华中科技大学 《应用光学》课程PPT——第五章 光学系统中的光阑

1、第五章第五章 光学系统中的光阑光学系统中的光阑 理想光学系统不仅可以实现点对点成像，而且可以对任意理想光学系统不仅可以实现点对点成像，而且可以对任意物以任意宽的光束给出某一定倍率的像。当共轭距一定时，物物以任意宽的光束给出某一定倍率的像。当共轭距一定时，物的大小与像的大小成比例。的大小与像的大小成比例。 但实际光学系统的成像光束将会受到限制。透镜的大小和但实际光学系统的成像光束将会受到限制。透镜的大小和像面的大小有限，从而限制了成像光束的宽度和成像范围。像面的大小有限，从而限制了成像光束的宽度和成像范围。 透镜的大小限制透镜的大小限制A点发出的成像光束的孔径角，像面的大点发出的成像光束的孔径角

2、，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。小限制成像范围，它们都是对光束的限制，称为光阑。 51 光阑及其作用光阑及其作用 在设计光学系统时，应按其用途、要求，在成象范围内的各点以一在设计光学系统时，应按其用途、要求，在成象范围内的各点以一定立体角的光束通过光学系统成象。这就是一个如何合理地限制光束的定立体角的光束通过光学系统成象。这就是一个如何合理地限制光束的问题。问题。定义：定义：限制光束通过光学系统的光孔。限制光束通过光学系统的光孔。 孔径光阑：孔径光阑：限制轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度限制轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度 视场光阑视场光阑：限制物面或像面

3、上的物体成像范围。：限制物面或像面上的物体成像范围。 渐晕光阑渐晕光阑：限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束。：限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束。 组成：组成：透镜等光学零件边框或专门设置的带孔金属框。透镜等光学零件边框或专门设置的带孔金属框。 消杂光光阑消杂光光阑：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、金：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生）属表面及镜座内壁的反射和散射所产生） ABAB孔径光阑孔径光阑视场光阑视场光阑消杂光消杂光光阑光阑渐晕渐晕光阑光阑 孔径光阑孔径光阑：限制

4、轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度。（有效光阑）限制轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度。（有效光阑） A()BC位置：随系统而异，目视光学系统要求孔阑或孔阑的像一定要在外面，以与位置：随系统而异，目视光学系统要求孔阑或孔阑的像一定要在外面，以与眼瞳重合；远心光学系统要求孔阑在焦面上。其他无特殊要求的可以选择。眼瞳重合；远心光学系统要求孔阑在焦面上。其他无特殊要求的可以选择。ABAB孔径光阑孔径光阑 视场光阑视场光阑：限制物面或像面上的物体成像范围。：限制物面或像面上的物体成像范围。 位置：一般是在实像面或中间实像面上，也可以没有位置：一般是在实像面或中间实像面上，也可以没有 在照相机中

5、：在照相机中： 孔径光阑孔径光阑可变光阑可变光阑 视场光阑视场光阑-底片框底片框 ABAB视场光阑视场光阑 渐晕光阑渐晕光阑：渐晕光阑渐晕光阑限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束。像光束。 由于轴外点斜光束宽度比轴上点光束宽度小，使像由于轴外点斜光束宽度比轴上点光束宽度小，使像平面边缘比中心暗的现象称为平面边缘比中心暗的现象称为“渐晕渐晕”。位置：位置可选择，以改善成位置：位置可选择，以改善成像质量，与视场光阑二者必有像质量，与视场光阑二者必有其一。其一。ABAB渐晕渐晕光阑光阑 消杂光光阑消杂光光阑：限制杂散光（从视场外射

6、入系统，或由镜头内部的光学表面、：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、 金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生）金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生） 位置：位置可选择，以达到限制杂散光的目的，也可以没有位置：位置可选择，以达到限制杂散光的目的，也可以没有 ABAB孔径光阑孔径光阑视场光阑视场光阑消杂光消杂光光阑光阑渐晕渐晕光阑光阑 52 孔径光阑孔径光阑1. 作用：在光学系统中实际限制轴上物点成像光束的孔径角作用：在光学系统中实际限制轴上物点成像光束的孔径角U。2.孔径光阑的确定孔径光阑的确定 所有光孔投射到第一光孔的物空间，对轴上物点所有光孔投射到第一光孔的物空间，对轴上物

