工程光学第四.ppt

第四章 典型成像光学系统;本章学习目的：通过解剖典型光学系统，初步具备设计光学系统的能力;（3）为了在屏上得到一个放大或缩小的像——投影仪和照相机。;现代光学仪器种类繁多，主要实现的无非是这些功能或者是这几种功能的组合;显微镜、望远镜、放大镜等光学系统是直接扩大人眼的视觉能力的，称为目视光学系统 ;人眼的构造剖视图; 光; 晶状体和网膜所包围的空间称为后室;充满1.336的玻状体; ;4.1.2 眼睛的调节能力;这里必须指出，近点距离并不是明视距离 ;调节能力随年龄增大而减少;4.1.3、眼睛的缺陷和矫正;所谓远视眼就是其远点在眼睛之后（r 0）， ;散光眼：由于水晶体或角膜表面的不对称，散光眼的光焦度在不同方向上不同，造成物点发出的光束经眼睛不能相交于一点。散光眼需用柱面透镜矫正。;4.1.4 眼睛对光强变化的适应;4.1.5 眼睛的分辨率和瞄准精度;眼睛??现一个平面上两根平行直线不重合能力的限度称为人眼的瞄准精度。;1、两实线瞄准 ±60 ;4.1.6目视光学仪器视度调节;物镜;眼睛在观察物体时，除了一般的物体特征外，还能够产生远近的感觉，被称为“空间深度感觉”。单眼或双眼都能产生这种感觉。 单眼深度感觉来源： 1）物体高度已知，它所对应的视角大小来判断其远近 2）物体之间的遮蔽关系和阳光的阴影来判断它们相对位置 3）对物体细节的鉴别程度和空气的透明度所产生的深度感觉 4）眼睛的调节程度来判断物体的远近。;B;其极限值 称为“体视锐度”;当物点对应的视角差α等于 时，人眼刚能分辨出它和无限远物点之间的距离差别，即反映了人眼可能分辨出物点远近的最大距离。 人眼瞳孔之间的平均距离为b=62mm， lmax称为立体视觉半径 ;双眼观察仪器;假设双眼望远镜的二个入射光轴之间为距离B,称为该仪器的基线长，则同一物体对仪器的二入射瞳孔所构成的视角差α为 若系统的视觉放大率为Г，则物方视角差α和像方视角差α’存在以下关系; 4.2 目视光学系统;;y;光束限制和线视场;④线视场:目视光学仪器视场的大小用能看到的物方直径表示，被称为物方线视场（简称为线视场）。;物镜; 经过物镜和目镜的两次放大，所以显微镜系统总的视觉放大率Γ应该是物镜横向放大率β和目镜视觉放大率Γe的乘积。;在显微镜系统中存在着中间像，故可以在物镜的实像平面上放置分划板，对被观察物体进行测量，并且在该处还可以设置视场光阑以消除渐晕现象。; 19JA型万能工具显微镜的光学系统图。 ;显微镜物镜物平面到像平面的距离称为共轭距，大约等于180mm,我国规定生物显微镜共轭距为195mm。;不同的显微系统其孔径光阑的位置也不同： 普通生物显微镜，物镜框是孔径光阑， 复杂物镜是以最后镜组的镜框为孔径光阑 用于测量的工具显微镜孔径光阑一般放在物镜像方焦平面上,构成物方远心光路。 孔径光阑经目镜所成的像即为出瞳，可近似认为在显微镜的焦平面上。; 因为孔径光阑在F1’面上，而F1’的像在F’上，所以出瞳一般在焦平面。;;带入 得显微镜线视场;四、显微镜的景深;1;孔径光阑（出瞳）;道威判断：考虑部分相干情况，两个相邻像点之间两衍射斑中心距为0.85爱里斑半径时，则能被光学系统分辨。;δ’为眼睛瞄准精度在明视距离处的线距离，K值大小由瞄准形式决定， δ为所要求的显微镜瞄准精度的线距离。;七、显微系统的物镜;显微物镜的特点：大数值孔径，小视场，短焦距。;显微物镜的分类;2）、中倍物镜（里斯特物镜）：β=8~10× ， NA=0.25~0.3， 由双组双胶合构成。;4）、阿贝油浸型 β =90~100x NA=1.25~1.40。是通过在物及物镜之间加以高折射率的介质，此种介质的折射率与载波片、前片的折射率接近，故可以认为在同一介质中。 ;40X0.95复消色差显微物镜;1、无限筒长物镜;焦度计;激光共聚焦显微镜;4.2.3 望远系统;视觉放大率：通过望远镜观察时，物体的像对眼睛视角ω′的正切与眼睛直接观察该物体时的视角ω0 正切之比。;由正物镜和负目镜按光学间隔△=0的方式组合而成。;二、 望远镜放大率的确定 ;这是望远镜应该具备的最小视觉放大率。也是有效放大率。;三、转向系统和场镜;加上转像系统后，物镜的像方焦平面和目镜的物方焦平面是分开的;双透镜转像;（三）场镜;四、望远系统的物镜;（一）折射式望远物镜;（2）双分离物镜;物镜; 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;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