应用光学2006(第九章)-3资料.ppt

四、显微系统的物镜 （一）显微物镜的特点 精密测量用的显微物镜就有以下特点： 1、在满足一定瞄准和读数精度的条件下，物镜放大率一般不高，约在1x~10x之间； （二）显微物镜 显微物镜根据用途不同分为： 按数值孔径NA的大小由四种型式 1、双胶型 β=1~5x NA=0.1~0.15 精密测量中的显微镜，使用高倍物镜的不多。一般均采用低倍和中倍物镜；但要求平像场； 所以与同倍其它物镜相比，其结构形式比较复杂。 下图是工具显微镜10X物镜的结构。视场2mm，工作距离20mm，数值孔径0.16。 下图是工具显微镜40X物镜的结构。视场0.5mm， 工作距离10.5mm，数值孔径0.35。 §9-6 望远系统（§3-3、 §9-1、 §9-2 ） 一、望远系统的一般性质 φ与爱里斑半径之间有如下关系： 对于目视系统来说有意义的是视角放大率 但实际上，由于人眼能从无限远至明视距离的范围内自由地调节，故人眼通过望远镜观察物空间时的对应量，可用下式表示： 把望远镜的最小分辨角公式代入上式中得： 二、伽利略望远镜和开普勒望远镜 伽利略望远镜是由物镜和负目镜按光学间隔△=0的方式组合而成。 上面的光路图是在不考虑眼瞳作用时，伽利略望远镜的物镜框就是整个系统的入射光瞳。 入瞳中心对入窗的张角即系统的视角2ω，眼瞳的位置和系统的放大率都影响着实际视场的大小 说明，伽利略望远镜在物镜口径一定时，倍率越高，视场越小。 下图为开普勒望远镜的光路图： 出瞳直径D’和出瞳距p’ 出瞳直径是望远镜的一项重要性能指标 出瞳距使出瞳到目镜最后一面透镜顶点的距离 当出瞳满足定义要求，出瞳距应考虑到人眼观察的特点和使用情况，一般不小于6mm。 转向系统和场镜 刻普勒望远镜需要正像，在系统内安放转像系统 场镜 具有转像系统的光学系统，为使通过物镜后的轴外光束折向转像系统，减少转像系统的横向尺寸 三、望远镜的物镜 望远物镜的光学特性都用相对孔径D/f ′、焦距f ′和视场角2ω表示。 （2）双分离物镜 与双胶合物镜相比，其可以在更大的范围内选择玻璃对，使球差、色差和正弦差同时得到校正，只是装配校正比较困难。 当物体在有限远时，移动物镜中的一块负透镜，使物镜所成的像仍然在固定的分划板处。这种系统就称为内调焦系统。该系统尺寸小，携带方便，密封性能好，在大堤测量仪器中多采用此光路 （二）反射式望远物镜 天文望远镜常用反射式物镜。 格列果里系统也是有两个反射面组成，主镜仍为抛物面，副镜改为椭球面，所成的像正像,这种结构的筒长比较长。 （三）折反射系统 折反射型望远物镜比较典型的有施密特物镜和马克苏托夫物镜 施密特物镜由球面主镜和施密特校正板组成。 马克苏托夫物镜由球面主镜和副弯月型厚透镜组成。 弯月形厚透镜的结构若满足下面条件就可以不产生色差，所以可用它来补偿主镜产生的球差 四、目镜 目镜是望远镜和显微镜的重要组成部分。 1、惠更斯目镜和冉斯登目镜 惠更斯目镜由两块平凸透镜组成，其间隔为d。 冉斯登目镜由两块凸面相对的平凸透镜组成，其间隔d小于惠更斯目镜两透镜的间距。 在成像质量上，由于冉斯登目镜的间隔小，所以冉斯登目镜的场曲小于惠斯登目镜的场曲。 2、凯涅尔目镜 凯涅尔目镜可认为是冉斯登的接目镜改成双胶合镜组而得到的。 4、无畸变目镜 无畸变目镜是由一个平凸的接目镜和一组三胶合的透镜组构成的。 5、广角目镜 广角目镜是为适应大视场系统而设计的。 目前，多采用双反射系统来做为天文望远镜的物镜。 比较著名的双反射系统由两种：卡塞格林系统和格列果里系统。 卡塞格林系统是由两个反射镜组成，主镜是抛物面，副镜是双曲面，所成的是倒像，这种结构的筒长比较短。 主镜 副镜 F’ F’ 主镜 副镜 反射系统对轴外像差的校正是很困难的。 理想的折反射系统中反射镜应该是非球面型的，但加工比较困难。 非球面的面型能够使中央的光束略有会聚，而使边缘的光束略有发散，这样球差得到很好校正。 校正板是个透射元件，其中一个面是平面，另一个面是非球面。 F’ 施密特校正板 d r2 r1 F’ 目镜的光学特性由它的视场角2ω′、焦距 f′、相对镜目距p′/f′和工作距l2来决定。 p′是像空间近点到出瞳的距离。 目镜的工作距l2是目镜第一面顶点到物方焦平面的轴向距离。 目镜是一种小孔径、大视场、短焦距、光阑在外面的光学系统。 目镜的这些光学特性决定了目镜的像差特性：它的轴上点像差不大。 目前，常用的望远镜和显微镜的目镜有惠更斯目镜、冉斯登（Ramsden)目镜、凯涅尔(Kellner)目镜、对称目镜、无畸变目镜、广角目镜等等。 场镜所产生的轴外差很大，很难予以补偿。所以该目镜结构不宜在视场光阑平面上设置分划板，因此惠更斯目镜不宜用在测量仪器中。 场镜 接目镜 物镜像面 视场光阑 接目镜物方焦面