4工程光學(xué)講稿(光闌)

1、第四章第四章 光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制4.1 光闌及其作用與分類光闌及其作用與分類 光學(xué)系統(tǒng)都是由若干個透鏡組或者再加上平面鏡、棱鏡組成，每個光光學(xué)系統(tǒng)都是由若干個透鏡組或者再加上平面鏡、棱鏡組成，每個光學(xué)零件都有一定的大小。因此、從物體發(fā)出的光束能夠進(jìn)入系統(tǒng)成像的只學(xué)零件都有一定的大小。因此、從物體發(fā)出的光束能夠進(jìn)入系統(tǒng)成像的只是其中一部分。顯然，光學(xué)零件起到了限制光束的作用。更確切地說，是是其中一部分。顯然，光學(xué)零件起到了限制光束的作用。更確切地說，是放置光學(xué)零件的金屬框（如透鏡框、棱鏡框）限制了成像光束的位置和大放置光學(xué)零件的金屬框（如透鏡框、棱鏡框）限制了成像光束的位置

2、和大小。因此，我們把小。因此，我們把系統(tǒng)中起限制成像光束作用的光學(xué)零件的金屬框稱作系統(tǒng)中起限制成像光束作用的光學(xué)零件的金屬框稱作“光闌光闌”。 在光學(xué)系統(tǒng)中，不單用裝夾光學(xué)零件的金屬框的內(nèi)孔來限制光束，有在光學(xué)系統(tǒng)中，不單用裝夾光學(xué)零件的金屬框的內(nèi)孔來限制光束，有時還要專門設(shè)置一些帶孔的金屬薄片來限制光束，這些就是專用光闌。專時還要專門設(shè)置一些帶孔的金屬薄片來限制光束，這些就是專用光闌。專用光闌的通光孔一般為圓形，其中心線和光軸重合。多數(shù)專用光闌的孔徑用光闌的通光孔一般為圓形，其中心線和光軸重合。多數(shù)專用光闌的孔徑是固定的，但也有可變的?？讖娇勺兊墓怅@稱為可變光闌，常用于照相物是固定的，但也有

3、可變的?？讖娇勺兊墓怅@稱為可變光闌，常用于照相物鏡中。又如人眼的瞳孔也是一個可變光闌，其孔徑能隨外界光線的強(qiáng)弱鏡中。又如人眼的瞳孔也是一個可變光闌，其孔徑能隨外界光線的強(qiáng)弱而自動改變：當(dāng)外界景物過亮?xí)r，瞳孔縮小以減少進(jìn)入眼睛的光束，避免而自動改變：當(dāng)外界景物過亮?xí)r，瞳孔縮小以減少進(jìn)入眼睛的光束，避免過度刺激視神經(jīng)細(xì)胞；當(dāng)外界景物較暗時過度刺激視神經(jīng)細(xì)胞；當(dāng)外界景物較暗時, 瞳孔的直徑變大，使進(jìn)入眼睛瞳孔的直徑變大，使進(jìn)入眼睛的的光能增多，以便看清昏暗中的物體。光能增多，以便看清昏暗中的物體。光闌根據(jù)其在光學(xué)系統(tǒng)中的不同作用可分為以下幾種：光闌根據(jù)其在光學(xué)系統(tǒng)中的不同作用可分為以下幾種： 孔徑光

4、闌孔徑光闌用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束的光闌。用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束的光闌?？讖焦怅@的孔徑光闌的大小決定進(jìn)入系統(tǒng)光能的多少，即決定像平面的照度。孔徑光闌的位置在大小決定進(jìn)入系統(tǒng)光能的多少，即決定像平面的照度?？讖焦怅@的位置在某些光學(xué)系統(tǒng)中有特殊要求。如在目視光學(xué)儀器中，孔徑光闌被其后方光某些光學(xué)系統(tǒng)中有特殊要求。如在目視光學(xué)儀器中，孔徑光闌被其后方光組所成的像一定要位于光學(xué)系統(tǒng)之外，以便使眼睛的瞳孔與之重合，達(dá)到組所成的像一定要位于光學(xué)系統(tǒng)之外，以便使眼睛的瞳孔與之重合，達(dá)到良好的觀察效果。此外，合理地設(shè)計孔徑光闌的位置，可以在一定程度上良好的觀察效果。此外，合理地設(shè)計孔徑光闌的位置

