光学成像和显微系统
显微摄影技术
目镜和物镜的组合
例如数值孔径为1.3的物镜（标记为100/1.3）与放大倍数为4的目镜组合，总放大倍数为400，若入射光为绿色光（550纳米），分辩力为270纳米。
01
数值孔径为0.65的物镜（标记为40/0.65）与放大倍数为10的目镜组合，总放大倍数为400，λ＝550纳米时分辩力为500纳米。
04
焦点与焦平面： 当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点，这个点称“焦点”；通过交点并垂直光轴的平面，称“焦平面”。焦点有两个，在物方空间的焦点，称“物方焦点”，该处的焦平面，称“物方焦平面”；反之，在像方空间的焦点，称“像方焦点”，该处的焦平面，称“像方焦平面”。
透镜及其性能
01
显微镜的成像原理
02
两种组合结果，显然第一种能提高物像分辩力。
03
目镜和物镜的组合
不同照像目镜/物镜组合的效果
照像目镜的选择：在物镜的有效放大倍率内，尽量优选低倍照像目镜。
聚光器(condenser)
聚光器的主要作用是使光线集中于标本，配合物镜提高物像的分辩力。 聚光镜：聚光镜由一至数片透镜组成。聚光镜有聚光作用，它的数值孔径在0.25～1.40不等，聚光镜的数值孔径受孔径光阑控制。 孔径光阑：孔径光阑的开放与收缩，调节聚光镜数值孔径的大小，使图像分辩力、反差和焦深处在最佳状态。
02
影响成像的关键因素—相差
03
主要光学部件及性能
04
光学显微镜相关参数
05
光学显微镜主要光学部件及性能
1
2
3
4
5
显微镜的成像原理
显微镜的成像原理就是利用上述（c）和（e）的规律把物体放大的。当物体处在物镜前F-2F（F为物方焦距）之间，则在物镜像方的二倍焦距以外形成放大的倒立实像。在显微镜的设计上，将此像落在目镜的一倍焦距F1之内，使物镜所放大的第一次像（中间像），又被目镜再一次放大，最终在目镜的物方（中间像的同侧）、人眼的明视距离（250mm）处形成放大的直立（相对中间像而言）虚像。因此，当我们在镜检时，通过目镜（不另加转换棱镜）看到的像于原物体的像，方向相反。
显微镜基础知识
一、光学系统无限远是指共轭距离为无限远。
在显微镜的光学系统中标本所在的平面为物平面，第一次中间像所在的面为像平面，物平面与像平面之间的距离即为共轭距离。
在有限远光学系统中共轭距离为有限的（大多数为195mm，也有185mm的）。
在无限远光学系统中物镜将标本成像于无限远处（即从物镜出来的光线为平行光），需用镜间透镜再次将其成像于目镜的视场光栏处。
有限远光学系统和无限远光学系统所用的物镜是不一样的当然光学系统也是不一样的。
二、160指该显微镜的机械筒长为160mm。
机械筒长是指物镜安装端面与目镜安装端面之间的距离（指镜筒中间无任何光学器件的直筒时，如果中间有任何光学器件则应换算成等效筒长）。
160mm加物镜的光学长度（物平面到物镜安装面的距离），再减掉10mm(目镜安装面到中间像平的距离）即为显微镜的共轭距离。
无限大即指该物镜适用于无限远光学系统。
三、无限远光学系统：现在生产的显微镜，一般采用无限远光学系统无限远与有限远的区别：有限远是指固定有一定镜筒长度的光学系统.机械筒长：指从物镜的装卸端到目镜插入筒的一端(即目镜接口上端面)的距离,在国际上将显微镜标准筒长定为160mm（leica曾为170mm）；金属显微镜200mm。
在有限远光学系统里它与放大倍率有关总放大倍率M=物镜放大率Mob*目镜放大率MocMob=标准镜筒长度160mm/物镜焦距F1 Moc=明示距离250/目镜焦距F2无限远光学系统就是在物镜与中间像平面之间装上一个结像透镜，使中间光线转为平行光束，理论上光束可延伸到无限远，不受机械筒长的限制；所以无限远光学系统中间可附加多个光学附件，并不影响成像质量；而且并不受以上公式限制。
四、如果无限远光学系统，在物镜上会标示出“8”；有限远的话一般会标出机械筒长如160mm 等。
标示的为光学系统而非物镜系统。
至于个别品牌广告上或许会出现“无限远色差校正xxx光学系统”等，其中无限远指的是其光学系统，色差校正则是物镜对透镜成像产生的位置色差校正的能力，以现在光学发展的水平，现在生产的物镜都具有消色差功能。
光学显微技术
7、微分干涉显微
differentialmicroscope） （differential-interference microscope） 1952年，Nomarski在相差显微镜 年 在相差显微镜 原理的基础上发明。 原理的基础上发明 DIC显微镜使细胞的结构 显微镜使细胞的结构， 。 DIC显微镜使细胞的结构，特 别是一些较大的细胞器， 别是一些较大的细胞器，如 优点: 优点 能显示结构的三维立体投影影 DIC显微镜 显微镜 线粒体等， 核、线粒体等，立体感特别 与相差显微镜相比，标本可厚,折 像。与相差显微镜相比，标本可厚 折 下的硅藻 适合于显微操作。目前 强，适合于显微操作。，故影像立体感更强。 射率差别更大， 射率差别更大 故影像立体感更强。 （伪彩色） 伪彩色）
3Figure 3-2. Interference between light waves. When two light waves combine in phase, the amplitude of the resultant wave is larger and the brightness is increased. Two light waves that are out of phase partially cancel each other and produce a wave whose amplitude, and decreased. therefore brightness, is decreased.
