《工程光学第四章》ppt演示课件.ppt

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实际光学系统与理想光学系统不同,其参与成像的光束宽度和成像范围需要限制: (1) 自然限制:光学元件的有限尺寸; (2) 人为限制:金属圈(框)或成像底片。 如何合理的选择成像光束是必须分析的问题。光学系统不同,对参与成像的光束位置和宽度要求也不同。 以几种典型系统的简化模型为例来分析成像光束的选择,并通过对这些具体系统的分析来掌握合理选择成像光束的一般原则。 照相系统的基本结构 成像系统:即镜头,对外界景物成像。 可变光圈:调节成像光束宽度和光能量。 底片架框:确定景物的成像范围。 在光学系统中,用于限制成像光束口径、或者限制成像范围的光孔或框,都统称为“光阑”。    一、光阑的概念 1)孔径光阑:限制轴上物点孔径角大小,并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。例如照像系统中的光圈就是孔径光阑。 2)视场光阑:限制成像范围的光阑,例如照像系统中的底片框就是视场光阑。 二、光阑的作用 1. 限制成像光束孔径角大小 2. 限制和选择轴外点成象光束 3. 控制光通量 4. 挡掉杂散光 孔径光阑:限制和选择成像光束,调节入射光能和像质; 视场光阑:确定成像范围。 孔径光阑对入射光束有很直接的选择作用,对于轴上物点和轴外物点,其限制或选择作用不同。 孔径光阑对轴上点光束的限制: 孔径光阑的位于A和A’点差不多。 孔径光阑对轴外点光束的限制: 渐晕:由于实际透镜的有限口径尺寸,轴外点光束较之轴上点光束宽度小很多,导致像平面边缘部分成像比中心部分暗的现象。 渐晕光阑: 由于透镜的边框起到了“拦光”作用,产生渐晕,故称为渐晕光阑。 孔径光阑经其前面的透镜或透镜组在物空间所成的像称为入射光瞳,简称入瞳,它是入射光束的入口。 孔径光阑经其后面的透镜或透镜组在像空间所成的像称为出射光瞳,简称出瞳,它是出射光束的出口。 入瞳、出瞳及其共轭关系 若孔径光阑位于光学系统的最前端,则孔径光阑就是入瞳; 若孔径光阑位于光学系统的最后端,则孔径光阑就是出瞳。 通过入瞳中心的光线称为主光线。 对理想光学系统而言,主光线(或主光线的延长线)必通过入瞳、孔径光阑和出瞳的中心。 在照相系统中,总结如下几点 (1)在照像系统中,根据轴外光束的像质来选择孔径光阑的位置,其大致位置在照像物镜的某个空气间隔中,如图a,b,c所示。 (2)在照像光学系统中,感光底片的框子就是视场光阑。 (3)孔径光阑的形状一般为圆形(光圈),而视场光阑的形状为圆形或矩形等。 典型的双目望远镜系统是由一个物镜、一对转像棱镜、一个分划板和一组目镜构成的,如图4-7所示。 等效光学系统 当光学系统联用时,大多遵循光瞳衔接原则:前面系统的出瞳与后面系统的入瞳重合,否则会产生光束切割。即前面系统的成像光束中有一部分将被后面的系统拦截,不再能够参与成像。 双目望远镜系统与人眼联用,人眼的瞳孔就是入瞳。因此,满足光瞳衔接原则的望远镜系统的出瞳应该位于目镜之后,而且应距离目镜最后一面有一段距离。这段距离称为“出瞳距”。 为了避免眼睫毛和目镜相接触而影响观察,出瞳距一般不短于6mm。 典型的双目望远镜系统有关光学数据如下:  视角放大率:  视场角:  出瞳直径:  出瞳距离: 物镜焦距: f’=108mm 目镜焦距: f2=18mm 望远镜系统中成像光束的选择  对望远系统,总结如下:  (1)两个光学系统联用时,一般应满足光瞳衔接原则。 (2)目视光学系统的出瞳在目镜外,且出瞳距不能短于6mm。  (3)望远系统的孔径光阑大致在物镜左右,具体位置可根据尽量减小光学零件的尺寸和体积的考虑来设定。  (4)可放分划板的望远系统中,分划板框是望远系统的视场光阑。 显微镜系统的光束限制与分析 (自学) 第四节 光学系统的景深 主要内容: 一.光学系统的空间像 空间物点的平面像: 对准平面与景像平面,成像规则; 光瞳对成像的作用: 透视失真 视场对成像的影响: 景像畸变 二. 光学系统的景深 基本概念: 景深,远(近)景深度; 景深的计算: 正确透视位置条件下; 特殊情况讨论; 一.光学系统的空间像 理想光学系统: 点物成点像;平面物成平面像;空间物成空间像. 垂轴平面内的物点成像: 完善成像于共轭像面内; 空间物点的平面像: 空间像点在景像平面内的投影; 平面成像问题: * *

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