第四章 光学系统中的光束限制

第四章 光学系统中的光束限制1.设照相物镜的焦距等于75mm ，底片尺寸为55×55㎜2，求该照相物镜的最大视场角等于多少？解：3.假定显微镜目镜的视角放大率Γ目=15⨯，物镜的倍率β=2.5⨯,求物镜的焦距和要求的通光口径。

如该显微镜用于测量，问物镜的通光口径需要多大（u =-︒3.42y =8mm 显微镜物镜的物平面到像平面的距离为180mm ）？ 解： （1）5.2'-==ll β mm l 428.51-=180'=-l l mm l 57.128'=‘物f l l 111'=- mm f 73.36=‘物 在此情况下，物镜即为显微镜的孔径光阑︒-=3.4u mm tg ltgu D 734.73.4428.5122=⨯⨯==︒物（2）用于测量时，系统中加入了孔径光阑，目镜是视场光阑 由于u 已知，根据u 可确定孔径光阑的大小 mm tg tgu L OM A 8668.33.4428.51=︒⨯=⋅=OA PA OM D A ’‘孔=2L 目-目fL ‘Zmm OM L f L D A 52.58668.357.12873.3657.12822'=⨯-⨯=⨯-⨯=∴’‘物孔在中M M B B '∆ OA P AB A O M B A D B ‘‘’‘’‘孔=++21 mm y 1045.2'=⨯= mm O M B 863.7=∴ mm D 726.15=物答：物镜的焦距为36.73mm ，物镜的孔径为7.734mm ，用于测量时物镜孔径为15.726mm 。

4. 在本章第二节中的双目望远镜系统中，假定物镜的口径为30mm ，目镜的通光口径为20mm ，如果系统中没有视场光阑，问该望远镜最大的极限视场角等于多少？渐晕系数k =0.5的视场角等于多少？ 解：（1）151018108=++x xmm x 252=1081825218252108181815+++=+++=x x y714286.10=y︒=33.112目ω （2）0793651.0181081021=+=+=’目‘物目f f D tg ω ︒︒==∴08.932492‘’‘ω答：极限视场角等于11.33︒渐晕系数为0.5的视场角为9.08︒。

