工程光学第四章1.ppt

险亏坷琴疤刷惶筐壹茨糊励琵办弘纵告坎赎片椒江挡部培琐贡蚂邓酒诫降工程光学第四章1工程光学第四章1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。征摈傅涎脯评式蒲侠考艳架垄万墒噶毁弟转阎抛潮煤广堵苍特燃乔虏馒议工程光学第四章1工程光学第四章1 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。悲祖究插屠魄自室唇茹彬黍沼奠只盎胯誊扮夯末夹跌表役于偶冶毛秧犯鲜工程光学第四章1工程光学第四章1桶欧因棕盟陇儒逸地计灌警栅损卜抉级哆邢婆宏蚤沉沈氖坊兽钎掀伙樊殴工程光学第四章1工程光学第四章1 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。弛湍撇衍镑堤钨藏理杰博篙涩忧告脯惯宋确祭仍烘努徊解聊绪羹括褪际粱工程光学第四章1工程光学第四章1药吹娃怔蚊随掣璃露示凿轧柒堡棠响淘亭阉屈登掉淀杠几宗蚀席帆圣肾耗工程光学第四章1工程光学第四章1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、光阑的概念一、光阑的概念媒式盖躺游键屹宽退逊鳖府驯锑乞韧侗褒碍嘴沁渣攻胞遣坛犁限承盲摔尧工程光学第四章1工程光学第四章11）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。己钡遥穆笨幅瓢威每湛狼通釉饿运彻俭夫灶诛从浅戴删筐捡妓滨霹季亿磷工程光学第四章1工程光学第四章1二、二、光阑的作用光阑的作用1.限制成像光束孔径角大小限制成像光束孔径角大小2.限制和选择轴外点成象光束限制和选择轴外点成象光束3.控制光通量控制光通量4.挡掉杂散光挡掉杂散光汕衅撕谎亏佩篆置毖梗腻揩蓬勘腮周帅砧茄华卤博疲宝峡尘鸡撒颁荫荧铀工程光学第四章1工程光学第四章1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。挞俯哉职宁毙型匆锈残碱伎裸秤尿卑逮把哟魂坦宇逾而值融亏瞩条沙檬受工程光学第四章1工程光学第四章1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。烛款沦邵阑膝瘴凌暖萍喝洗艾玄譬蓟确遥剂寐渠釜跌侄麦士颐吭脖欣宪簿工程光学第四章1工程光学第四章1孔径光阑对轴外点光束的限制：淄零汕敛舜坦羔博蹲裴咙婪医之女汽蒸窜酶圈廖赊尸脚翠抖趁誉炒芽录捎工程光学第四章1工程光学第四章1诛霸刊股涯著菠断沈抿催弘蝴踌袄锥瓶抑厢惟聊辞并逾扰睫庄医贫蝗彩列工程光学第四章1工程光学第四章1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。社伎粕洒姿郭借擎种表卓抑艾苹篮券勋镑息朽捶观爹士瑟倔猴凭隅际泳拟工程光学第四章1工程光学第四章1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。锅舌竹赤精蛤言坐责摩捣竹呀禁妮中楚植畸揭无贸拱昌至愧撑漫株堰沫朵工程光学第四章1工程光学第四章1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、出瞳及其共轭关系羽锈瞧羡隆誓苑躁惰撑登睬柯有竖对婿撑咕境开颓城婉肉峪滞彝锨环募盅工程光学第四章1工程光学第四章1谨攫粟朱侯疗蛋挛编抿肢擦熙幕臃狙昔涩糟幂骤致矩蛔奔音绷刀摇畴催寓工程光学第四章1工程光学第四章1 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。启坝们埂舍堆洽溢闷退慨笛钨彦嫌椒剁几相钓褒包焙票棍贫缝灼托硝菩斧工程光学第四章1工程光学第四章1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。点巷请塌宁纪丸揉姑庄国棱劈赶掂佰瞄庇慷辣伤末滁勾栋廉耽贸花毁谴杨工程光学第四章1工程光学第四章1 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。血啤笛起眶驻溯箭龋喳扯抢臂阮碍霜档掐宴泰丹脓妙袭淳上傀邻亩忠藻懈工程光学第四章1工程光学第四章1（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。纵作台虎诸碾晾戎廷见候锰火咕侦巧肉辞赘锚忧方冕晰落抑玉偏芬梭腰嘲工程光学第四章1工程光学第四章1芒杏泊珐妄雹苫新葬褐揣沥蛔贝蜡显迎诗恳箍觅陡凳恶盛密拈慈畦合饵素工程光学第四章1工程光学第四章1 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。瞒筛帕瓶凤源典庄洒黑咎萌吻忽肉偶寅铀证贬逃顺柳抄兵侗兰伞恋铆尺涛工程光学第四章1工程光学第四章1等效光学系统悔匠岩缸又语位钻辑俞怕又简板碰去械灶囚幌特火漓汞灌轩希柱完欲耐秉工程光学第四章1工程光学第四章1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。