工程光学郁道银1课件

工程光学工程光学第第4章章-2光学系光学系统统中的光中的光阑阑与光束限制与光束限制1精选课件精选课件本章内容提要本章内容提要第一第一节节 光光阑阑第二第二节节 照相系照相系统统的光的光阑阑 第三第三节节 望望远镜远镜系系统统中成像光束的中成像光束的选择选择第四第四节节 显显微微镜镜系系统统中的光束限制与分析中的光束限制与分析第五第五节节 光学系光学系统统的景深的景深第六第六节节 数数码码照相机照相机镜头镜头的景深（自学）的景深（自学）2精选课件精选课件 第三第三节节 望望远镜远镜系系统统中成像光束的中成像光束的选择选择 一、双目望一、双目望远镜远镜的的组组成成 1 1、构成、构成转转像像物物镜镜、目、目镜镜的的共同焦面上共同焦面上3精选课件精选课件2、光学参数、光学参数视觉视觉放大率放大率：视场视场角：角：物物镜镜焦距：焦距：目目镜镜焦距：焦距：出瞳直径：出瞳直径：出瞳距离：出瞳距离：望望远镜远镜系系统简统简化化图图与人眼与人眼联联用用,满满足足光瞳光瞳衔衔接原接原则则4精选课件精选课件目目视视光学系光学系统统的的视视角放大率：角放大率：远处远处物体物体经经系系统统所成的像所成的像对对眼睛眼睛张张角角 的正切，与的正切，与该该物体直接物体直接对对眼睛眼睛张张角角 的正切之比。的正切之比。*概念区概念区别别：角放大率：角放大率复复习习：第二章：第二章5精选课件精选课件3、分划板、分划板 视场视场光光阑阑分划板位于物、目两分划板位于物、目两镜镜的共同焦面上：的共同焦面上：入射窗、出射窗均在无入射窗、出射窗均在无穷远处穷远处，分分别别与物、像面重合。与物、像面重合。望望远镜远镜系系统简统简化化图图出出瞳瞳入入瞳瞳6精选课件精选课件hz物hz目hz分1）物）物镜镜的左的左侧侧10mm；2）物）物镜镜上；上；3）物）物镜镜右右侧侧10 mm。2 2、孔径光、孔径光阑阑的位置：的位置：二、望二、望远镜远镜系系统统中的光束限制中的光束限制 1 1、光瞳、光瞳衔衔接原接原则则：前面系前面系统统的出瞳与后面系的出瞳与后面系统统的入瞳重合。的入瞳重合。追迹主光追迹主光线线 的投射高度的投射高度7精选课件精选课件望望远镜远镜系系统统的光的光阑阑位置位置实际实际实际实际系系系系统统统统中，物中，物中，物中，物镜镜镜镜框前后框前后框前后框前后10mm10mm10mm10mm左右放置孔径光左右放置孔径光左右放置孔径光左右放置孔径光阑阑阑阑；分；分；分；分划板划板划板划板为视场为视场为视场为视场光光光光阑阑阑阑；孔径光；孔径光；孔径光；孔径光阑对阑对阑对阑对目目目目镜镜镜镜成的像距即成的像距即成的像距即成的像距即为为为为出瞳出瞳出瞳出瞳距离距离距离距离lz6mmlz6mmlz6mmlz6mm8精选课件精选课件hz物hz目hz分1 1）光）光阑阑在物在物镜镜的左的左侧侧10mm10mm（=4.25=4.25）：）：正切正切计计算法算法9精选课件精选课件2）光）光阑阑在物在物镜镜上：上：正切正切计计算法算法10精选课件精选课件3 3）光）光阑阑在物在物镜镜右右侧侧10mm10mm：正切正切计计算法算法11精选课件精选课件通光口径通光口径计计算（表算（表4-14-1）h h为轴为轴上点上点边缘光光线投射高度投射高度（平行光（平行光线）12精选课件精选课件三、望三、望远镜远镜系系统统光束限制的光束限制的总结总结1 1、两光学系、两光学系统联统联用用时时，一般，一般应满应满足光瞳足光瞳衔衔接原接原则则；2 2、目、目视视光学系光学系统统的出瞳一般在外，且不小于的出瞳一般在外，且不小于6mm6mm；4 4、分划板就是、分划板就是视场视场光光阑阑。