5、，可以在一定程度上改善軸外物點的成像質(zhì)量。改善軸外物點的成像質(zhì)量。 視場光闌視場光闌決定物平面或物空間成像范圍的光闌。決定物平面或物空間成像范圍的光闌。在多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)在多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)如照相機(jī)、顯微系統(tǒng)中，視場光闌的位置常被設(shè)置在系統(tǒng)物鏡的像平面上，如照相機(jī)、顯微系統(tǒng)中，視場光闌的位置常被設(shè)置在系統(tǒng)物鏡的像平面上，這樣，視場才能具有清晰的邊界。這樣，視場才能具有清晰的邊界。 漸暈光闌漸暈光闌就是對軸外物點的成像光束刻意產(chǎn)生部分限制作用的光就是對軸外物點的成像光束刻意產(chǎn)生部分限制作用的光闌。闌。漸暈是指視場范圍內(nèi)某一部分區(qū)域的物點的成像光束較另外一部分區(qū)漸暈是指視場范圍內(nèi)某一部分區(qū)域的物點的成像光束

6、較另外一部分區(qū)域物點的光束出現(xiàn)減弱的現(xiàn)象。漸暈光闌的作用是為了改善軸外點的成像質(zhì)域物點的光束出現(xiàn)減弱的現(xiàn)象。漸暈光闌的作用是為了改善軸外點的成像質(zhì)量或減小部分光學(xué)系統(tǒng)的橫向尺寸。量或減小部分光學(xué)系統(tǒng)的橫向尺寸。 消雜光光闌消雜光光闌用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)雜光的光闌。用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)雜光的光闌。光學(xué)系統(tǒng)的雜光一光學(xué)系統(tǒng)的雜光一般是由折射面和鏡簡內(nèi)壁的反射光產(chǎn)生，它會降低像平面的襯度。因此，在般是由折射面和鏡簡內(nèi)壁的反射光產(chǎn)生，它會降低像平面的襯度。因此，在一些要求較高的長焦距照相物鏡中必須設(shè)置幾個光闌以遮攔雜光。通常，系一些要求較高的長焦距照相物鏡中必須設(shè)置幾個光闌以遮攔雜光。通常，系統(tǒng)中并不

7、設(shè)置消雜光光闌而是在鏡管內(nèi)壁加工細(xì)內(nèi)螺紋或涂以黑色無光漆以統(tǒng)中并不設(shè)置消雜光光闌而是在鏡管內(nèi)壁加工細(xì)內(nèi)螺紋或涂以黑色無光漆以消除雜光。消除雜光。4.2 孔徑光闌孔徑光闌（一）孔徑光闌的定義和作用（一）孔徑光闌的定義和作用定義：用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束的光闌，被稱為孔徑光闌。定義：用來限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束的光闌，被稱為孔徑光闌。作用：作用：1、孔徑光闌可以限制軸上點的成像光束，同時也具有限制軸外點的成像光、孔徑光闌可以限制軸上點的成像光束，同時也具有限制軸外點的成像光束。束。2、孔徑光闌的位置對于軸外點的成像有著非常大的影響。、孔徑光闌的位置對于軸外點的成像有著非常大的影響。孔徑光闌