7、点A张角最小的光孔张角最小的光孔“像像”所共轭的光孔为所共轭的光孔为孔径光阑孔径光阑，该光孔，该光孔“像像”称称入射光瞳入射光瞳，这个张角称物方孔径角，这个张角称物方孔径角2U。 所有光孔投射到最后一个光孔的像空间，对轴上像点所有光孔投射到最后一个光孔的像空间，对轴上像点A张角最小的光孔张角最小的光孔“像像”所共轭的光孔为所共轭的光孔为孔径光阑孔径光阑，该光孔，该光孔“像像”称称出射光瞳出射光瞳，这个张角称像方孔径角，这个张角称像方孔径角2U。 物点在有限远时物点在有限远时，各，各光孔像光孔像中，对轴上物点张角最小者，限制了轴中，对轴上物点张角最小者，限制了轴上点光束的孔径角，即为入瞳。入瞳对

8、应的实际光孔即为孔径光阑。上点光束的孔径角，即为入瞳。入瞳对应的实际光孔即为孔径光阑。 物点在无限远时物点在无限远时，各，各光孔像光孔像中，直径最小者即为入瞳。入瞳对应的中，直径最小者即为入瞳。入瞳对应的实际光孔即为孔径光阑。实际光孔即为孔径光阑。3.确定孔径光阑的方法：确定孔径光阑的方法： 原则：原则：将光学系统中所有的光学零件的通光孔（镜框）分别通将光学系统中所有的光学零件的通光孔（镜框）分别通过其前面的光学零件成像到整个系统的物空间去，入射光瞳必然是过其前面的光学零件成像到整个系统的物空间去，入射光瞳必然是其中对物面中心张角最小的一个。其中对物面中心张角最小的一个。1）将所有光学元件的通

9、光孔径经前方光组成像到物空间，并求出各个）将所有光学元件的通光孔径经前方光组成像到物空间，并求出各个光孔在物空间像的大小和位置。光孔在物空间像的大小和位置。a）规定光传播方向从右向左，以光孔为物，与物点发出的光线反向。）规定光传播方向从右向左，以光孔为物，与物点发出的光线反向。b）所有孔或框为实物。）所有孔或框为实物。c）利用解析法求解像的位置和大小。）利用解析法求解像的位置和大小。2）物点在有限远时，各）物点在有限远时，各光孔像光孔像中，对轴上物点张角最小者，限制了轴中，对轴上物点张角最小者，限制了轴上点光束的孔径角，即为入瞳。入瞳对应的实际光孔即为孔径光阑。上点光束的孔径角，即为入瞳。入瞳

10、对应的实际光孔即为孔径光阑。3）物点在无限远时，各）物点在无限远时，各光孔像光孔像中，直径最小者即为入瞳。入瞳对应的中，直径最小者即为入瞳。入瞳对应的实际光孔即为孔径光阑。实际光孔即为孔径光阑。例：有两个薄透镜例：有两个薄透镜L L1 1和和L L2 2 ，焦距分别为，焦距分别为90mm和和30mm，孔，孔径分别为径分别为60mm和和40mm，相隔，相隔50mm，在两透镜之间，在两透镜之间，离离L L2 2为为20mm处放置一直径为处放置一直径为10mm的圆光阑，试对的圆光阑，试对L L1 1前前120mm处的轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳的位置和大小。处的轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳的位置和大小。

11、L1L2L3L1L2L301l4/11202/60tan1u902222llDDL1L2502l6011 DD4450509090*50222lffll14/39122/9tan2uL3303l45399*30333lffll153333llDD22/1451202/15tan2u入瞳入瞳L2L3出瞳出瞳L3203l60302030*2023233flfll302060*103333llDD出瞳出瞳孔栏到入瞳孔栏到入瞳两正薄透镜组两正薄透镜组L L1 1和和L L2 2的焦距分别为的焦距分别为100mm100mm和和50mm50mm，通光口，通光口径分别为径分别为60mm60mm和和30mm3