3 3、孔径光、孔径光阑阑大致在物大致在物镜镜左右；左右；4 4、光、光阑阑位置位置对轴对轴外光束位置的外光束位置的选择选择(1)(1)(2)(3)(3)(2)13精选课件精选课件 第四第四节节 显显微微镜镜系系统统中的光束限制和分析中的光束限制和分析 一、一、简单显简单显微微镜镜系系统统中的光束限制中的光束限制 1、显显微微镜镜系系统统的构成的构成14精选课件精选课件二、二、远远心光路心光路 1、孔径光、孔径光阑阑在物在物镜镜上上(a)(a)测测距原理：距原理：(b)(b)调调焦不准：焦不准：2)2)由于由于调调焦不精确，引焦不精确，引 起像平面和起像平面和标标尺平面尺平面 不重合，从而不重合，从而导导致致测测 量量误误差。差。1)1)入瞳与物入瞳与物镜边镜边框重合；框重合；15精选课件精选课件2、孔径光、孔径光阑阑在物在物镜镜 的像方焦平面上的像方焦平面上1)入瞳位于物方无入瞳位于物方无穷远穷远。2)A和和A1、B和和B1的主的主光光线线分分别别重合，且重合，且轴轴外点的主光外点的主光线线平平行于主行于主轴轴。3)主光主光线线是物点成像是物点成像光束的中心光束的中心轴轴，则则物点物点A1 B1在刻尺平在刻尺平面构成的两个弥散面构成的两个弥散斑的斑的中心中心间间隔隔始始终终不不变变。物方物方远远心光路心光路(a)测测距原理：距原理：(b)调调焦不准：焦不准：16精选课件精选课件三、三、场镜场镜的的应应用用 缺点：出射缺点：出射主光主光线线的投射太高，要求物的投射太高，要求物镜镜后面系后面系统统的口径的口径 必必须须非常大。非常大。-1-1透透镜转镜转像系像系统统：加：加长长光路。光路。1 1、长长光路光路显显微微镜镜系系统统17精选课件精选课件 2、降低主光、降低主光线线，减小后，减小后续续光路口径的光路口径的办办法法-1-1转转像系像系统统 场镜场镜：与像平面重合、或者很靠近像平面的透与像平面重合、或者很靠近像平面的透镜镜。效果：效果：主光主光线经场镜线经场镜后通后通过过-1-1转转像透像透镜镜中心，中心，从而从而对对后面系后面系统统的口径要求最小。的口径要求最小。场镜场镜起到使前后系起到使前后系统统的光瞳的光瞳衔衔接的作用。接的作用。实际设计实际设计：在在-1-1转转像透像透镜镜前、物前、物镜镜的的实实像面像面处处加加场镜场镜。18精选课件精选课件场镜场镜的的应应用用19精选课件精选课件四、四、显显微微镜镜系系统统光束光束选择选择的的总结总结1、一般情况，孔径光、一般情况，孔径光阑阑在在显显微物微物镜镜上；上；4、长长光路光路显显微微镜镜系系统统：利用利用场镜场镜达到前后系达到前后系统统的光瞳的光瞳衔衔接，接，减小光学零件尺寸。减小光学零件尺寸。2、一次、一次实实像面像面处处安放安放视场视场光光阑阑；3、测长显测长显微微镜镜，孔径光，孔径光阑阑在在显显微物微物镜镜焦平面上焦平面上 物方物方远远心光路心光路20精选课件精选课件第五第五节节 光学系光学系统统的景深的景深同一位置不同景深的效果同一位置不同景深的效果21精选课件精选课件一、光学系一、光学系统统的空的空间间像像1、平面上的空、平面上的空间间像：像：空空间间点成像于一个像平面上。点成像于一个像平面上。对对准平面准平面景像平面景像平面共共轭轭22精选课件精选课件 以以入瞳中心入瞳中心为为投影中心，以各空投影中心，以各空间间点的点的主光主光线线为为投投影方向，向影方向，向对对准平面准平面投影，投影，对应对应投影点在景象平面上的投影点在景象平面上的共共轭轭点点即即为为空空间间点的平面像。点的平面像。平面上的空平面上的空间间像的像的获获得：得：对对准平面外的空准平面外的空间间点，在景象平面点，在景象平面产产生一个弥散斑。生一个弥散斑。弥散斑的直径与弥散斑的直径与入瞳直径入瞳直径、与景象平面的距离与景象平面的距离有关。有关。