光学系统中成像光束的选择-光阑(应用光学第六七次课)2011.ppt

由图可见：尽管视场角一样，但对系统中各个零件的通光 口径却不相同的。 由图可见：不仅仅与视场角的大小有关，还与入射光束位置 有关的。 在分划板上成理想象的高度为： 分划板的直径为： 物镜口径要求大于 棱镜和目镜的口径要求的大。 鉴于以上的情况，实际中通常选用 对于轴向光束来说：物镜口径一样 棱镜和目镜的口径要求的大。 分析 分析光阑 分划板限制了成像的大小，它是视场光阑。 物镜的口径限制了成像光束的口径，它是孔径光阑。 其他尺寸的确定 孔径光阑，入瞳 出瞳 不同视场角成像的斜光束必须通过孔径光阑，当然出射的 光束也必然通过出瞳。 为了使人眼睛能够看到整个视场，当然就必须将眼睛放在 出瞳附近了。 不能太短，否则眼睛没有办法放在出瞳的位置的，同时眼 睫毛不能碰到玻璃表面影响观察，则 军用的光学仪器中对于出瞳的距离一般为 左右 显微系统中的光束限制和远心光路 孔径光阑 视场光阑 说明 (1) 一般情况下，系统中成像光束的口径由物镜框限制，所以 孔径光阑。 物镜框 (2) 位于目镜物方焦距上的分划板或者光阑限制了系统的成像 范围， 视场光阑。 一.显微系统中的光束限制 (3) 显微镜中，成像范围不用视场角表示的，直接用成像物体 的最大尺寸表示的。 一般显微镜视场光阑的直径为20mm 由放大率 如果 可见：可以观察的物体可以很微小的。 (4) 数值孔径 显微镜中物镜成像光束的大小，一般用轴上点光束的孔 径角表示的。 数值孔径 数值孔径 增大数值孔径的方法 增大物方孔径角 增大物方介质的折射率 (浸液物镜) 增大数值孔径可以提高显微镜的视放大率。 (4) 对于某些测量显微镜中，在物镜的像方焦平面上加入一 个光阑作为系统的孔径光阑， 的误差所引起的测量误差。 以消除由于像平面位置 结果： 一样的物体高度却使测量的结果不同，当然测量计算 得到的物体高度就有差别了。 这个高度测量的是像的弥散斑的中心 孔径光阑 该结构成像特点： 入射光束的主光线都和光轴平行。 二.远心光路 在光学仪器中，有很大的一部分仪器用来测量长度的。 分为 1. 光学系统有一定的放大率，使被测量之象和一 标尺相比，求知被测物体的长度。 2. 把标尺放在不同的位置，光学系统改变放大率， 使标尺象等于一个已知值，求得仪器到标尺间距离。 例如：计量仪器，工具显微镜 例如：大地测量仪器 1. 计量仪器 分划板 分划板上刻尺的格值考虑了物镜的放大率，直接读值即可。 减少视差对测量精度的影响的方法： 被测量物体的象和带有刻尺的分划板由于眼睛的视差而不能 完全重合，就带来了测量误差。 适当的控制主光线的方向。 将孔径光阑设在物镜的 像方焦平面上即可。 孔径光阑 当被测量物体的位置变化时，其的主光线总是平行光轴的， 当然在分划板上的交点是不会改变的。这样即使调焦不准 也不会影响测量结果的。 因为这种光学系统物方主光线平行于光轴，主光线的会聚 中心位于物方无限远处 物方远心光路。 2. 大地测量仪器 被测量物体的象和带有刻尺的分划板由于眼睛的视差而不能 完全重合，就带来了测量误差。 求得的被测量物体距离为： 减少视差对测量精度的影响的方法： 适当的控制主光线的方向。 将孔径光阑设在物镜的 孔径光阑 因为这种光学系统像方主光线平行于光轴，主光线的会聚 中心位于像方无限远处 像方远心光路。 物方焦平面上即可。 结论 (1) 对于某些测量显微镜中，在物镜的像方焦平面上加入一 个光阑作为系统的孔径光阑， 的误差所引起的测量误差。 以消除由于像平面位置 (2) 对于大地测量物镜中，在物镜的物方焦平面处加以个光阑 系统的孔径光阑。 所引起的测量误差。 以消除由于像平面位置的误差 场镜的特性及其应用 可以减少目镜的口径 场镜 说明 (1) 场镜 能够改变成像光束的位置，而不影响系统的光学特性。 位于像平面或者和像平面重合或者与像平面靠的很近 的透镜。 (2) 场镜的特性 (3) 场镜经常被使用在连续成像的组合系统中。 因为其前面的光学零件所成的像正好位于场镜的主平面， 通过场镜后所成的像和原来像的大小相等。 第一个透镜出射的光束全部进入第二个透镜，且第二个透镜 的口径也不至于太大。 (3) 确定场镜的焦距 空间物体成像的清晰深度──景深 前面讨论的只是在垂直于光轴的平面上点的成像问题。 但常常有很多仪器需要把空间中的物点成像在一个像平面上。 而物空间中的物点分布在距光学系统入射光瞳不同的距离处。 这些物点的像原则上不与平面物体的成像相同。 例如：望远镜，照相物镜