像基因注入、核移植、转基 基因注入、核移植、 因等的显微操作常在这种显 微镜下进行。 微镜下进行。
四种类型显微镜对成纤维细胞观察效果的比较： 四种类型显微镜对成纤维细胞观察效果的比较： (A) 明视野显微镜 (B) 相差显微镜 (C) 微分干涉显微镜 (D) 暗视野显微镜
显 微 镜 知 识
显微镜知识我们的眼睛能看到数百万光年外的星系，却不一定能看到眼前细小的物体。
在大尺度上观察物质的运动，毫无疑问能得到强烈的美感。
那么从极其微小的尺度上呢？威廉·布莱克在一首诗中写道：一花一世界，一沙一天堂，掌中握无限，霎那成永恒。
——《天真的预言》（Auguries of Innocence），1863如果除去其中的神秘主义和宗教意味，那么这首诗恰好与微观世界的某些特点不谋而合。
例如一朵花包含数以万计的细胞，而一粒沙确实是由无数的氧原子和硅原子组成的(SiO2)。
不过，即使把一朵花握于掌中，你也决不会肉眼分辨出其中的“世界”。
一个视力正常的人，只能看清大约25厘米之外的物体，如果继续靠近，晶状体就无法把物体的像正确的投影在视网膜上。
即使在25厘米的明视距离上，你也只拥有1分的分辨率。
或者说，在这个距离上，你恰好能把两条相距0.075毫米的线分开。
从生物学的角度可以解释这种现象。
当两条线的距离小于0.075毫米的时候，它们的像就会落在视网膜的同一个视觉感受器——视锥细胞或者视杆细胞——上面。
那么你就没法把它们分辨开来。
很早以前，人们就知道某些光学装置能够“放大”物体。
比如在《墨经》里面就记载了能放大物体的凹面镜。
至于凸透镜是什么时候发明的，可能已经无法考证。
凸透镜——有的时候人们把它称为“放大镜”——能够聚焦太阳光，也能让你看到放大后的物体，这是因为凸透镜能够把光线偏折。
你通过凸透镜看到的其实是一种幻觉，严格的说，叫做虚像。
当物体发出的光通过凸透镜的时候，光线会以特定的方式偏折。
当我们看到那些光线的时候，或不自觉地认为它们仍然是沿笔直的路线传播。
结果，物体就会看上去比原来大。
单个凸透镜能够把物体放大几十倍，这远远不足以让我们看清某些物体的细节。
公元13世纪，出现了为视力不济的人准备的眼镜——一种玻璃制造的透镜片。
随着笼罩欧洲一千年的黑暗消失，各种新的发明纷纷涌现出来，显微镜（microscope）就是其中的一个。
显微镜发展历程最详细的介绍
显微镜,顾名思义就是显示微观世界、观察物体做观结构的仪器。
1590年,人类发明第一台显微镜至今,显微镜主要可分为:光学显微、电子显微、原子力显微镜。
电子显微诞生于20世纪30年代,原子力显微镜诞生于20世纪80年代,它们有一共同特性:不是通过光学成像而是通过检测电子東或原子间相互作用力间接成像,即是通过电子成像、原子力成像,由于眼時不能直接观察,所以需要由相关的感应器经过计算机换算合成我们可以观察的图像照片,只能观察静态物体,不可实时观察,显微图像照片都是黑白图像,分辦率都很高,最高分辦率可达到0.2纳米,属于研究级别的显微镜,操作复杂,价格昂贵。
(注光学显微镜的分辦率最高只能达到0.2微米,而人眼的分率一般为0.2毫米)这里重点解读历史久远,应用广泛,适合我们普通教学的光学显微镜。
光学显微镜最主要的特点是通过光学成像它是由多个透镜组通过光学设计组合构成。
光学显微镜成像是一种光的艺术,在配合各种不同的光源时,可形成各种不同类型的影像,演变形成了各种类型的显微锐。
我们根据显微的技术进步及不同的观察方式为节点,把光学显微的发展历程划分成四个阶段。
单目显微镜（显微镜发展的1.0阶段）1590年，诞生了人类第一台显微镜。