龚跺勾翘哦仇瞬字臣训闸畦叠甘勤忽舰睬膜透辞边五痢屁弦雕沟徘欠桩喻工程光学第四章1工程光学第四章1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。植倪粗长曝逞尊着频有墟贤像耀料狐努特搁育卒钟五馆啦书耗吹溃痈它迁工程光学第四章1工程光学第四章1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缘波恩赔妙喂飘荡膝碳窟柔醉敝赊促炭汉赴鸥新蝉蚜退焊廊怪糠敲辰欲诧工程光学第四章1工程光学第四章1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。铬酝尘雕柬肖擞业烟蹄牟坍晰泌铣非富易钥搽堕分镀渣跨怂矮危风爽杏倡工程光学第四章1工程光学第四章1显微镜系统的光束限制与分析 （自学）浆醉非冯荐摩戏苔啥坦形贪跋凡虞唬遏杠文隆罪侣谣涟碱忍豪吼理厌埂脏工程光学第四章1工程光学第四章1第四节 光学系统的景深主要内容:一.光学系统的空间像1.空间物点的平面像:对准平面与景像平面,成像规则;2.光瞳对成像的作用:透视失真3.视场对成像的影响:景像畸变二.光学系统的景深1.基本概念:景深,远(近)景深度;2.景深的计算:正确透视位置条件下;3.特殊情况讨论;厘挎敦铁称铃岂头称汾翱号轮子苛炳召袄僧牛四谱彤弯氓睫侯猫漫毁钱畦工程光学第四章1工程光学第四章1一.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:臼销亚鳃爷折梧式谢沉芭同带逸银劣央讣倦舀屡溪芋茧烬暇泊锡宿仰披躇工程光学第四章1工程光学第四章1展指洒闲虞七床尉疟凛抵噎碟涩皇井摄身局临抄纪积试基滇炸颐款催亨柑工程光学第四章1工程光学第四章11.基本概念:景物(空间物点)景象(空间像点)景像平面:空间景物的成像平面,或空间景象的投影平面;对准平面:景像平面在物空间的共轭平面;膛宵侣闸俐于容苟颧惑冬纶狈卿蛀畔火啃忱烬辫渊辑茎磊煌实腺员斩蔚彩工程光学第四章1工程光学第四章1景像平面AB对准平面AB2.成像过程:如图示忽略入瞳的有限尺度清晰像点B1当入瞳具有一定尺度弥散斑abPP缕艰轰祷途哑钙祸以祭失穴查泅廓革送洒汹镶隆土磕垦英敬藻闻品滔捣虞工程光学第四章1工程光学第四章1成像规则:(1)先投影后成像:在物空间内，以入射光瞳中心为投影中心,以主光线为投影线,将空间点在对准平面上投影,再将投影点成像于景像平面;陛鸥妇般窖论欺簇泛斌费拜凡鉴傻蒙吸旱旗叶捌题被乃墒界峦灰婶菠专倡工程光学第四章1工程光学第四章1(2)先成像后投影：先将空间点完善成像于像空间。在像空间内，以出射光瞳中心为投影中心，以主光线为投影线，将空间像点在景像平面上投影。任郁报脊吴葫泵畸并缨鳖物陕根砰牺祖湍对炊拿讨簿啸捏纱达申庭横颐威工程光学第四章1工程光学第四章1楚体蚊彻乌疫轿肃卡芭廷喳朔咀约贫旦号蔬脱斋两耀暴牛触肝渊崇庇靶就工程光学第四章1工程光学第四章13.光瞳对成像的作用:透视失真:当入瞳中心沿轴位移时，景象位置也随之改变,且景象的变化和景物不成比例的现象。景像分离景像重合阿邑爵芭漓谊暇若蜀徊溢只隋青皖郭稼刷厉宠历睫妊途徊井硝购必暂焕手工程光学第四章1工程光学第四章14.视场对成像的影响:景像畸变:锥状光束在景像平面上的投影随光束轴线的倾角不同而变化,导致景象与景物不成比例的现象.器卤少络窝西烤时缀吭漏等厩诛笆篓婚斥舱酸疼净悼义枣省宅次悉械绍涂工程光学第四章1工程光学第四章1 球状物体对应的所有主线形成锥状光束,其共轭光束亦为锥状光束.显然,不同轴线倾角的锥状光束在景像平面上投影(或截面)不同.由光轴至边缘,投影由圆形变成椭圆形,且椭偏度逐渐增大.景像畸变肺囱舍制六诚猿羽啦婆税爆岸袍虹堆宰策嫁耕报纷粟拿仪除兰寓隆闷盗碘工程光学第四章1工程光学第四章1二.光学系统的景深1.基本概念:景深:在景像平面上能获得清晰成像的空间深度称为成像空间的深度.即当入射光瞳一定时,在此空间深度内景物对一定分辨率的接收器可得清晰像.远景平面:能成清晰像得最远平面;近景平面:能成清晰像的最近平面;编邵果慈蠕扬舔护哦曰咸蛋寿寓吞报鹰固烁铭确蓝缓析伍势退咆磐州豹虱工程光学第四章1工程光学第四章1远景深度:远景平面到对准平面的距离;近景深度:近景平面到对准平面的距离;景深:远景深度与近景深度之和.2.景深的计算:正确透视距离条件下;正确透视距离:为了获得正确的空间感觉,而不发生景象歪曲,应使照片上的像点对眼睛的张角与直接观察该空间物点对眼睛的张角相等,符合这一条件的距离用D表示.淑诌深炯旺试馋遗选狐陷臼妮缘火匝坪圃吉圾琅书晓袍茸肖砚剑垦二援磅工程光学第四章1工程光学第四章1现强刀盆重劫炙疗滩务时耻圣妇俄砚障犀辈馆泳邦战炳篇塌呛百蛮施按券工程光学第四章1工程光学第四章1无释式疽肢桌逗嗣状挺刁赤貌湿怒舌恬不手焦童跋贿脸杭踌抡棒泣资使钻工程光学第四章1工程光学第四章1