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光阑和光束限制
由以上公式讨论几个问题: 1.要使对准平面至无限远的整个空间在景像平面上都有 清晰的“像”,对准平面应该在何处? 此时, 这时的近景位置 这就告诉我们,照相机对准平面位置使远景P1为无穷大 时,就得到最大的景深,这时,从 位置到无穷远的空间 都能清晰。 2. 如果照相机调焦到无穷远,即 时,近景距离 P2有多远? 3.照相机镜头景深与那些因素有关? 由式 景深是与 F 数、相对孔径、对准平面位置 P、镜头焦 距f 、允许弥散斑的直径有关。 第五节 远心光路 测量物体长度(根据放大倍率,由像高算物高)光学系统的示意图: 光学刻尺安装在导轨上,A1B1 是两刻线的的距离,O1O2 是光学系统入瞳和出瞳的中心。 安装刻尺的导轨移动时,由于导轨误差,导轨移动后,另两条刻线位于A2B2,像位置移到A2 B2 。在共轭点O和O 上的角放大率是常数: 因为 u1u2, 有u1 u2 , O B2 主光线在光屏上的投射点 B2 与B1 不重合,这样相同距离的A1B1和A2B2投影的像的长 度A1 B1 和A1 B2 不同,引起了测量的误差。 以上误差是由于物体物距变动使像方出射光线与光轴 夹角变动,主光线是轴外物点光束的光束中心,主光线的 变动会引起测量误差。 如果使物体(刻尺)的物距变动时进入光学系统的主 光学的方向不变,则像的方向及大小也不变,从而消除这 一误差。 为了克服上述误差,在光学系统的像方焦平面出安置孔径 光阑,孔径光阑的中心位于像方焦点处,它也是出瞳。入瞳 中心在物方无限远的轴上点。 这样,刻尺前后移动时,像方出射的主光线并 没有改变,在投影屏上的投射点B1 位置不变,从而消除了物距 变化引起的测量误差。 物方远心光路——入瞳中心在无限远轴上点所发出的同心 光束,称为物方远心光路。 分划板位置前后变化时引起的误差(测距系统) O和O 是入瞳、出瞳中心,物方标尺BB不动,用像方分 划板 上的值来进行测量,分划板因对焦不准等原因没有位 于准确位置B B 而是在B B 上,这样使同一物体在分划板 上测得的“像”大小有差别,引起误差。 这样的误差可以在物方焦平面上安置孔径光阑来消除, 孔径光阑的中心与物方焦点重合,使出瞳中心在像方无限 远的轴上点,使轴外点的主光线在像方平行与光轴,这样 分划板前后移动时由于主光线中心不变,不会引起误差。 这种光学系统的主光线会聚于像方无限远的轴上点, 称为像方远心光路。 第六节 光学系统的分辨本领 由物理光学的衍射知,物点发出的球面波或平面波通过 入瞳时必然产生衍射现象,使得一个物点被理想光学系统成 的像不是一个点,而是一个衍射斑。对于物体在无限远发出 的平面波进入光学系统的入瞳,当入瞳是圆孔时,这个衍射 斑为艾利斑。 对于两个很靠近、等亮度、独立 的发光点,通过光学系统后成为两个 艾利斑。如果两个物点的艾利斑中心 的距离正好等于第一暗环的半径 r0 时 ,认为这两点的“像”刚好能分辨,这 就是瑞利判据。此时,在像面上,两衍射斑的强度分布曲线中 心之间合成光强为单个衍射斑中心最大强度的0.75。若两点距 离小于 r0 时则不能被分辨。 入瞳口径为D,艾利斑第一暗环半径为r0,即为像面上 最小分辨距离,像距为l ,像方最小分辨角 ,由衍射 公式: 为波长。 若此时与 对应的物方 刚能分辨的两物点对光 学系统张角 ,就有如下关系: 式中D为光学系统入瞳直径, 为物方介质的波长。 由上式得物方刚能被光学系统分辨两点的角距离 , 就称为最小分辨角。 * Ui与 第四章 光阑与光束限制 理想光学模型考虑物像位置关系和成像放大率,实际光学系统还要有一定的成像范围。 理想光学模型没有对光学零件的大小加以限制 。 实际光学系统的所有零件都有一定的尺寸大小 透镜通光孔径被直径为D0圆框限制 像屏幕的大小被直径为DP 的圆框限制。 实际光学系统的孔径角和成像范围总是有限的。 第一节 光阑的概念及其作用 装夹透镜和其他零件的金属框的内孔边缘限制光束,这些光孔对光学零件
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