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 光學小常識
問題1:影像測繪儀與傳統投影機的功能與優缺點比較?
題2:影像測繪儀的基本功能有哪些?
問題3:何謂顯微鏡的解像力( resolving power )?
問題4:顯微鏡的種類與原理?
問題5:何謂物鏡工作距離 (Working Distance)?
問題6:何謂景深 (Depth of field)?
問題7:何謂色差 (Chromatic aberration)?
問題8:顯微鏡物鏡的種類有哪幾種?
問題9:測微尺(Micrometer)的種類與計算方式?
問題10:何謂目鏡視野數(Field of view)?
問題11:物鏡上所標示的數字意義為何?
問題12:顯微鏡常用的長度計算單位為何?



問題1:影像測繪儀與傳統投影機的功能與優缺點比較?
傳統投影機 軟體應用影像測繪儀(3D) EFA影像精密測繪儀(2D)
單一倍率
(一般採用20X)
連續變倍
(20X~120X/35X~225X)
連續變倍
(25X~160X/45X~325X)
單一光源
(儘可量測穿透孔或穿透輪廓)
雙向光源,可微調
(可作各種盲孔、所有市角可及部位皆可量測)
雙向光源,可微調
(可作各種盲孔、所有市角可及部位皆可量測)
簡易量測功能
(功能單一)
各種多元量測應用
(功能強大)
已內建各種多元應用設定
(功能強大,且操作方便)
操作費時 即時標註,操作速度最高 立即取得量測數據,操作便利
不可繪圖 可繪圖,編輯幾何圖形,
並可輸出工程圖 (DXF)
可繪圖,編輯幾何圖形,
並可輸出工程圖 (DXF)
黑白投影顯示
(視覺負荷大)
彩色影像顯示 彩色影像顯示
不需搭配電腦 需搭配電腦 不需搭配電腦
不可拍照 可拍照,並製作全工件地圖 不可拍照
工件需擺正,耗費時間 工件不需擺正,作業效率高 工件不需擺正,作業效率高
人工紀錄數據 具SPC功能,直接連結EXCEL 製作報表 具SPC功能,直接連結EXCEL 製作報表
具真圓度、真直度等形位公差 具真圓度、真直度等形位公差
另購軟體可作簡單列印 與CAD及EXCEL相容直接列印 與CAD及EXCEL相容直接列印
具智慧R角功能 具智慧R角功能
價格低廉 價格略高 價格低


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問題2:影像測繪儀的基本功能有哪些?
1. 量測功能:
* 基本幾何量測:點、線、圓、弧、角度(可量測平面上的任何幾何尺寸角度、直徑、半徑….等)
* 組合元素量測:點、線、圓、弧之各種幾何組合量測(包括圓心距、圓切線、兩線中線、中心點、
* 角平分線、兩線交點、平行線、點到線…等)
* 形位公差量測:同心度、直線度、真圓度(單圓、圓環)等
* 智慧R角:智慧R角功能,儘以R角上一點及可快速與正確繪製並量測R角

2. 繪圖功能:
可將即時影像中的實際工件外形進行描繪,形成完整的工程圖,繪圖方式簡便,和AutoCAD操作介面相似。具有直接兩點畫線、三點畫圓、三點畫弧;直接畫線、直接畫圓、直接畫弧;自動尋邊畫線、自動尋邊畫圓、【突破傳統兩點畫線、三點畫圓所造成的誤差(尤其在具毛刺邊件中),更精確測量】;全自動畫圓【無須以人工取現或圓,在某一範圍內由電腦軟體判斷,自動捕捉到最精確的線或圓,以克服人為視覺誤差。】、多點自動畫線、多點自動畫圓;平行線、垂直線、刪除、複製、 旋轉、鏡射、移動….等功能。


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問題3:何謂顯微鏡的解像力( resolving power )?
1.可被視為兩獨立個體之分離兩點間的最小距離。
2. 解像力取決於所使用的光之波長,波長愈短,其解像力愈高。為了提高解析力以縮短光 源之波長為最有效之方法。
3.可見光的波長範圍由400nm到700nm。