由于处于显微镜萌芽阶段,光学技术不发达,因此当时开发的显微镜为单光路直筒设计,只能使用一只目镜进行观寮,因此称作单目显微镜。
单目显微镜受当时的电子、机械、光学等技术的局限,通常具有以下几种特点:2)采用反光镜反射自然光提供照明2)粗、细准焦螺旋采用分离式3)载物台为单层结构,且不可移动;早期影像技术还未起步,使得显微镜下的微观世界只能即时观察,若想把看到的微观世界呈现出来,与他人进行沟通交流,就需通过笔、纸把观察到的影像,以临的方式绘画出来,因此生物绘画就成了当时生物学工作者的一项必备技能。
生物绘画要求观察者左眼进行观察,右眼辅助绘画,难度较高,绘画结果精度较任,且容易受到人为主观因素的影响而失真。
(工程光学教学课件)第7章 典型光学系统
D' l'z D lz
[例7-4] 有一显微镜，物镜的放大率β=-40×，目镜的倍率 为Γe=15（均为薄透镜），物镜的共轭距为195mm，求物 镜和目镜的焦距、物体的位置、光学筒长、物镜和目镜的间 距、系统的等效焦距和总倍率。
解： 已知物镜的共轭距L=195mm和放大率β=-40×
11 1
l' l f0'
眼睛的视角分辨率相适应，即光学系统的放大率和被观察物体所
需的分辨率的乘积等于眼睛的分辨率。
五、眼睛的对准精度
对准：是指在垂直于视轴方向上的重合或置中过程； 对准误差：对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离。
六、眼睛的景深
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， 称作眼睛的景深。
设艾里斑的半径为 a,则 :
a 0.61 n'sin u'
道威判断：两个相邻像点之间的两衍射斑中心距为 0.85a 时，则能被光学系统分辨。
设显微镜能分辨的物方两点间最短距离为
由瑞利判断可得：
a 0.61 0.61 n sin u NA
（7-28）
由道威判断或得：
0.85a 0.5 NA
眼睛的调节能力：用能清晰调焦的极限距离表示， 即远点距离lr和近点距离lp。以远点距离lr和近点 距离lp的倒数差来度量：
1 1 RP A lr lp
(7-1)
正常眼：眼睛的像方焦点F’与视网膜重合； 远点位于人眼前无限远处。
近视眼：眼睛的像方焦点F’位于视网膜前方； 远点位于人眼前有限距离处。
开普勒望远镜746三望远镜的视场孔径光阑渐晕光阑y为分划板半径2一般在1015伽利略望远镜孔径光阑视场光阑例76有一架开普勒望远镜视觉放大率为6物方视场角28出瞳直径d5mm物镜和目镜之间距离l140mm假定孔径光阑与物镜框重合系出瞳距离目镜口径分划板直径物镜口径和目镜焦距物镜焦距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其光学特性参数有
研究光声显微成像的原理与方法
研究光声显微成像的原理与方法光声显微成像是一种将光学和声学相结合的新型成像技术，被广泛应用于生物医学、材料科学和纳米科学等领域。
它能够实现高分辨率、无损伤的成像，为研究微观结构和功能提供了一种强有力的工具。
本文将介绍光声显微成像的原理和方法，并探讨其在不同领域的应用。
一、光声显微成像的原理光声显微成像的原理基于光声效应，即光能转化为声能的过程。
当被激发的样品吸收激光脉冲后，会发生热膨胀，产生声波信号。
通过检测和分析这些声波信号，可以重建样品的图像。
光声显微成像结合了光学的高分辨率和声学的深部成像能力，因此可以实现对生物组织和材料的高分辨率成像。
二、光声显微成像的方法1. 脉冲光源：光声显微成像常用的脉冲光源是飞秒激光器，它能提供高能量、短脉冲宽度的激光束。