或：在像空或：在像空间间以以出瞳中心出瞳中心为为投影中心，仍以各空投影中心，仍以各空间间点的点的主光主光线为线为投影方向，各空投影方向，各空间间像点向像点向景象平面景象平面投影，可得投影，可得空空间间点的平面像。点的平面像。23精选课件精选课件 二、光学系二、光学系统统的景深的景深 成像空成像空间间的景深：的景深：在景象平面上所在景象平面上所获获得的成清晰像的得的成清晰像的物空物空间间深度深度。远远景景平面平面近景平面近景平面入瞳中心：入瞳中心：物空物空间间参数参数的起算原点的起算原点 出瞳中心：出瞳中心：像空像空间间参数参数的起算原点的起算原点24精选课件精选课件对对准准平面的弥散斑直径：平面的弥散斑直径：景像景像平面的弥散斑直径：平面的弥散斑直径：由相似三角形得：由相似三角形得：两个因素：两个因素：观测观测距离、极限分辨角距离、极限分辨角25精选课件精选课件 正确透正确透视视距离：距离：观观察距离察距离满满足照片上各点足照片上各点对对人眼睛的人眼睛的张张角，与直接角，与直接观观察空察空间时间时各各对应对应点点对对眼睛的眼睛的张张角相等。角相等。眼睛眼睛以下推以下推导导不考不考虑虑正正负负号号以照相机以照相机为为例，分析人眼看照片例，分析人眼看照片认为认为是清晰是清晰图图像的情况：像的情况：26精选课件精选课件对对准平面上准平面上对应对应弥散斑的允弥散斑的允许值许值：远远景、近景到景、近景到对对准平面的距离：准平面的距离：远远景、近景到入瞳的距离：景、近景到入瞳的距离：景像平面（照片）上弥散斑直径的允景像平面（照片）上弥散斑直径的允许值许值27精选课件精选课件总总成像深度成像深度景深景深物方孔径角物方孔径角U：轴轴上物点上物点-入瞳入瞳边缘连线边缘连线与光与光轴轴的的夹夹角。角。眼睛眼睛2a28精选课件精选课件例：照相机的原理例：照相机的原理图图29精选课件精选课件光圈大小光圈大小对对于景深的影响于景深的影响30精选课件精选课件对对于于固定焦距和拍固定焦距和拍摄摄距离距离，使用光圈越小，景深越大，使用光圈越小，景深越大31精选课件精选课件n孔径光孔径光阑阑光圈光圈相相对对孔径孔径D/f(入瞳直径与焦距之比入瞳直径与焦距之比)32精选课件精选课件例例1：现现有一照相机，其物有一照相机，其物镜镜f=75mm，现现以常以常摄摄距离距离p=3m进进行拍行拍摄摄，光圈的，光圈的相相对对孔径孔径D/f(入瞳直径与焦距之入瞳直径与焦距之比比)分分别别采用采用1/3.5和和1/22，试试分分别别求其景深。求其景深。解：解：33精选课件精选课件F/3.5不同光圈的效果不同光圈的效果F/11F/3234精选课件精选课件1 1、使、使对对准平面前的整个空准平面前的整个空间间都能在景像平面上成清晰像：都能在景像平面上成清晰像：即，即，远远景深度：景深度：三、特例三、特例景深：自入瞳前距离景深：自入瞳前距离a/处处的平面起至无限的平面起至无限远远。（对对准平面）准平面）近景位置：近景位置：35精选课件精选课件 2、照相物、照相物镜镜调调焦到无限焦到无限远远：END4景深：自入瞳前距离景深：自入瞳前距离2a/处处的平面起至无限的平面起至无限远远。（对对准平面）准平面）近景位置：近景位置：36精选课件精选课件（一）（一）长长景深的照片景深的照片37精选课件精选课件38精选课件精选课件39精选课件精选课件40精选课件精选课件（二）短景深照片（二）短景深照片41精选课件精选课件42精选课件精选课件43精选课件精选课件44精选课件精选课件作作业业-1图图3-245精选课件精选课件作作业业-2第第4章章课课后后习题习题446精选课件精选课件此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！