■齐焦距离

对准交点时，试样表面到物镜

定位面的距离。

(2) 显示器观察范围

(3) 显示器显示放大倍率

显示器放大倍率 = 物镜放大倍率 x 显示器上显示的对角线长度(mm)

相机图像传感器的对角线长度(mm)

R = (µm)λ2･NA

λ=0.55µm 通常用作参考波长

■焦深(DOF)

这是两个平面之间的距离(沿光轴方向测量)，该距离定义了将

显微镜聚焦在物体上时可接受的图像清晰度的极限。随着数值

孔径(NA)的增加，焦深变浅，如以下表达式所示：

视场(mm) =目镜FN

物镜放大倍率

示例：1X透镜的实际视场为24(mm) =

10X透镜的实际视场为2.4(mm) = 24

(10 mm)24(1 mm)

图像传感器尺寸

DOF =λ

λ = 0.55µm (基准波长)

2 •(NA)2

(例) 对于M Plan Apo100X透镜NA是0.7

　该物镜的焦深为 0.55 (µm) = 0.6 (µm)

2×0.7