8、對軸上點光束的限制，由圖可以看出，放在什么位置，效果一樣。孔徑光闌對軸上點光束的限制，由圖可以看出，放在什么位置，效果一樣?？讖焦怅@對軸外點孔徑光闌對軸外點光束的限制光束的限制ABC-uuu-u-uu-uu（二）入射光瞳、出射光瞳（二）入射光瞳、出射光瞳入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其前面的光組在物空間的像。也就是從透鏡左向右方入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其前面的光組在物空間的像。也就是從透鏡左向右方觀察所看到的孔徑光闌的像。觀察所看到的孔徑光闌的像。出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其后面的光組在像空間成的像。出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其后面的光組在像空間成的像。入射光瞳、出射光瞳和孔徑入射光瞳、出射光瞳和孔徑光闌三者是共軛關(guān)系

9、。光闌三者是共軛關(guān)系。入射光瞳入射光瞳是光束進(jìn)入系統(tǒng)的公共入口出射光瞳是光束進(jìn)入系統(tǒng)的公共入口出射光瞳是成像光束射出系統(tǒng)的出口。是成像光束射出系統(tǒng)的出口。-yAByBAL1L2孔徑光闌孔徑光闌入瞳入瞳出瞳出瞳當(dāng)系統(tǒng)的入瞳確定后，通過入瞳中心的光線稱為軸外物點的主光線，它代當(dāng)系統(tǒng)的入瞳確定后，通過入瞳中心的光線稱為軸外物點的主光線，它代表了該物點的中心光束。主光線與光軸的夾角為視場角表了該物點的中心光束。主光線與光軸的夾角為視場角。如果設(shè)物距。如果設(shè)物距l(xiāng), ,入瞳距入瞳距l(xiāng)z z，物高與視場角的關(guān)系為：，物高與視場角的關(guān)系為： tgllyZ)(入瞳主光線yllZ（三）孔徑光闌的判斷（三）孔徑光

10、闌的判斷1 讓每一個透鏡框和專用光闌分別由它前面光組依次作反向光路成像，讓每一個透鏡框和專用光闌分別由它前面光組依次作反向光路成像，得出各自像的位置和大小。系統(tǒng)最前面的那個透鏡框的像與它本身重合，得出各自像的位置和大小。系統(tǒng)最前面的那個透鏡框的像與它本身重合，也計入這些像之內(nèi)。也計入這些像之內(nèi)。2自軸上物點向這些光闌的像做邊緣延伸光線，然后比較它們的孔徑角自軸上物點向這些光闌的像做邊緣延伸光線，然后比較它們的孔徑角的大小。其中孔徑角較小的光闌的像是入射光瞳，它所對應(yīng)的光闌就是系的大小。其中孔徑角較小的光闌的像是入射光瞳，它所對應(yīng)的光闌就是系統(tǒng)的孔徑光闌?？讖焦怅@被它后面光組成像，這個像就是出射

11、光瞳。統(tǒng)的孔徑光闌?？讖焦怅@被它后面光組成像，這個像就是出射光瞳。3當(dāng)軸上物點位子無限遠(yuǎn)時，只須比較各鏡框或?qū)Ｓ霉怅@被其前面光組當(dāng)軸上物點位子無限遠(yuǎn)時，只須比較各鏡框或?qū)Ｓ霉怅@被其前面光組所成像的大小，其中徑最小的光闌像所對應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。所成像的大小，其中徑最小的光闌像所對應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。例題：有個光路，它是由一個透鏡和一個光闌組成，用作圖法求它的孔徑例題：有個光路，它是由一個透鏡和一個光闌組成，用作圖法求它的孔徑光闌。光闌。1. 1. 將將D D1 1，D D2 2在物方求像。由于在物方求像。由于D D1 1前面沒有光組，因而它在物方的共軛像前面沒有光組，因而它在物方的共軛像D