这种脉冲光源可以在短时间内产生足够的热膨胀和声波信号，从而实现高分辨率的成像。
2. 光学和声学系统：经过光学透镜的聚焦，激光束被聚集在待测样品上。
样品吸收激光能量后，产生声波信号。
声波信号经过高频超声探测器接收和放大，然后被转化为电信号，并通过数据采集系统记录下来。
3. 数据处理和图像重建：采集到的声波信号需要进行数据处理和重建，以得到高质量的图像。
常用的方法有倒数滤波和延迟和和相加方法。
通过这些方法，可以有效地抑制噪声，提高图像的对比度和分辨率。
三、光声显微成像的应用1. 生物医学领域：光声显微成像在生物医学领域应用广泛。
它可以成像生物组织及其内部结构，实现对肿瘤、血管、神经等病理变化的检测和诊断。
与传统的光学成像技术相比，光声显微成像具有更高的分辨率和更深的成像深度，可以为早期癌症的检测和治疗提供有力支持。
2. 材料科学领域：光声显微成像在表面粗糙度测量、涂层检测和微纳米材料研究等方面有着重要的应用。
通过对材料的声波信号进行成像，可以获得材料的形貌、力学性能等信息，为材料科学的研究和开发提供了新的手段。
3. 纳米科学领域：光声显微成像在纳米科学领域具有潜在的应用前景。
应用光学第四章光学系统中成像光束的限制
远心光路
孔阑设于焦平面上的光 学系统称远心光学系统。
孔阑设于像方焦面，物 方主光线平行于光轴，称 物方远心光学系统。 孔阑设于物方焦面，像 方主光线平行于光轴， 称像方远心光学系统。
有利于减小或消除调焦误差
29
30
➢典型系统的光束限制
放大镜成一正立、放大的虚像。人眼是孔径光阑（出瞳），限制的是 成像光束，放大镜本身是视场光阑（入射窗），限制的是成像范围。 其最大的视场由入瞳的下边缘与入射窗的上边缘决定。
31
望远镜
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显微系统
由物镜与目镜构成，在中间也有一实像面，可放置分划板，用于观察近处的 物体。显微系统它的物镜焦距与目镜焦距都比较短，从而出现较大的光学间 隔。当物经显微系统成像时，实现的是二次成像过程，物位于物方焦面附近， 经物镜成一放大的、倒立的实像，实像面一般位于目镜的物方焦面附近，之 后再经目镜成一正立、放大的虚像。最终的结果是：成一倒立、放大的虚像。
结论4：系统中的光阑只是针对某一物体位置而言的，若物体位置发生了变 化，则原光阑会失去限光作用。
12
视场光阑的确定 入窗与出窗
视场光阑位置
13
入窗—视场光阑经前面光学系统的像 ---限制物方视场的大小
出窗—视场光阑经后面光学系统像 ---限制像方视场的大小
物PQ上Q1点以上的主光线都被透镜 边缘挡住而不能通过系统----透镜 边缘的边框限制着通过系统的主光 线—限制着物面上的成像范围
标准镜头 广角镜头 微距镜头 望远镜头 变焦镜头 望远镜头 26
摄影时怎样控制景深?
要拍摄小景深的照片，如特定 镜头，应选择长焦距、大的相 对孔径即小的光圈数，对准距 离近。
要拍摄大景深的照片，如远景 镜头，应选择短焦距、小的相 对孔径即大的光圈数，对准距 离远。
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T
C B
从输入平面(物面)轴外物点P向入瞳的中心以及孔径上、 下端发出三根光线，经过成像透镜的变换，由出瞳的中心 和孔径的上、下端射出，相交在输出平面 ( 像面 ) 上 P 点， 分别称主光线(C)、上光线(T)和下光线(B). 由于孔径光阑的限制，输入平面（物面）发出的光波被 限制在物方孔径角2u 内，与之对应的是像方孔径角2u； 物镜只能对于有限的物体范围成像，即物方视场，记为 2，相应的像方视场记为2.
