工程光学郁道银课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,精品课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,精品课件,*,工程光学,第4章-2,光学系统中的光阑与光束限制,1,精品课件,工程光学第4章-2光学系统中的光阑与光束限制1精,本章内容提要,第一节 光阑,第二节 照相系统的光阑,第三节 望远镜系统中成像光束的选择,第四节 显微镜系统中的光束限制与分析,第五节 光学系统的景深,第六节 数码照相机镜头的景深（自学）,2,精品课件,本章内容提要第一节 光阑2精品课件,第三节,望远镜系统中成像光束的选择,一、双目望远镜的组成,1、构成,转像,物镜、目镜的共同焦面上,3,精品课件,第三节 望远镜系统中成像光束的选择,2、光学参数,视觉放大率,：,视场角：,物镜焦距：,目镜焦距：,出瞳直径：,出瞳距离：,望远镜系统简化图,与人眼联用,满足,光瞳衔接原则,4,精品课件,2、光学参数视觉放大率：视场角：物,目视光学系统的,视角放大率：,远处物体经系统所成的像对眼睛张角 的正切，与该,物体直接对眼睛张角 的正切之比。,*概念区别：角放大率,复习：第二章,5,精品课件,目视光学系统的视角放大率：*概念区别：角放大率复习：第二章,3、分划板 视场光阑,分划板位于物、目两镜的共同焦面上：,入射窗、出射窗均在无穷远处，,分别与物、像面重合。,望远镜系统简化图,出,瞳,入,瞳,6,精品课件,3、分划板 视场光阑分划板位于物、目两镜的共同焦面上：,h,z物,h,z目,h,z分,1）物镜的左侧10mm；,2）物镜上；,3）物镜右侧10 mm。,2、孔径光阑的位置：,二、望远镜系统中的光束限制,1、光瞳衔接原则：,前面系统的出瞳与后面系统的入瞳重合。,追迹主光线,的投射高度,7,精品课件,hz物hz目hz分1）物镜的左侧10mm；2、孔径光阑的位置,望远镜系统的光阑位置,实际系统中，物镜框前后10mm左右放置孔径光阑；分划板为视场光阑；孔径光阑对目镜成的像距即为出瞳距离lz6mm,8,精品课件,望远镜系统的光阑位置实际系统中，物镜框前后10mm左右放置孔,h,z物,h,z目,h,z分,1）光阑在物镜的左侧10mm（=4.25）：,正切计算法,9,精品课件,hz物hz目hz分1）光阑在物镜的左侧10mm（=4.25,2）光阑在物镜上：,正切计算法,10,精品课件,2）光阑在物镜上：,3）光阑在物镜右侧10mm：,正切计算法,11,精品课件,3）光阑在物镜右侧10mm：正切计算法11精品课件,通光口径计算（表4-1）,h为轴,上点边缘,光,线,投射高度,（平行光线）,12,精品课件,通光口径计算（表4-1）h为轴上点边缘光线投射高度（平行光,三、望远镜系统光束限制的总结,1、两光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则；,2、目视光学系统的出瞳一般在外，且不小于6mm；,4、分划板就是视场光阑。,3、孔径光阑大致在物镜左右；,4、光阑位置对轴外光束位置的选择,(1),(1),(2),(3),(3),(2),13,精品课件,三、望远镜系统光束限制的总结1、两光学系统联用时，一般应满足,第四节 显微镜系统中的光束限制和分析,一、简单显微镜系统中的光束限制,1、,显微镜系统的构成,14,精品课件,第四节 显微镜系统中的光束限制和分析,二、远心光路,1、孔径光阑在物镜上,(a)测距原理：,(b)调焦不准：,2)由于调焦不精确，引,起像平面和标尺平面,不重合，从而导致测,量误差。,1)入瞳与物镜边框重合；,15,精品课件,二、远心光路 1、孔径光阑在物镜上(a)测距原理：(b),2、孔径光阑在物镜,的像方焦平面上,1)入瞳位于物方无穷远。,A和A,1,、B和B,1,的主光线分别重合，且轴外点的主光线平行于主轴。,3)主光线是物点成像光束的中心轴，则物点A,1,B,1,在刻尺平面构成的两个弥散斑的,中心间隔,始终不变。,物方远心光路,(a)测距原理：,(b)调焦不准：,16,精品课件,2、孔径光阑在物镜1)入瞳位于物方无穷远。A和A1、B和B,三、场镜的应用,缺点：出射,主光线的投射太高，要求物镜后面系统的口径,必须非常大。,-1,透镜转像系统：加长光路。,1、长光路显微镜系统,17,精品课件,三、场镜的应用,2、降低主光线，减小后续光路口径的办法,-1转像系统,场镜：,与像平面重合、或者很靠近像平面的透镜。,效果：,主光线经场镜后通过-1,转像透镜中心，,从而对后面系统的口径要求最小。,场镜起到使前后系统的光瞳衔接的作用。,实际设计：,在-1,转像透镜前、物镜的实像面处加场镜。