12、 D1 1就是它自己。就是它自己。2. D2對對D1成像，求成像，求D1、D2的像對光軸張的孔徑角最小的是入瞳，它對的像對光軸張的孔徑角最小的是入瞳，它對應(yīng)的光闌是孔徑光闌。應(yīng)的光闌是孔徑光闌。AFD1D2FAFD1D2FU1U2D2D1舉例舉例1：如圖所示，如圖所示，L1、L2是兩個正透鏡，是兩個正透鏡，A為物點，為物點，P是位于兩透鏡之間的是位于兩透鏡之間的光孔，已知透鏡的焦距光孔，已知透鏡的焦距f 1=20mm，f2=10mm, 物距物距100mm，間距，間距d1=40mm, d2=20mm，直徑，直徑D1=D2=6mm，DP=2mm, 求此系統(tǒng)的孔徑光闌。求此系統(tǒng)的孔徑光闌。10040

13、20D1=6DP=2AL1L2PD2=6解：求出所有光學(xué)元件在物空間的像，為此將整個系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)解：求出所有光學(xué)元件在物空間的像，為此將整個系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)1800求光孔求光孔P經(jīng)透鏡經(jīng)透鏡L1成像：成像：mmDDllmmllLLmmDDllmmllfllPP365 . 0, 5 . 06030302016011)(221, 140404020140111112212得得得得：成成像像：對對再再將將透透鏡鏡符符號號計計算算直直徑徑大大小小可可不不考考慮慮得得得得： 透鏡透鏡L1本身在物空間不必成像。將上述所有成像結(jié)果再轉(zhuǎn)回本身在物空間不必成像。將上述所有成像結(jié)果再轉(zhuǎn)回1800，得到下圖。得到下圖。100-

14、40-20D1=6DP=2AL1L2PD2=6為為系系統(tǒng)統(tǒng)的的入入瞳瞳為為孔孔徑徑光光闌闌。所所有有光光孔孔比比較較三三個個孔孔徑徑角角pPPPDPuuuDtguDtguDtgu ,0167.0602/2401002/021.0702/3301002/03.01002/61002/1222114020D1=6DP=2AL1L2D2=6uPu1-30-40-100D2DPPu2系統(tǒng)的出瞳在系統(tǒng)的出瞳在L2透鏡之后透鏡之后20mm處，大小為處，大小為2mm。舉例舉例2：在上例中，若物點位于軸上無限遠(yuǎn)處，試問此時哪一個光闌是系統(tǒng)在上例中，若物點位于軸上無限遠(yuǎn)處，試問此時哪一個光闌是系統(tǒng)的孔徑光闌的孔

15、徑光闌?解：當(dāng)物點位于軸上無限遠(yuǎn)時，從物點向光闌像邊緣引伸光線，實際上這解：當(dāng)物點位于軸上無限遠(yuǎn)時，從物點向光闌像邊緣引伸光線，實際上這些光線都平行于光軸。所以，此時只須比較位于系統(tǒng)物空間的所有光闌像些光線都平行于光軸。所以，此時只須比較位于系統(tǒng)物空間的所有光闌像的孔徑大小，直徑最小者就是入瞳，它對應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。的孔徑大小，直徑最小者就是入瞳，它對應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。 由上例計算可知，由上例計算可知， D1 的直徑為的直徑為6 mm，Dp的直徑為的直徑為2mm，D2的直徑為的直徑為3mm。通過比較可知，。通過比較可知，Dp的直徑最小，所以為入瞳，的直徑最小，所以為入瞳， Dp為孔為孔

16、徑光闌。而出瞳則應(yīng)是徑光闌。而出瞳則應(yīng)是Dp為其后方透鏡為其后方透鏡L2，在系統(tǒng)像空間所成的像。，在系統(tǒng)像空間所成的像。 因為孔徑光闌沒有變，所以出瞳的大小和位置不變。因為孔徑光闌沒有變，所以出瞳的大小和位置不變。將將Dp被后面的光組成像。由高斯公式得：被后面的光組成像。由高斯公式得：mm-y llmmll221212020201012011 4.3 視場光闌視場光闌（一）視場光闌的定義和作用（一）視場光闌的定義和作用定義：光學(xué)系統(tǒng)中限制成像范圍的光闌稱為視場光闌。定義：光學(xué)系統(tǒng)中限制成像范圍的光闌稱為視場光闌。作用：限制物平面或物空間的成像范圍。作用：限制物平面或物空間的成像范圍。（二）視場