顯微鏡其解像力之公式α=0.61λ/NA, α為解像力,λ為波長,nd為光折射率,數值孔徑(Numerical Aperture)N.A。 NA值以油鏡最佳約1.4,故光學顯微鏡解像力之極限以自然光時為0.25μ,(2500A°)以單色4,000A°之光源時為0.17μ。以光學顯微鏡無法區分小於0.2μ大小之結構。


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問題4:顯微鏡的種類與原理?
  解像力 原理
裸眼 100μm 人類的眼睛可以看清物體的範圍,有一定的距離,其範圍兩端分別稱為眼的遠點和近點。 眼睛的近點隨著年齡而異,通常正常人的明視距離約為25公分,如物體移到近點內,則顯得模糊不清楚。
光學顯微鏡
Optical Microscope
0.2μm (1).解像力有先天的限制,因此無法看到小於小細菌細胞之直徑以下的細部構造。
(2).由於大部分的細胞在顯微鏡下呈透明的,故需染色。
(3).增加光學顯微鏡影像的明暗對比的方法很多,例如利用染色法處理樣本,或在顯微鏡上附加特殊裝置例如位相差顯微鏡、暗視野顯微鏡、干涉顯微鏡、偏光顯微鏡、X光顯微鏡、螢光顯微鏡、紫外光顯微鏡 等。


光學顯微鏡的種類很多,除一般的外,主要有:

(1).雙目解剖顯微鏡 (Binocular dissecting microscope):
解剖顯微鏡又稱立體顯微鏡 ( Stereomicroscope )

(2).暗視野顯微鏡(Dark Field Microscope):
一種具有暗視野聚光鏡,從而使照明的光束不從中央部分射入,而從四周射向標本的顯微鏡。暗視野顯微鏡由於不將透明光射入直接觀察系統,無物體時,視野暗黑,不可能觀察到任何物體,當有物體時,以物體衍射回的光與散射光等在暗的背景中明亮可見。在暗視野觀察物體,照明光大部分被折回,由於物體(標本)所在的位置結構,厚度不同,光的散射性,折光等都有很大的變化。

(3).相位差顯微鏡 (Phase Contrast Microscope):
1.相位差顯微鏡的結構:
相位差顯微鏡,是應用相位差法的顯微鏡。因此,比通常的顯微鏡要增加下列附件:
(a).裝有相位板(相位環形板)的物鏡,相位差物鏡。
(b).附有相位環(環形縫板)的聚光鏡,相位差聚光鏡。
(c).單色濾光鏡-(綠)。

2.功能說明如下:
(a).相位板使直接光的相位移動90°,並且吸收減弱光的強度,在物鏡後焦平面的適當位置裝置相位板,相位板必須確保亮度,為使衍射光的影響少一些,相位板做成環形狀。
(b).相位環(環狀光圈)是根據每種物鏡的倍率,而有大小不同,可用轉盤器更換。
(c).單色濾光鏡係用中心波長546nm(毫微米)的綠色濾光鏡。通常是用單色濾光鏡入觀察。相位板用特定的波長,移動90°看直接光的相位。當需要特定波長時,必須選擇適當的濾光鏡,濾光鏡插入後對比度就提高。此外,相位環形縫的中心,必須調整到正確方位後方能操作,對中望遠鏡就是起這個作用部件。

3.使用時注意事項:
使用時,最重要的注意事項為下列三點:
(a).執行正確的操作方法。
正確操作的最重要事項必須正確地調整好相位環的中心。
(b).根據標本的要求,選擇合適的相位差物鏡。
(c).用其他觀察方法作比較,對標本作出正確的判斷。

(4)偏光顯微鏡 (Polarization Microscope)
為光源與標本間及物鏡與目鏡間各裝有1片偏光板的顯微鏡.當偏振光通過標本材料時分為折射率不同的光,這些光線在受到另一枚偏光板干涉時,會出現各種不同顏色的干涉色;偏光顯微鏡主要是用來鑑別岩石中所含的各種不同礦物,所以也稱為礦物顯微鏡.