4-1#光阑#限制成像光束和成像范围的光孔或框。

#孔径光阑#限制轴上物点成像光束孔径角大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。

#光瞳#孔径光阑的像。

#入射光瞳#孔径光阑经其前面的光学系统所成的像，简称入瞳。

#出射光瞳#孔径光阑经其后面的光学系统所成的像，简称出瞳。

#主光线#通过入射光瞳中心的光线。

#视场光阑#限定成像范围的光阑。

#入窗#视场光阑经其前面的光学系统所成的像。

#出窗#视场光阑经其后面的光学系统所成的像。

#物方视场#能清晰成像的物面范围。

#像方视场#能清晰成像的像面范围。

#物方视场角#是入瞳中心对入射窗边缘的张角。

#像方视场角#是出瞳中心对出射窗边缘的张角。

#渐晕#轴外点充满入瞳的光束被其他光孔或框所遮拦，造成轴外点成像光束宽度比轴上点窄，像平面边缘部分就比像平面中心暗的现象。

#渐晕系数#轴外点成像光束与轴上点成像光束在光瞳面上的线度之比。

4-2#光瞳衔接#前面系统的出瞳和后面系统的入瞳重合。

4-3#物方远心光路#孔径光阑位于物镜的像方焦平面处，对应的入瞳位于无穷远处，轴外点主光线平行主光轴。

#场镜#放置位置与像平面重合或者和像平面很靠近的透镜称为场镜。

4-4#空间像#把空间中的物点成像在一个像平面上，称为平面上的空间像。

#景深#在景像平面上所获得的成清晰像的物空间深度称为成像空间的景深。

#远景平面#能成清晰像的最远的平面。

#近景平面#能成清晰像的最近的平面。

#正确透视距离#使照片上图像的各点对眼睛的张角与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等。

第四章光学系统的光阑与光束限制一、填空题I级I级1空1、在光学系统中，对光束起限制作用的光学元件通称为[1]。

光阑2、限制轴上物点成像光束大小的光阑称为[1]。

孔径光阑3、孔径光阑经过前面的光学系统在物空间所成的像称为[1]。

入射光瞳4、孔径光阑经过后面的光学系统在像空间所成的像称为[1]。

出射光瞳5、一般安置在物平面或像平面上，以限制成像范围的光阑称为[1]。

视场光阑6、视场光阑经其前面的光学系统所成的像称为[1]。

入射窗7、视场光阑经过后面的光学系统所成的像称为[1]。

出射窗8、轴外点发出的充满入瞳的光束受到透镜通光口径的限制，而部分被遮拦的现象称为[1]。

渐晕9、孔径光阑位于光学系统像方焦面处，光学系统的物方主光线平行于光轴，主光线汇聚中心位于物方无限远处，这样的光路称为[1]。

物方远心光路10、孔径光阑位于光学系统物方焦面处，光学系统的像方主光线平行于光轴，主光线汇聚中心位于像方无限远处，这样的光路称为[1]。

像方远心光路11、在长光路系统中，往往利用[1]达到前后系统的光瞳衔接，以减小光学零件的口径。

场镜12、在像平面上所获得的成清晰像的物空间深度称为成像空间的[1]。

景深13、像面边缘比中心暗的现象称为[1]。

渐晕14、为了减少测量误差，测量仪器一般采用[1]光路。

远心15、渐晕大小用渐晕系数衡量，线渐晕系数定义为轴外点成像光束与轴上点成像光束在[1]上线度之比。

入瞳16、与入射窗共轭的物是[1]。

视场光阑17、与入瞳共轭的物是[1]。

孔径光阑I 级2空1、在放大镜和人眼组成的光学系统中，放大镜的镜框是（ ），人眼是（ ）。

视场光阑，孔径光阑2、一个10倍的放大镜，通光直径为20mm ，人眼离透镜15mm ，眼瞳直径为3mm ，当渐晕系数为0.5时，人眼观察到的线视场为（ ）mm ；无渐晕时，线视场为（ ）mm 。

33.33，28.333、开普勒望远系统加场镜后，视放大率不变，目镜通光口径（ ），出瞳离目镜距离（ ）。

§4.1 照相系统和光阑一、照相系统由三部分组成镜头：将外界景物成像在底片上。

光阑：调节成像光束宽度从而调节光能量。

底片架框：确定景物的成像范围。

二、光阑孔径光阑：A 调节入射光能和像质；视场光阑：B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。

孔径光阑对轴上点光束的限制：孔径光阑对轴外点光束的限制：渐晕、渐晕光阑：入瞳和出瞳：入瞳：孔径光阑经其前面的透镜或透镜组在光学系统物空间所成的像。

出瞳：孔径光阑经其后面的透镜或透镜组在光学系统像空间所成的像。

小结：1，在照相光学系统中，根据轴外光束的像质来选择孔径光阑的位置，其大致位置在照相物镜的某个空气间隔中。

2，在有渐晕的情形下，轴外点光束宽度不仅由孔径光阑的口径确定，而且还和渐晕光阑的口径有关。

3，照相光学系统中，感光底片的框子就是视场光阑。

4，孔径光阑的形状一般为圆形，而视场光阑的形状为圆形或矩形等。

§4.2 望远系统中成像光束的选择一、望远系统的基本结构：双目望远镜系统：望远镜系统简化图二、望远系统中的光束限制：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，前面系统的成像光束中有一部分将被后面的系统拦截，不参与成像。

孔径光阑在不同位置处的计算：1，物镜左侧10mmhz物＝0.75mmhz分＝8mmhz目＝9.25mmlz'=20.5mm2，物镜上hz物＝0mmhz分＝8mmhz目＝9.35mmlz'=21mm3，物镜右侧10mmhz物＝0.82mmhz分＝8mmhz目＝9.51mmlz'=21.3mm孔径光阑处于不同位置时的成像光束三、小结：两个光学系统连用时，一般应满足光瞳衔接原则。

目视光学系统的出瞳一般在外，且出瞳距不能短于6mm。

望远系统的孔径光阑大致在物镜左右。

放分划板的望远系统中，分划板框是望远系统的视场光阑。

§4.3 显微镜系统中的光束限制与分析一、简单显微镜系统的光束限制二、远心光路显微镜测长原理：物方远心光路及其特点：特点：入瞳位于无穷远，轴外点主光线平行光轴。