工程光学（1）-资料-于斌-课件-第4章.ppt

1、主讲人：于斌办公室：光电所324电话：26538592,15999623903,663903E_mail:2022年1月18日深圳大学光电工程学院第一章 几何光学基本定律与成像概念第二章 理想光学系统第三章 平面与平面系统第四章 光学系统中的光束限制第六章 光线的光路计算及相差理论第七章 典型光学系统第九章 光学系统的像质评价和像差公差4 4.1 .1 照相系统和光阑照相系统和光阑 4 4.2 .2 望远镜系统成像光束的选择望远镜系统成像光束的选择4 4.3 .3 显微镜系统中的光束限制与分析显微镜系统中的光束限制与分析4 4.4 .4 光学系统的景深光学系统的景深 4 4.5 .5 本章小结

2、本章小结 主要内容：主要内容： 实际光学系统不是理想光学系统，必须限制参与实际光学系统不是理想光学系统，必须限制参与成像的光束宽度和成像范围，以保证成像质量。成像的光束宽度和成像范围，以保证成像质量。4 4.1.1 .1.1 照相系统的基本结构照相系统的基本结构 4 4.1.2 .1.2 概念概念4 4.1.3 .1.3 孔径光阑的作用孔径光阑的作用4 4.1.1.4 4 视场光阑及入射窗、出射窗视场光阑及入射窗、出射窗4 4.1.1.5 5 照相光学系统照相光学系统小结小结图4-1 照相机系统简图一、光阑：限制成像光束的光孔或限制成像范围的光孔或框。二、孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束的

3、光孔口径的光阑。三、视场光阑：限制成像范围的光阑。1、孔径光阑对轴上点光束的限制：（图4-2）2、孔径光阑对轴外点光束的限制（图4-3）3、渐晕、渐晕光阑以及渐晕系数：（图4-4)4、入瞳和出瞳：（图4-5）注意其共轭关系1）照相系统根据轴外光束的像质来选择孔径光阑的位置，大致在物镜的某个空气间隔中。（图4-6）4）孔径光阑的形状一般为圆形，而视场光阑的形状为圆形或矩形等。3）照相光学系统中，感光底片的框子就是视场光阑。2）在有渐晕的情形下，轴外点光束宽度不仅由孔径光阑的口径确定，而且还和渐晕光阑的口径有关。4 4. .2 2.1 .1 望远系统的基本结构和光学数据望远系统的基本结构和光学数据

4、 4 4. .2 2.2 .2 望远系统中的光束限制望远系统中的光束限制4 4. .2 2.3 .3 望远光学系统小结望远光学系统小结一、光学结构：（图4-7）二、光学数据：视角放大率：视场角：2W出瞳直径：D出瞳距离：lz物镜焦距：f物目镜焦距：f目一、光瞳衔接原则：前面系统的出瞳与后面系统的入瞳重合。二、孔径光阑在不同位置处的计算：1）物镜左侧10mm；2）物镜上；3）物镜右侧10mm。三、孔径光阑处于不同位置时的成像光束：图4-10图4-8 望远系统简化图1）两个光学系统连用时，一般应满足光瞳衔接原则；2）目视光学系统的出瞳一般在外，且lz6mm；3）望远系统的孔径光阑大致在物镜左右；4

5、）若放分划板，则分划板框为望远系统的视场光阑。4 4. .3 3.1 .1 简单显微镜系统的光束限制简单显微镜系统的光束限制 4 4. .3 3.2 .2 远心光路远心光路4 4. .3 3.3 .3 场镜的应用场镜的应用4 4. .3 3. .4 4 显微镜光学系统小结显微镜光学系统小结图4-11 显微镜系统光路一、显微镜测长原理二、孔径光阑的位置对测量误差的影响三、物方远心光路及其特点图4-12b图4-12a一、场镜：和像平面重合或者很靠近的透镜。二、场镜的作用：压低光线减小后续光路通光口径。图4-131）一般显微镜系统中，孔径光阑置于显微物镜上；一次实像面处安装系统的视场光阑。2）当显微

6、镜系统用于测量长度时，为了消除误差，孔径光阑安装在显微物镜的像方焦面处，称为“物方远心光路”。3）在长光路系统中，往往利用场镜达到前后系统的光瞳衔接，以减小光学零件的口径。思考题： 显微系统中，孔径光阑位于不同位置对成像和系统结构尺寸有哪些影响？4 4. .4 4.1 .1 光学系统的空间像光学系统的空间像 4 4. .4 4.2 .2 光学系统的景深光学系统的景深4 4. .4 4.3 .3 例题例题一、空间的物点成像：图4-15二、光瞳对成像的影响：图4-16三、视场对成像的影响：图4-17一、概念：景深：成清晰像的空间深度远景深度：远景平面距对准平面的距离近景平面：近景平面距对准平面的距

7、离二、景深公式：三、正确透视条件（图4-19）：2122224=4apap （图4-18）例一： 设=l=0.00029rad，入射光瞳直径2a=10mm，当把对准平面调焦在无限远时，求其近景位置；若使远景平面在无限远，求对准平面位置和近景位置。例二： 设=l=0.00029rad，入射光瞳直径2a=10mm，若使物镜调焦在10m处，即P=1000mm，求远景、近景深度和位置。122apPap222apPap212pap 222pap l掌握光阑定义。l掌握孔径光阑，入射光瞳，出射光瞳定义，三者之间关系。l掌握视场光阑，入射窗，出射窗定义，三者之间关系。l了解渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义及渐

8、晕光阑和视场光阑的关系 l 掌握物方远心光路的工作原理。l 了解光瞳衔接原则及其作用。 就限制轴上点的光束宽度而言，孔径光阑处于什么位置，成像并没有区别。 就限制轴外点的光束宽度而言，孔径光阑位置对成像产生较大影响。 透镜的边框起到“拦光”的作用（渐晕光阑）。渐晕系数：wDKD1）光阑位于（1）时，光束上半部分参与成像。2）光阑位于（2）时，光束中间部分参与成像。3）光阑位于（3）时，光束中间部分参与成像。 L为测量物镜，当物镜框为孔径光阑时，由于调焦不准，其测量存在误差。 L为测量物镜，当孔径光阑位于像方焦平面时，可以矫正由于调焦不准而带来的测量误差。（棕黄色为主光线） 照片上各像点对眼睛的张角与直接观察该空间物体时各对应张角相等。212pap 222pap 12