12、0mm，两透镜之间的间隔为，两透镜之间的间隔为50mm50mm，在透镜，在透镜L L2 2之前之前30mm30mm处放置直径为处放置直径为40mm40mm的光阑，问的光阑，问1 1）当物体在无穷远处时，孔径光阑为哪个？）当物体在无穷远处时，孔径光阑为哪个？2 2）当物体在）当物体在L L1 1前方前方300mm300mm处时，孔径光阑为哪个？处时，孔径光阑为哪个？ 4.说明：说明：1）物体位置改变，原孔阑可能失去控制轴上点孔径角的作用，要重复）物体位置改变，原孔阑可能失去控制轴上点孔径角的作用，要重复上述三个步骤确定孔阑。上述三个步骤确定孔阑。2）一般来说，入瞳在物空间，孔阑在系统中，出瞳在像

13、空间；）一般来说，入瞳在物空间，孔阑在系统中，出瞳在像空间；但有时但有时 光学系统第一个光孔为孔阑，入瞳与孔阑重合；光学系统第一个光孔为孔阑，入瞳与孔阑重合； 光学系统最后一个光孔为孔阑，出瞳与孔阑重合；光学系统最后一个光孔为孔阑，出瞳与孔阑重合；3）入瞳为孔阑经过前面光组在物空间的像，决定了系统轴上物点的物方孔径角。）入瞳为孔阑经过前面光组在物空间的像，决定了系统轴上物点的物方孔径角。出瞳为孔阑经过后面光组在像空间的像，决定了系统轴上像点的像方孔径角。出瞳为孔阑经过后面光组在像空间的像，决定了系统轴上像点的像方孔径角。4）对于理想光学系统，对于理想光学系统，轴上和轴上和轴外物点的轴外物点的主

14、光线主光线都过入瞳、孔都过入瞳、孔阑、出瞳中心。阑、出瞳中心。主光线主光线：通过入射光瞳中心的光通过入射光瞳中心的光线称为主光线。线称为主光线。 主光线主光线是物面上发出的充满光学是物面上发出的充满光学系统入射光瞳的成像光束的轴线。系统入射光瞳的成像光束的轴线。6）入瞳、孔阑、出瞳之间的相互共轭关系。）入瞳、孔阑、出瞳之间的相互共轭关系。7）光学特性：）光学特性：入射光瞳直径入射光瞳直径D D和整个系统焦距和整个系统焦距ff之比称为该系统的相对孔径之比称为该系统的相对孔径 。相对孔径相对孔径 （望远、照相系统）：（望远、照相系统）：fD数值孔径数值孔径NANA（显微系统）：（显微系统）：当物体

15、在很近的距离时，常用物方孔径角正弦和物空间介质折当物体在很近的距离时，常用物方孔径角正弦和物空间介质折射率乘积来取代相对孔径，称为数值孔径，即射率乘积来取代相对孔径，称为数值孔径，即11sinUnNA 5）在保证轴上点物方孔径角不变的情况）在保证轴上点物方孔径角不变的情况下，合理的选取孔径光阑的位置，可提下，合理的选取孔径光阑的位置，可提高成像质量，减小整个系统的横向尺寸。高成像质量，减小整个系统的横向尺寸。DfK光瞳数，焦距数光瞳数，焦距数 53 视场光阑视场光阑1.作用：限制物、像面上的成像范围。作用：限制物、像面上的成像范围。2.视场表示方法：视场表示方法：物方线视场物方线视场2y像方线

16、视场像方线视场2y长度度量：长度度量：角度度量：角度度量：物方视场角物方视场角2 像方线视场像方线视场2 视场光阑通过前面光组在光学系统的物空间所成的像称为视场光阑通过前面光组在光学系统的物空间所成的像称为入射窗入射窗。视场光阑通过后面光组在光学系统的像空间所成的像称为视场光阑通过后面光组在光学系统的像空间所成的像称为出射窗出射窗。3.确定视场光阑的方法：确定视场光阑的方法：孔径光阑孔径光阑AL1L2BL2u uPQP入射光瞳入射光瞳AB1）首先用寻找入瞳、孔阑的方法寻找到入瞳、孔阑。）首先用寻找入瞳、孔阑的方法寻找到入瞳、孔阑。3.确定视场光阑的方法：确定视场光阑的方法：2）将所有除孔阑外的

