大学工程光学第四章

1、 工工 程程 光光 学学4.1 光光 阑阑透镜的大小限制A点发出的成像光束的孔径角，像面的大小限制成像范围，它们都是对光束的限制，称为光阑。 光阑：起限制成像光束作用的透光孔。光阑：起限制成像光束作用的透光孔。 工工 程程 光光 学学 工工 程程 光光 学学入射光瞳和出射光瞳入射光瞳和出射光瞳 工工 程程 光光 学学 工工 程程 光光 学学入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳是物面上各点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔出射的共同出口。 孔径光阑在系统的最前面则孔径光阑本身即是入瞳孔径光阑在系统的最前面则孔径光阑本身即是入瞳孔径光阑在透镜上则既是入瞳也是出瞳。孔径光阑在透镜上则

2、既是入瞳也是出瞳。孔径光阑在系统的最后面则孔径光阑本身即是出瞳孔径光阑在系统的最后面则孔径光阑本身即是出瞳通过孔径光阑中心的光线为主光线。通过孔径光阑中心的光线为主光线。 工工 程程 光光 学学二二 视场光阑视场光阑 工工 程程 光光 学学4 .63263.2123624tan36243522wmmywfyywmmmmmmf的关系式和理想像高根据视场角平面处。阑。位于镜头的像方焦框就是视场光围受底片框限制，底片解：照相镜头的照相范，视场光阑位在何处？求该相机的最大视场角，底片像幅尺寸为例、照相镜头焦距 工工 程程 光光 学学三、渐晕光阑三、渐晕光阑。 工工 程程 光光 学学 工工 程程 光光

3、学学通常用渐晕系数表示渐晕严重的程度： 面渐晕系数=轴外点光束在入瞳上的截面积入瞳面积线渐晕系数=轴外点光束在入瞳上的高度入瞳直径 工工 程程 光光 学学例：例：6倍双目望远镜系统中，物镜焦距为倍双目望远镜系统中，物镜焦距为108mm，物，物镜口径为镜口径为30mm，目镜口径为，目镜口径为20mm，如果系统中没，如果系统中没有视场光阑，问该望远镜最大极限视场角等于多少？有视场光阑，问该望远镜最大极限视场角等于多少？渐晕系数渐晕系数KD=0.5时的视场角等于多少？时的视场角等于多少？第三节第三节 望远镜系统中成像光束的选择望远镜系统中成像光束的选择 工工 程程 光光 学学08. 920794.

4、01810810tan33.1120992. 0108714.10tan714.10,1810865 . 02125 . 0maxmaxmaxmaxwOODOwwfywfymmyDCEFDBmmffff得的值代入公式、将可求得根据物物目目目物 工工 程程 光光 学学mmDmmuhlfhuummDmmDDDDmmffffmmmmwz5 .24)4tan(175258.284895. 0144895. 02514433)4tan(2517525355-717525-7,5258272222121121分目入入出入）（瞳。框上，孔径光阑即是入解：孔径光阑选在物镜。的口径、视场光阑口径物镜和目镜阑、入

5、瞳和出瞳位置，假定无渐晕，求孔径光，出瞳直径为，目镜焦距为倍望远系统，视场例、mmll58.2825120011或或 工工 程程 光光 学学%5035/ )16. 05 .17(16. 058. 6229. 32005 .11)tan(5 .112/ )528(82,282Dkhwwwmmhwmm根据三角形相似，得多少？的渐晕系数为？视场多大视场范围内无渐晕其他条件不变，则上例中如果目镜口径为 工工 程程 光光 学学 工工 程程 光光 学学第四节第四节 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物方远心光路物方远心光路调焦不准，如调焦于A1B1，在分划板上得弥散斑。量得的长度h比

6、AB略长。反之若调焦于AB前，测得的长度略短。 工工 程程 光光 学学将孔径光阑放在像方焦面，物方主光线平行于光轴，调焦不准时只是看起来模糊些，弥散斑的中心不变，量得h准确。 工工 程程 光光 学学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。 工工 程程 光光 学学场镜场镜l l 工工 程程 光光 学学场镜的定义：和像平面重合，或很靠近像平面的透场镜的定义：和像平面重合，或很靠近像平面的透镜统称为镜统称为“场镜场镜”。用来减小后透镜组的口径。用来减小后透镜组的口径。mmff

7、fllll60115011001111,100,150则如 工工 程程 光光 学学4.5光学系统的景深光学系统的景深理论上，只有共轭的物平面才能在像平面上成清晰像，其他物点所成的像均为弥散斑。但当此斑对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1时，人眼看起来仍为一点。此时，该弥散斑可认为是空间点在平面上的像。 工工 程程 光光 学学如图，当Z1和Z2小到可以看成一点时，我们认为从B1到B2的空间深度范围内的物，都能在像平面上得到清晰像。这个空间深度叫景深。 工工 程程 光光 学学11zz22zz1112pppaz2222pppaz不考虑符号的正负号不考虑符号的正负号 工工 程程 光光 学学11112pp

8、pazz2222pppaz1112pppaz22222pppazz1122zaapp2222zaapp11121zapzpp22222zapzpp21 工工 程程 光光 学学正确透视距离：为获得正确的空间感觉，应使照片正确透视距离：为获得正确的空间感觉，应使照片上图像的各点对眼睛的张角与直接观察空间时各对上图像的各点对眼睛的张角与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等。符合这一条件的观察距离应点对眼睛的张角相等。符合这一条件的观察距离叫做正确透视距离。叫做正确透视距离。 工工 程程 光光 学学代入将分辨角）为弥散斑对人眼的极限斑直径最小值为景象面上或照片上弥散PZZPZPDZppyyDDywp

9、yw21(tantanpappzapz22111pappzapz22222222244ap21pa 远景深度比近景深度大。远景深度比近景深度大。入瞳直径越小，景深越大。入瞳直径越小，景深越大。 工工 程程 光光 学学间内物体的清晰像。整个空处的平面起至无限远的自入射光瞳前距离为得到处，在景象平面上可以把照相物镜调焦到此时得，由为使aapapappap2221122 工工 程程 光光 学学光圈数光圈数=相对孔径的倒数（光圈数值越大，光圈越小）相对孔径的倒数（光圈数值越大，光圈越小）相对孔径相对孔径=2a/f相对孔径减小，光圈减小，光圈数增大，景深增大相对孔径减小，光圈减小，光圈数增大，景深增大相对孔径增大