投影物镜(ZOOM)
显微物镜
照相物镜
7
成像物镜是成像系统的核心部分
高清晰照相物镜
DLP投影仪投影
超大视场监控物镜
投影物镜
3. 光学成像系统的基本参数
u
u
CCD/ CMOS
l
l
:物高；:像高；:视场角；u:物方孔径角； u:像方孔径角；l：物距；l ：像距。
波段：可见光（VIS, 430nm-670nm）; 近红外（NIR, 0.7m-2m）； 中红外（MIR: 2m-20m） ; 远红外（FIR, > 20m ） 可见光波长：486.1nm（F），587.6nm（d），656.3nm（C）
lC
lF
h
当透镜对宽波段（例如白光）成像时， 由于色散，
蓝光（F光,=486.1nm）的折射率最高 绿光（d光, =587.6nm）的折射率居中 红光（C光,=656.3nm）的折射率低
lCF
入射高h很小（沿轴光）， 为清楚起见图中将h加大
不同色光的像点位置不同 . 定义近轴 C 光和F光像距的差 lCF lC lF 为位置色 差，即纵向色差.
u
1.0
K9
QK3 CaF2
F1
F2 LaK7
0. 48
0. 47 -0. 017
17
16 2. 2
玻璃牌号： LaK ：镧冕玻璃； ZLaF ：重镧火 石玻璃；K：冕玻璃； F：火石玻璃； QK：轻冕玻璃. ：像点弥散斑的均方根半径 其中透镜焦距 f 1000mm，孔径2h=100mm
L u
在近代光学中，完 备的成像系统包括光 学工程、电子工程和 软件工程三大子系统， 是光、机、电和计算 机硬件、软件的复合 系统.
全过程涵盖了信息 的激活、提取、传输、 探测、处理、显示和 反馈. 传统的光学成 像只是这个信息处理 链中的一个环节.
3
图像处理器 (Image analysis)
输出 (Outputs) 近代图像信息处理链
14
7.
二级光谱和复消色差
以上所谈的色差校正称为普通消色差（ achromatic ） . 红光 （C光）虽与蓝光（F光）相交，但交点与绿光（d光）像点仍有 一段距离 ，称为二级光谱（ secondary color ） . 如光学系统 对于两种色光消除了纵向色差，那么对于第三种色光的剩余色 差就称二级光谱. 其纵向参数为，横向参数为弥散斑半径.
4.近轴成像
基本公式
1 1 1 l l f
当物距 l 时像距 l f.
l u NA F 横向放大率： l u NA = F
其中NA为数值孔径，F为焦比，又称“F数”：
F f D
例如NA=0.85的60x显微物镜，u=0.85（弧度）； u =0.014
12
球差和位置色差是两种最基本的像差. 用薄透镜成像，蓝光像 点和红光像点分居绿光两面，色差很大，在任何位置的像都有弥散， 得不到清晰的像.
校正球差 ：双胶合透镜由冕牌玻璃的正透镜和火石玻璃的负透镜胶合而 成. 恰当设定三个表面的半径，就能使d光的较大孔径光线和小孔径光线相 交，其余孔径光线的剩余球差也不大. 校正色差 ：双胶合透镜又使C光和F光的中间孔径光线在轴上相交，从而 校正了位置色差.
0.2mm
16
100x复消色差显微物镜
CaF2 其中两片透镜的材料为氟化钙，由于复消色差，成像 质量大大提高，价格也提高很多。
8. 天塞和双高斯物镜
为了对较大的视场和孔径成像，并校正各种像差，需要由多个镜片构 成较复杂的光学系统，提供更多的变量（半径、材料参数和间隔）. 著名的天塞物镜(b)是柯克三片式物镜(a)的改进型. 过去是照相机常 用的物镜，时至如今还在手机、卡片式数码相机中广泛使用. 图(c) 为双高斯物镜，六片式的结构大体关于中心光阑对称，并朝向 光阑弯曲. 典型参数为：F数(“光圈数”)等于或小于2.8，FOV（field of view，全视场角）大于30度.BFL0.5 50.9EFL. 高斯物镜及其变形 广泛用于中高端检测、成像和35mm单反相机(S玻璃对双胶合 物镜的二级光谱 和像点弥散斑的均方根半径
正透镜 材料 LaK52
负透镜 材料 ZLaF75
（mm） 0. 53
（m） 17
下图是氟化钙和光学玻璃 LaK7 配对组合而成的双胶合 物镜的球差 - 色差曲线，F 光、 C 光和 d 光的球差曲线几乎 相交，从上表中可以看出它 的弥散斑半径 远小于普通 消色差物镜的相应值.