17、光孔经其前方光组成像到物空间，求出每个光孔）将所有除孔阑外的光孔经其前方光组成像到物空间，求出每个光孔像的位置和大小。像的位置和大小。孔径光阑孔径光阑AL1L2BCL2入射窗入射窗PQP入射光瞳入射光瞳AB视场光阑视场光阑（出射窗）（出射窗）3）各）各光孔像光孔像中，对入瞳中心张角最小者，像本身为入射窗，像对应的中，对入瞳中心张角最小者，像本身为入射窗，像对应的实际光孔即为视阑。视阑经过后方光组成在像空间的像即为出射窗。实际光孔即为视阑。视阑经过后方光组成在像空间的像即为出射窗。孔径光阑孔径光阑AL1L2BC出射光瞳出射光瞳入射窗入射窗PQP入射光瞳入射光瞳AB视场光阑视场光阑（出射窗）（出射

18、窗）通过入射光瞳中心的光线称为主光线通过入射光瞳中心的光线称为主光线,主光线同时通过入瞳、孔阑、出瞳中心主光线同时通过入瞳、孔阑、出瞳中心物方视场角物方视场角2 像方线视场像方线视场2 1）孔阑位置变化，入瞳、出瞳位置也变化，原视阑可能失去限制物象）孔阑位置变化，入瞳、出瞳位置也变化，原视阑可能失去限制物象方视场范围的作用，要重新确定视阑。方视场范围的作用，要重新确定视阑。4）若视阑为长方形或正方形，其线视场按对角线计算。）若视阑为长方形或正方形，其线视场按对角线计算。5）入射窗、出射窗、视阑之间的相互共轭关系。）入射窗、出射窗、视阑之间的相互共轭关系。2）入窗限制物方物面上的成像范围，视场光

19、阑是实际光学系统中限制）入窗限制物方物面上的成像范围，视场光阑是实际光学系统中限制物面成像范围的实际光孔，出窗限制像方像面范围。物面成像范围的实际光孔，出窗限制像方像面范围。3）入瞳无限小时，视场范围由入窗边缘和入瞳中心连线决定；当物体）入瞳无限小时，视场范围由入窗边缘和入瞳中心连线决定；当物体在无限远时，视场必须设置在像平面（后焦面）上。在无限远时，视场必须设置在像平面（后焦面）上。说明说明 54 渐晕光阑渐晕光阑 轴外光束被拦截的现象称为轴外光束被拦截的现象称为“渐晕渐晕”，产生渐晕的光阑称为，产生渐晕的光阑称为“渐晕光阑渐晕光阑”。渐晕光阑多是透镜框。渐晕光阑多是透镜框。作用：提高作用：

20、提高轴外点成像质量，减小光学零件尺寸。轴外点成像质量，减小光学零件尺寸。2.图示：图示： 在物面上的在物面上的整个成像范围内，整个成像范围内，随着成像光束的随着成像光束的不同，可分为三不同，可分为三个区域。个区域。一、入射窗与物平面不重合产生渐晕一、入射窗与物平面不重合产生渐晕1.实际光学系统中，入瞳、孔阑、出瞳为有限大，有可能产生实际光学系统中，入瞳、孔阑、出瞳为有限大，有可能产生渐晕。渐晕。1）以以AB1为半径的圆形区域：为半径的圆形区域：在这个区域内每个点均以充满入射光瞳的全部在这个区域内每个点均以充满入射光瞳的全部光束成象。光束成象。2）以以B1B2绕光轴旋转一周所形成的环形区域：绕光

