《工程光学教学》第4章习题

1、.第第4章习题章习题1. 设照相物镜的焦距等于设照相物镜的焦距等于75mm,底片尺寸底片尺寸为为55mm 55mm，求该照相物镜的最大视，求该照相物镜的最大视场角等于多少？场角等于多少？2. 设照相物镜焦距设照相物镜焦距f75mm，在明视距离，在明视距离观察时容许的弥散斑直径观察时容许的弥散斑直径Z0.02175mm,试分析光圈数试分析光圈数F2.8、5.6和和11时，对于时，对于对准平面对准平面P=10m的景深情况。的景深情况。.O2O4AF1BO1O3F1F2ABF23 . 如 图 所 示 ， 有 一 光 学 透 镜 组如 图 所 示 ， 有 一 光 学 透 镜 组 O1, O2的 口 径

2、的 口 径D1=D2=50mm,焦距焦距f1=f2=150,两透镜间距为两透镜间距为300mm,并并在中间置以光孔在中间置以光孔O3,口径口径D3=20mm,透镜透镜O2右侧右侧150mm出置一光孔出置一光孔O4,孔径孔径D4=40mm,平面物体处于透镜平面物体处于透镜O1左左侧侧150mm处。处。1）求孔径光阑和入瞳出瞳的大小和位置？）求孔径光阑和入瞳出瞳的大小和位置？2）求视场光阑和入窗出窗的大小和位置？）求视场光阑和入窗出窗的大小和位置？O4.首先，将系统中所有零件的光孔成像到物空间，首先，将系统中所有零件的光孔成像到物空间，用计算方法用计算方法确定确定其位置和大小其位置和大小 。第二步

3、，由物面中心第二步，由物面中心A点对各个像的边缘引直线，入点对各个像的边缘引直线，入射光瞳是其中张角最小者，对应的物为孔径光阑。射光瞳是其中张角最小者，对应的物为孔径光阑。O2AO1O2PP1P2F1P1P2.(2)计算这些像的边缘对入瞳中心的张角大小。张角最计算这些像的边缘对入瞳中心的张角大小。张角最小者即为入射窗，入射窗对应的光学零件小者即为入射窗，入射窗对应的光学零件2入射窗边缘对入瞳中心的张入射窗边缘对入瞳中心的张角为物方视场角角为物方视场角 ，同，同时也决定了视场边缘点。时也决定了视场边缘点。视场光阑经后面光学零件所视场光阑经后面光学零件所成的像即为出射窗，出射窗对出瞳中心的张角即为

4、像成的像即为出射窗，出射窗对出瞳中心的张角即为像方视场角方视场角 。2视场光阑的视场光阑的确定确定方法：方法： (1)将所有光孔经前面的光学系统成像到物空间，确将所有光孔经前面的光学系统成像到物空间，确定入瞳中心位置定入瞳中心位置 (实际上在确定孔径光阑时这一步骤实际上在确定孔径光阑时这一步骤已完成已完成)。 .例例1：有一个由三个光学零件组成的光组，透镜：有一个由三个光学零件组成的光组，透镜O1,其口径其口径D14mmf1=36mm，透镜，透镜O2，其，其口径口径 D212mm，f2=15mm,二透镜间隔二透镜间隔195mm，在离透镜，在离透镜O1右右180mm处设有一光孔处设有一光孔D31

5、0mm，物点物点离透镜离透镜Ol为为-45mm1）求孔）求孔径光阑和入瞳出瞳的大小和位置径光阑和入瞳出瞳的大小和位置?2)求视场光阑求视场光阑和入窗出窗的大小和位置？和入窗出窗的大小和位置？AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm.解：光孔解：光孔D3经经O1成像成像mmflfll45361803618013133在在O1左方与物点重合左方与物点重合mmDllD5 . 210180453333AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm.AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm透镜透镜O2经经O1

6、成像成像 mmflfll15.44361953619512122mmDllD72. 21219515.442222.AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm（1）求孔径光阑、入瞳、出瞳）求孔径光阑、入瞳、出瞳044. 04521tgU6 . 115.44452/72. 22tgU02/5 . 23tgUU1最小，故物镜框最小，故物镜框O1是入瞳，也是孔径光阑。它经是入瞳，也是孔径光阑。它经O2的像为出瞳。的像为出瞳。 mmflfll25.16151951519521211mmDllD33. 0419525.161111.AO1O2D3180195F245D1=

7、4mmD3=10mmD2=12mm（2）求视场光阑、入窗、出窗）求视场光阑、入窗、出窗 0616. 015.4472. 2055. 0455 . 223tgtg故光孔故光孔O3为视场光阑，入窗与物平面重合，大为视场光阑，入窗与物平面重合，大小为小为2.5mm2.5mm，出窗在无穷远。，出窗在无穷远。 .afF2/ 照相机的光圈数定义为：照相机的光圈数定义为：222222pFfFpf影响摄影镜头景深的因素：影响摄影镜头景深的因素：(1)、镜头光圈数：、镜头光圈数：光圈数越大，景深越大；光圈数越小，景深越小；光圈数越大，景深越大；光圈数越小，景深越小；(2)、镜头焦距、镜头焦距镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；(3)、拍摄距离、拍摄距离距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。. 例例2：已知：已知=0.00029rad,对准平面对准平面P=10m，设照相，设照相物镜光圈数物镜光圈数F2.8，试求焦距，试求焦距f为为56mm时的景深时的景深情况。情况。解解1： 由由afF2/ 64.972200029. 0100008 . 210400029. 010000