,18,精品课件,2、降低主光线，,场镜的应用,19,精品课件,场镜的应用19精品课件,四、显微镜系统光束选择的总结,1、一般情况，孔径光阑在显微物镜上；,4、长光路显微镜系统：,利用场镜达到前后系统的光瞳衔接，,减小光学零件尺寸。,2、一次实像面处安放视场光阑；,3、测长显微镜，孔径光阑在显微物镜焦平面上,物方远心光路,20,精品课件,四、显微镜系统光束选择的总结1、一般情况，孔径光阑在显微物镜,第五节 光学系统的景深,同一位置不同景深的效果,21,精品课件,第五节 光学系统的景深同一位置不同景深的效果21精品课件,一、光学系统的空间像,1、平面上的空间像：,空间点成像于一个像平面上。,对准平面,景像平面,共轭,22,精品课件,一、光学系统的空间像1、平面上的空间像：空间点成像于一个像平,以,入瞳中心,为投影中心，以各空间点的,主光线,为投影方向，向,对准平面,投影，对应投影点在景象平面上的,共轭点,即为空间点的平面像。,平面上的空间像的获得：,对准平面外的空间点，在景象平面产生一个弥散斑。,弥散斑的直径与,入瞳直径,、,与景象平面的距离,有关。,或：在像空间以,出瞳中心,为投影中心，仍以各空间点的主光线为投影方向，各空间像点向,景象平面,投影，可得空间点的平面像。,23,精品课件,以入瞳中心为投影中心，以各空间点的主光,二、光学系统的景深,成像空间的景深：,在景象平面上所获得的成清晰像的,物空间深度,。,远景,平面,近景平面,入瞳中心：,物空间参数,的起算原点,出瞳中心：,像空间参数,的起算原点,24,精品课件,二、光学系统的景,对准,平面的弥散斑直径：,景像,平面的弥散斑直径：,由相似三角形得：,两个因素：观测距离、极限分辨角,25,精品课件,对准平面的弥散斑直径：景像平面的弥散斑直径：由相似三角,正确透视距离：,观察距离满足照片上各点对人眼睛的张角，与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等。,眼睛,以下推导,不考虑正负号,以照相机为例，分析人眼看照片认为是清晰图像的情况：,26,精品课件,正确透视距离：观察距离满足照片上各点对人眼睛的张角，与直,对准平面上对应弥散斑的允许值：,远景、近景到对准平面的距离：,远景、近景到入瞳的距离：,景像平面（照片）上弥散斑直径的允许值,27,精品课件,对准平面上对应弥散斑的允许值：远景、近景到对准平面的距离,总成像深度,景深,物方孔径角,U,：轴上物点-入瞳边缘连线与光轴的夹角。,眼睛,2a,28,精品课件,总成像深度景深物方孔径角U：轴上物点-入瞳边缘连线与,例：照相机的原理图,29,精品课件,例：照相机的原理图29精品课件,光圈大小对于景深的影响,30,精品课件,光圈大小对于景深的影响30精品课件,对于,固定焦距和拍摄距离,，使用光圈越小，景深越大,31,精品课件,对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大31精品课件,孔径光阑,光圈,相对孔径D/,f,(入瞳直径与焦距之比),32,精品课件,孔径光阑光圈相对孔径D/f(入瞳直径与焦距之比)32精,例1：现有一照相机，其物镜,f,=75mm，现以常摄距离p=3m进行拍摄，光圈的,相对孔径D/,f,(入瞳直径与焦距之比),分别采用,1/3.5和1/22,，试分别求其景深。,解：,33,精品课件,例1：现有一照相机，其物镜f=75mm，现以常摄距离p=3,F/3.5,不同光圈的效果,F/11,F/32,34,精品课件,F/3.5不同光圈的效果F/11F/3234精品课件,1、使,对准平面前的整个空间,都能在景像平面上成清晰像：,即，远景深度：,三、特例,景深：自入瞳前距离,a/,处的平面起至无限远。,（对准平面）,近景位置：,35,精品课件,1、使对准平面前的整个空间都能在景像平面上成清晰像：即，,2、照相物镜,调焦到无限远,：,END4,景深：自入瞳前距离,2a/,处的平面起至无限远。,（对准平面）,近景位置：,36,精品课件,2、照相物镜调焦到无限远：END4景深：自入瞳,（一）长景深的照片,37,精品课件,（一）长景深的照片37精品课件,38,精品课件,38精品课件,39,精品课件,39精品课件,40,精品课件,40精品课件,（二）短景深照片,41,精品课件,（二）短景深照片41精品课件,42,精品课件,42精品课件,43,精品课件,43精品课件,44,精品课件,44精品课件,作业-1,图3-2,45,精品课件,作业-1图3-245精品课件,作业-2第4章课后习题4,46,精品课件,作业-2第4章课后习题446精品课件,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,