21、轴旋转一周所形成的环形区域：在此区域内，已不能使所有在此区域内，已不能使所有点以充满入射光瞳的光束通过光学系统成象，这就是轴外点的渐晕。点以充满入射光瞳的光束通过光学系统成象，这就是轴外点的渐晕。3 3）以以B2B3绕光轴旋转一周所得到的环形区域：绕光轴旋转一周所得到的环形区域：在此区域内各点的光束渐晕更为在此区域内各点的光束渐晕更为严重。严重。A物平面物平面B1B2B3M1M2M入射窗入射窗入射光瞳入射光瞳P1P2PP2P2P2P P P1P1P1线渐晕系数：线渐晕系数：几何（面）渐几何（面）渐晕系数：晕系数：DDkpAAAk由由B1到到B2点，线渐晕点，线渐晕系数由系数由1降到降到0.5。

22、轴外点光束在入瞳上的截轴外点光束在入瞳上的截面积入瞳面积面积入瞳面积 轴外点光束在入瞳上的轴外点光束在入瞳上的高度入瞳直径高度入瞳直径 用渐晕系数描述光束渐晕的程度：用渐晕系数描述光束渐晕的程度：由由B2点到点到B3点，线渐晕系数由点，线渐晕系数由0.5降到降到0。3.说明：说明：1）轴上点均能以充满入瞳的全光束成像。）轴上点均能以充满入瞳的全光束成像。2）入瞳为有限大小时，成像范围由入瞳边缘和入窗边缘连线决定。）入瞳为有限大小时，成像范围由入瞳边缘和入窗边缘连线决定。3）轴外点从某一视场范围开始，通过光学系统的成像光束要比轴）轴外点从某一视场范围开始，通过光学系统的成像光束要比轴上光束少，并

23、逐渐递减，直至光照度为零。上光束少，并逐渐递减，直至光照度为零。4.消除渐晕的条件：消除渐晕的条件：（必要条件）（必要条件）qpqBB231 由上式可知，欲使渐晕区由上式可知，欲使渐晕区B1B3为为零，需使零，需使p=q，即入射窗和物平面重，即入射窗和物平面重合，出射窗和象平面重合。合，出射窗和象平面重合。 * * * *入瞳为无限小时。入瞳为无限小时。 在有的光学系统中，不存在实像平面，视场光阑无法与像在有的光学系统中，不存在实像平面，视场光阑无法与像平面重合，这种系统的视场边缘存在一个由亮到暗的过渡区域，平面重合，这种系统的视场边缘存在一个由亮到暗的过渡区域，没有清晰的视场边界。没有清晰的

24、视场边界。 当光学系统中透镜较多，且孔径都不大时，虽然视场光阑不起拦当光学系统中透镜较多，且孔径都不大时，虽然视场光阑不起拦光作用，但其它透镜框仍可能拦光而造成渐晕。光作用，但其它透镜框仍可能拦光而造成渐晕。二、其他透镜框产生的渐晕二、其他透镜框产生的渐晕*是否所有光学系统都要无渐晕？是否所有光学系统都要无渐晕？ 当孔径和视场都较大时，无渐晕既无必要也不可能。因为远离当孔径和视场都较大时，无渐晕既无必要也不可能。因为远离孔阑的透镜直径不能做得太大，且适当拦掉偏离理想成像状态较远的孔阑的透镜直径不能做得太大，且适当拦掉偏离理想成像状态较远的即像差较大的轴外光束有利于改善像质。即像差较大的轴外光束

25、有利于改善像质。光阑小结光阑小结 孔径光阑：孔径光阑：限制轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度限制轴上点成像光束的孔径角，决定像面的照度 孔径光阑的判断，入瞳、出瞳、相对孔径、数值孔径孔径光阑的判断，入瞳、出瞳、相对孔径、数值孔径 视场光阑视场光阑：限制物面或像面上的物体成像范围。：限制物面或像面上的物体成像范围。 视场光阑判断，入射窗、出射窗、线视场、视场角视场光阑判断，入射窗、出射窗、线视场、视场角 渐晕光阑渐晕光阑：限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束。：限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束。 限制光束中偏离理想位置的一些光线，用以改善系统的成像