17、光闌、入射窗和出射窗的判斷（二）視場光闌、入射窗和出射窗的判斷 具體方法是：由入瞳中心向系統(tǒng)物空間所有光闌像具體方法是：由入瞳中心向系統(tǒng)物空間所有光闌像(被其前面光組所成被其前面光組所成的像的像)的邊緣引伸光線，共中對入瞳中心張角最小者被稱為系統(tǒng)的入射窗，的邊緣引伸光線，共中對入瞳中心張角最小者被稱為系統(tǒng)的入射窗，簡稱入窗。入窗所對應(yīng)的光闌就是視場光闌。視場光闌被其后面光組在系簡稱入窗。入窗所對應(yīng)的光闌就是視場光闌。視場光闌被其后面光組在系統(tǒng)像空間所成的像稱為系統(tǒng)的出射窗，簡稱出窗。統(tǒng)像空間所成的像稱為系統(tǒng)的出射窗，簡稱出窗。 視場光闌、入窗和出窗三者是相互共扼的。視場光闌、入窗和出窗三者是相

18、互共扼的。 （三）物方視場角和像方視場角（三）物方視場角和像方視場角 在物空間，從在物空間，從入瞳中心向入窗邊緣所引伸光線的張角稱為物方視場角入瞳中心向入窗邊緣所引伸光線的張角稱為物方視場角，用用2表示；在像空間，從表示；在像空間，從出瞳中心向出窗邊緣所引伸光線的張角稱為出瞳中心向出窗邊緣所引伸光線的張角稱為像方視場角，用像方視場角，用2為視場角。顯然半視場角為視場角。顯然半視場角和和，已能表示視場的，已能表示視場的大大小。故通常也常和小。故通常也常和和和為視場角。為視場角。 光學(xué)系統(tǒng)的視場大小，通常用兩種方法表示：光學(xué)系統(tǒng)的視場大小，通常用兩種方法表示： 當(dāng)物體位于無限遠(yuǎn)時，如望遠(yuǎn)鏡，常用視

19、場角當(dāng)物體位于無限遠(yuǎn)時，如望遠(yuǎn)鏡，常用視場角2表示其視場大小，稱表示其視場大小，稱為視場角；為視場角； 當(dāng)物體位于有限距離或很近距離時，如顯微鏡，常用所見到的物平面當(dāng)物體位于有限距離或很近距離時，如顯微鏡，常用所見到的物平面直徑表示其視場大小，稱為線視場。直徑表示其視場大小，稱為線視場。（四）視場光闌對物平面成像范圍的限制（四）視場光闌對物平面成像范圍的限制 現(xiàn)在假定孔徑光闌的口徑為無限小，那么入瞳和出瞳的口徑也必定為現(xiàn)在假定孔徑光闌的口徑為無限小，那么入瞳和出瞳的口徑也必定為無限小。此時軸外物點只有以主光線為軸的一束無限細(xì)的光束方能通過光無限小。此時軸外物點只有以主光線為軸的一束無限細(xì)的光束