2
1. 引言 近代光学信息处理链
照明 (Lighting) 成像 （Imaging） 探测器 （Camera） 接口(Interface) 计算机(omputer) 样品 （Sample under inspection ） 光学工程 （Optical engineering）
电子工程 （Electrical engineering）
：波长
：视场角（弧度） D：孔径
由etendue匹配选择探测器，确定物镜参数
物镜设计的初始参数为：波段，视场（像高），孔径 （F或NA），外形尺寸，环境要求等。. 1.由视场（FOV）和分辨率选CCD(CMOS) CCD的最小分辨长度=2p（二倍像素）
2.由CCD 器件尺寸以及共轭距决定焦距
国内镜头（民品） 的品质大约在二流(-) 到三流. 我国光学镜头的品 质，与国外（欧美） 仍有重大差距.
6
2. 光学物镜类别
成像物镜根据用途不同，大体分为照相物镜，显微物镜和望 远物镜三大类.近年发展起来许多新的物镜，如投影物镜，激光 测量和扫描物镜，生命科学用荧光物镜，红外夜视物镜等等.
目镜
光学成像系统概论
宋菲君
大恒新纪元科技股份有限公司 副总裁兼总工程师 中科院研究员、博导 中国物理学会理事 美国国际光学工程学会 Fellow (Fellow SPIE) 2014. 4深圳
1
目录
1 引言 近代光学信息处理链 2. 光学物镜类别 3. 光学成像系统的基本参数 4. 近轴成像 5. 像差 6. 用双胶合透镜校正球差和色差 7. 二级光谱和复消色差 8. 天塞和双高斯物镜 9. 光阑、光瞳 10. 空间带宽积和etendue匹配 11. 典型成像物镜的参数 12. 系统总长(total track) 和远摄物镜 13. 后焦距(back focal length)和反远摄物镜 14. 远心物镜(telecentric lens)用于机器视觉 15. 显微物镜 16. 镜头的采购和设计 17. 总体设计
20
如果物镜是采购的，我们可以只关心系统对于输入信 号(几何光学中的“物”)的响应，该响应就是系统的输 出(“像”). 光学系统的入瞳和出瞳分别是黑箱的输入和输出端面. 只要把系统的端面特性描述清楚，系统的响应特性就给 定了. 主光线：Chief ray 上光线:：Top ray 下光线:：Bottom ray 光阑：Stop, aperture 入瞳：Entrance pupil 出瞳：Exit pupil
5.像差
由物面上一点辐射的光线，经过透镜系统后 不相交于一点，称为“像差”
P
P
一般来说，物面上一点P的像是以它的几何像P 为中心的弥散，违背“点点成像”规律，就是像 差。光学设计的主要目的就是校正像差。
6.用双胶合透镜校正球差和色差
大孔径光线
L
l
u
近轴光线
L u
不同孔径角光线与近轴光线在光轴上的 交点不重合 . 孔径角为 u 的光线的像距 L与近轴光线的像距(即理想像距)l 的 差L称球差， L u 称为球差函数.
u 2 f
二级光谱对于长焦距的折射式天文望远镜物镜、高性能军用 望远镜、激光测距仪、大数值孔径显微物镜和半导体光刻制版 物镜的像质影响很大 . 校正了二级光谱的物镜称为复消色差 （apochromatic）物镜. 由于光学玻璃的部分色散特性相近， 为了达到复消色差的要求，一般需要采用 CaF2 （氟化钙）、 BaF2（氟化钡）等光学晶体. CaF2 的缺点是价格贵、尺寸做不大 . 目前成都光明集团正在 研制替代CaF2的光学玻璃FK95，可作为大孔径复消色差的材料 . 15
光学系统黑箱示意图
10.空间带宽积和etendue匹配
系统的“空间带宽积”SBP（一维）定义为： 4nu 4n u 2 F ，有限共轭 SBP 无限共轭 4h = 2 D ，
在无限共轭时，来自无限远轴上物 点的光线平行于光轴，h为光束的入 射高，经透镜会聚到轴上像点O. 无限远轴外点的平行光（虚线）则 以视场角经透镜会聚到轴外像点Q. 国外称为 etendue, 表征成像系统所传递的信息量 :“空间” 即 视 场 ， 2( 或 2) 越 大 ， 看 到 的 空 间 范 围 (“ 视 野 ”) 越 大;“带宽”取决于孔径角(由于光阑的限制形成)，2u(或2h) 越大，带宽越大，空间频率分量越丰富，分辨率越高，能看 清更多的细节.
软件工程 （Software engineering）