(5).螢光顯微鏡 (Fluorescence Microscope):
以紫外線為光源,使被照射的物體發出螢光的顯微鏡。在螢光顯微鏡上,必須在標本的照明光中,選擇出特定波長的激發光,以產生螢光,然後必須在激發光和螢光混合的光線中,單把螢光分離出來以供觀察。因此,在選擇特定波長中,濾光鏡系統,成為極其重要的角色。

螢光顯微鏡原理:
(a).光源:光源幅射出各種波長的光(以紫外至紅外)。
(b).激力濾光源:透過能使標本產生螢光的特定波長的光,同時阻擋對激發螢光無用的光。
(c).螢光標本:一般用螢光色素染色。
(d).阻擋濾光鏡:阻擋掉沒有被標本吸收的激發光有選擇地透射螢光,在螢光中也有部分波長被選擇透過


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問題5:何謂物鏡工作距離 (Working Distance)?
當成像清晰時,物鏡的最前端與被測物的最頂端的距離稱為物鏡工作距離,若成像距離太短而無法成像或使用高倍觀察時,物鏡非常接近被測物而造成壓迫時,則可改用長工作距離物鏡來改善。


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問題6:何謂景深 (Depth of field)?
在成像清晰的情況下,能夠看見被測物的深度,景深越長則立體感越好。


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問題7:何謂色差 (Chromatic aberration)?
因折射率不同,故造成不同波長之色光聚焦的程度不一,通常為藍光先聚焦,最後紅光才聚焦,此種現象稱之為色差


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問題8:顯微鏡物鏡的種類有哪幾種?
有四種說明如下:
1. 消色差物鏡 (Achromate Objective ):利用2種折射率不同之凸透鏡及凹透鏡膠合後, 消除 紅、藍色的色像差
2 平場消色差物鏡((Plan Achromate Objective):指消除球面像差和場曲的幾何像差及紅、藍色的色像差
3. 複消色差物鏡(Plan Apochromatic Objective):消除球面像差和場曲的幾何像差及紅、藍、靛色的色像差


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問題9:測微尺(Micrometer)的種類與計算方式?
分為目鏡測微尺及載物台測微尺:
1. 目鏡測微尺上刻線全長10mm共分100小格,1小格為10/100=0.1mm
計算公式:被測物實際尺寸 = (測量格數X0.1mm) / 物鏡倍率
2. 載物台測微尺上刻線全長1mm 共分100小格,1小格為1/100=0.01mm


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問題10:何謂目鏡視野數(Field of view)?
透過目鏡觀察時能夠看見的最大範圍,單位為mm,通常目鏡的視野數都會印製在外殼上, 例:WF10X/18,就是目鏡倍率10倍,視野範圍18mm


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問題11:物鏡上所標示的數字意義為何?
1. 物鏡在外殼上會標示種類,如消色差(Achromate)、半複消色差( Semi Apochromatic) 複消色差(Apochromatic)等,若有印上PLAN(PL)字樣,代表是視場平坦型物鏡,若為PLL則為長工作距離平場物鏡
2. 物鏡倍率則以nX表示,倍率後面的數值代表物鏡的數值孔徑(Numerical Aperture),簡稱N.A值
3. 物鏡上的160指的是有限(Finite)光學系統所需要的成像距離(mm),也稱之為機械筒長,(Mechanical Leght)
4. 物鏡上的0.17指的是蓋玻片厚度(mm),一般高倍物鏡皆會標誌
5. 物鏡上若標示∞符號,則表示為無窮遠(lnfinite)光學系統所用之物鏡
6. 其他特殊用途物鏡皆有其特殊標示,使用者使用時需特別注意


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問題12:顯微鏡常用的長度計算單位為何?
1毫米(mm)=10的負3次方m= 0.001m = 1mm
1微米(μm)=10的負6次方m = 0.000001m = 0.001mm
1奈米(nm)=10的負9次方m =0.000000001m = 0.000001mm
奈米 (nanometer)是一個長度的單位。
1奈米 = 十億分之1米(10-9 meter),約為分子或DNA的大小,或是頭髮寬度的十萬分之一。


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