20、方能通過光學(xué)系統(tǒng)，因此，能被系統(tǒng)成像的物面范圍便由極小的入瞳光從與入射窗邊學(xué)系統(tǒng)，因此，能被系統(tǒng)成像的物面范圍便由極小的入瞳光從與入射窗邊緣的連線緣的連線(主光線主光線)所決定，主光線便是視場邊緣光線。所決定，主光線便是視場邊緣光線。 以上只討論了入射光瞳口徑為無限小的情況。實際上，光學(xué)系統(tǒng)的入射以上只討論了入射光瞳口徑為無限小的情況。實際上，光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳總是有一定大小。有時還可能很大。此時系統(tǒng)小光束被限制的情況就變光瞳總是有一定大小。有時還可能很大。此時系統(tǒng)小光束被限制的情況就變得復(fù)雜一些。下面我們就一般情況作簡要分析。得復(fù)雜一些。下面我們就一般情況作簡要分析。視場光闌入射窗入射窗出射

21、窗出射窗L1物像L2孔徑光闌孔徑光闌入瞳入瞳出瞳出瞳主光線 入窗限制了物平面的成像范圍，是因為在所有光孔被其前面光組所成的入窗限制了物平面的成像范圍，是因為在所有光孔被其前面光組所成的像中入射窗對光瞳中心的張角為最小，同樣，出射窗之所以限制了像方視像中入射窗對光瞳中心的張角為最小，同樣，出射窗之所以限制了像方視場的大小，也是因為在所有光孔被其后的光組所成的像中，出射窗對出瞳場的大小，也是因為在所有光孔被其后的光組所成的像中，出射窗對出瞳中心的張角為最小。中心的張角為最小。 這就解釋為什么視場光闌能限制物面成像范圍的原因。這就解釋為什么視場光闌能限制物面成像范圍的原因。 當(dāng)入射光瞳有一定大小時，

22、由軸外物點發(fā)出的充滿入瞳的光束，有時會當(dāng)入射光瞳有一定大小時，由軸外物點發(fā)出的充滿入瞳的光束，有時會被某些透鏡框所遮攔。如圖所示，透鏡被某些透鏡框所遮攔。如圖所示，透鏡L1、L2分別位于孔徑光闌分別位于孔徑光闌D的兩側(cè)。的兩側(cè)。由軸外物點由軸外物點B發(fā)出的充滿入瞳的光束，其中只有一部分（畫有陰影線部分）發(fā)出的充滿入瞳的光束，其中只有一部分（畫有陰影線部分）通過系統(tǒng)成像，而其上下各有一部分分別被透鏡通過系統(tǒng)成像，而其上下各有一部分分別被透鏡L2與與L1的鏡框所遮攔。因此，的鏡框所遮攔。因此，軸外物點成像光束的孔徑顯然要比軸上物點小。致使像面上從中央到邊緣，軸外物點成像光束的孔徑顯然要比軸上物點小

23、。致使像面上從中央到邊緣，光照度逐漸下降，這種現(xiàn)象稱為光照度逐漸下降，這種現(xiàn)象稱為“慚暈慚暈”。顯然，軸外物點離光軸愈遠(yuǎn)，漸暈現(xiàn)象就愈明顯。假定在出瞳面上，軸上顯然，軸外物點離光軸愈遠(yuǎn)，漸暈現(xiàn)象就愈明顯。假定在出瞳面上，軸上物點的光束寬度為物點的光束寬度為D，視場角，視場角的斜光束的斜光束(在子午面內(nèi)在子午面內(nèi))的寬度為的寬度為D。則。則D比比D之比稱為之比稱為“線漸暈系數(shù)線漸暈系數(shù)”： DDKD 另外另外, 當(dāng)入瞳有一定大小時當(dāng)入瞳有一定大小時,入射窗也不能完全決定系統(tǒng)的成像范圍入射窗也不能完全決定系統(tǒng)的成像范圍,如如圖所示。由前面分所可知，當(dāng)入瞳為無限小時，物面上的成像范圍由入瞳圖所示。由