26、质量。限制光束中偏离理想位置的一些光线，用以改善系统的成像质量。 线渐晕系数、面渐晕系数、消除渐晕的条件线渐晕系数、面渐晕系数、消除渐晕的条件 渐晕光阑与视场光阑二者必有其一渐晕光阑与视场光阑二者必有其一 消杂光光阑消杂光光阑：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、金：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生）属表面及镜座内壁的反射和散射所产生） ABAB孔径光阑孔径光阑视场光阑视场光阑消杂光消杂光光阑光阑渐晕渐晕光阑光阑 消杂光光阑消杂光光阑：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、：限制杂散光（从视场外射入系统

27、，或由镜头内部的光学表面、 金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生）金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生） 位置：位置可选择，以达到限制杂散光的目的，也可以没有位置：位置可选择，以达到限制杂散光的目的，也可以没有 ABAB孔径光阑孔径光阑视场光阑视场光阑消杂光消杂光光阑光阑渐晕渐晕光阑光阑 55 光学系统的景深光学系统的景深拍摄小景深的照片拍摄小景深的照片 拍摄大景深的照片拍摄大景深的照片如特定镜头，应选择长焦距、如特定镜头，应选择长焦距、大的相对孔径即小的光圈数，大的相对孔径即小的光圈数，对准距离近。对准距离近。如远景镜头，应选择短焦距、如远景镜头，应选择短焦距、小的相对孔径即大的光圈数，小的

28、相对孔径即大的光圈数，对准距离远。对准距离远。一、光学系统的空间像一、光学系统的空间像1.对准面为景象面在物空间的共轭面。对准面为景象面在物空间的共轭面。2.以入瞳中心为透视中心，将空间物点沿主光线方向向对准平面上以入瞳中心为透视中心，将空间物点沿主光线方向向对准平面上投影，投影点在景象面上的共轭点即为空间点的投影，投影点在景象面上的共轭点即为空间点的平面像平面像。3.对准面和景象面上的点不算真正意义上的几何点而为对准面和景象面上的点不算真正意义上的几何点而为斑点斑点。入瞳入瞳出瞳出瞳BB1abB01B2B3B4PPAB04B03B02B2”B3”B4”B1”B4B3B2ABabB1AB对准平

29、面对准平面AB景像平面景像平面如果入瞳位置对于物如果入瞳位置对于物方空间点（即景物）方空间点（即景物）位置发生变化，则景位置发生变化，则景象也随之变化象也随之变化 投影中心作前后移动投影中心作前后移动时，投影像的变化和时，投影像的变化和景物是不成比例的，景物是不成比例的，也称为也称为透视失真。透视失真。对准平面对准平面AAAAPPS1S2入射光瞳入射光瞳出射光瞳出射光瞳景像平面景像平面P景象畸变景象畸变二、景深性质及计算二、景深性质及计算1. 景深：景象平面上获得清晰象的物空间深度范围。景深：景象平面上获得清晰象的物空间深度范围。1 1：远景深；：远景深； 2 2：近景深；：近景深； 1 12

30、 2：景深：景深 2221112,2pppzpppz221122,22zaappzaapp2. 景深的计算：景深的计算：222211112,2zapzppzapzpppappap2,2222122222144paap1）像方：景象平面上的斑点对人眼张角不超过人眼极限分辨角）像方：景象平面上的斑点对人眼张角不超过人眼极限分辨角, 取取1122； 2）物方：对准面上的斑点对入瞳中心张角不超过人眼极限分辨角）物方：对准面上的斑点对入瞳中心张角不超过人眼极限分辨角 ；3. 正确透视条件：（正确透视距离下看照片）正确透视条件：（正确透视距离下看照片）pDzz21pDzz21pDzz/213）若）若 ，对

31、准平面以后的整个空间都能在景象平面上成清晰象对准平面以后的整个空间都能在景象平面上成清晰象 102p2p22222pppppp4）若调焦至无穷远，即）若调焦至无穷远，即p22222pappppappap2,2222122222144paap5）说明：）说明：a）在正确透视距离下观察，景深与焦距无关；）在正确透视距离下观察，景深与焦距无关； b）远景深）远景深1 1大于近景深大于近景深2 2 ； c）入瞳直径）入瞳直径2a越小，景深越大；越小，景深越大； 4. Z被规定不能超过某一数值。被规定不能超过某一数值。用景象平面上共轭弥散斑大小用景象平面上共轭弥散斑大小Z取代上面中的取代上面中的Z，有，

32、有Z ZZpf aZp221Zpf aZp222Zpf afapp221Zpf afapp2222222244ZpfaZpf ad）P越大，即拍摄距离越大，景深越大；越大，即拍摄距离越大，景深越大； 景深随光圈数的增加而增加，随焦距的增大而减小。景深随光圈数的增加而增加，随焦距的增大而减小。光圈数：光圈数：DfF容许的光斑直径容许的光斑直径Z越大，景深越大。越大，景深越大。说明：说明：22222144paappappap2,22221例：设有一照相物镜，例：设有一照相物镜，f=50mm=50mm，2a=12.5mm2a=12.5mm，规定，规定Z=0.05mm=0.05mm。对下列情况分别求近

33、景、远景位置及景深。对下列情况分别求近景、远景位置及景深。1 1）远景位于无穷远；）远景位于无穷远；2 2）调焦至无穷远；）调焦至无穷远；3 3）调焦使得）调焦使得P=5mP=5m。mmmZf ap5 .121250005. 0/50*5 .12/2Zpf afapp22102Zpf amZpf afapp25. 6)05. 0*1250050*5 .12/(50*12500*5 .12222PmZpf af ap5 .12)05. 0/(50*5 .12/2225PmZpf af ap57. 3175. 0/50*5 .12)05. 05000/50*5 .12/(50*5 .12/222m

34、Zpf afapp3185 . 7/5*5 .12)05. 0*500050*5 .12/(50*5000*5 .1222176. 457. 333. 8mmZpfaZpf a76. 45 .10/50)25 .12/(5000*5*24422222三、景深与焦深三、景深与焦深底片平面前后成像清晰的范围，称为焦深。底片平面前后成像清晰的范围，称为焦深。 56 远心光路远心光路一、作用一、作用 用远心光路来提高测量精度。（投影仪物镜、测量显微镜、用远心光路来提高测量精度。（投影仪物镜、测量显微镜、大地测量仪等）大地测量仪等）二、物方远心光路二、物方远心光路1. 概念：测量显微镜中，为了消除像平面

35、位置的放置误差而引起的概念：测量显微镜中，为了消除像平面位置的放置误差而引起的测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，入瞳则位于物方无穷远，称为入瞳则位于物方无穷远，称为“物方远心光路物方远心光路”。2. 应用：（放大率一定，求被测物长度）应用：（放大率一定，求被测物长度）工具显微镜中（工具显微镜中（ 准确）被测物的像与刻度尺相比较，可测物之长度。准确）被测物的像与刻度尺相比较，可测物之长度。物体不论处于何位置，发出的主光线都不随物体不论处于何位置，发出的主光线都不随物体位置的移动而变化；读出刻尺面上光斑物体位置的移动而变

36、化；读出刻尺面上光斑的中心示值，即可求出准确的象高。的中心示值，即可求出准确的象高。/ yxfyy孔径光阑孔径光阑（出瞳）（出瞳）F B2B1A1A2B2B1B2B1MM2M1分划板分划板三、三、 象方远心光路象方远心光路1. 概念：概念： 某些大地测量仪器或投影仪器中，为了消除像平面和标尺分划刻某些大地测量仪器或投影仪器中，为了消除像平面和标尺分划刻线面不重合而引起的测量误差，在物镜的物方焦平面上加入一个光线面不重合而引起的测量误差，在物镜的物方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，出瞳则位于像方无穷远，称为阑作为孔径光阑，出瞳则位于像方无穷远，称为“像方远心光路像方远心光路”。2. 应用：应用：物体长度已知，不同放大率位置求出仪器到标尺距离。物体长度已知，不同放大率位置求出仪器到标尺距离。/fx孔径光阑孔径光阑（入瞳）（入瞳）分划板分划板M1M2MFB1B2B2 58 几种典型系统的光束限制几种典