24、前面分所可知，當(dāng)入瞳為無限小時，物面上的成像范圍由入瞳中心與入窗邊緣的連線所確定，若此連線與物面相交為中心與入窗邊緣的連線所確定，若此連線與物面相交為B2，則能被系統(tǒng)成，則能被系統(tǒng)成像的是一個以物面中心像的是一個以物面中心A為圓心，以為圓心，以AB2為半徑的圓形區(qū)域。但是當(dāng)入瞳具為半徑的圓形區(qū)域。但是當(dāng)入瞳具有一定大小時，除有一定大小時，除B2以外的物點發(fā)出充滿以外的物點發(fā)出充滿入瞳的光束中，雖然主光線不能通過入射入瞳的光束中，雖然主光線不能通過入射窗，但仍然有一部分光線通過入射窗而被窗，但仍然有一部分光線通過入射窗而被系統(tǒng)成像。因此，成像范圍被擴(kuò)大了系統(tǒng)成像。因此，成像范圍被擴(kuò)大了, 由由入

25、窗的上邊緣和入瞳的下邊緣的連線與入窗的上邊緣和入瞳的下邊緣的連線與物面的交點物面的交點B3才是被系統(tǒng)成像的最邊緣才是被系統(tǒng)成像的最邊緣點。點。（五）視場范圍的計算（五）視場范圍的計算 光學(xué)系統(tǒng)的視場是由物方視場或物面半徑的大小來確定。根據(jù)視場光光學(xué)系統(tǒng)的視場是由物方視場或物面半徑的大小來確定。根據(jù)視場光闌的不同位置，有一下幾種計算視場的方法。闌的不同位置，有一下幾種計算視場的方法。1、視場光闌與像面重合、視場光闌與像面重合當(dāng)視場光闌與像面重合時，視場光闌的口徑就是像的大小，當(dāng)視場光闌與像面重合時，視場光闌的口徑就是像的大小， 由此得到物方視場為：由此得到物方視場為：2視場視場Dy 物鏡的焦距）

26、物鏡的焦距）在無限遠(yuǎn)處，在無限遠(yuǎn)處，為系統(tǒng)的放大率為系統(tǒng)的放大率物為有限距離，其中物為有限距離，其中(物 )( ffytgyy )( 為為入入瞳瞳的的位位置置式式中中視視場場ZZlllytgDy22、當(dāng)視場光闌與物面重合時，視場光闌的大小就是物的大小，此時、當(dāng)視場光闌與物面重合時，視場光闌的大小就是物的大小，此時例題：例題：上一題中，漸暈系數(shù)上一題中，漸暈系數(shù)KD0.7 時的系統(tǒng)視場光闌和最大的視場范圍。時的系統(tǒng)視場光闌和最大的視場范圍。由前面計算得到入瞳直徑，根據(jù)漸暈系數(shù)由前面計算得到入瞳直徑，根據(jù)漸暈系數(shù)0.7截取一點截取一點Q得：得：11.0104.02330402/065.0404.0

27、26402/)(4.127.07.0221QODtgQODtgmmDDP 由于由于1D棱 161623.520.5（2）3030 D棱 161623.721（3）31.631.6D棱 16162421.3孔徑光闌處于不同位置時的成像光束孔徑光闌處于不同位置時的成像光束(3)(3)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的孔徑光闌大致在物鏡左右，具體位置可根據(jù)盡量減小光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的孔徑光闌大致在物鏡左右，具體位置可根據(jù)盡量減小光學(xué)零件的尺寸和體積的考慮去沒定；零件的尺寸和體積的考慮去沒定；(4)(4)可放分劃板的望遠(yuǎn)系統(tǒng)中，分劃板框是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視場光闌?？煞欧謩澃宓耐h(yuǎn)系統(tǒng)中，分劃板框是望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視場光闌?？偨Y(jié)上面的分析：總結(jié)

28、上面的分析： (1)(1)兩個光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)兩個光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)用時，一般應(yīng)滿足用時，一般應(yīng)滿足光瞳銜接原則；光瞳銜接原則；(2)(2)目視光學(xué)系統(tǒng)的目視光學(xué)系統(tǒng)的出瞳一般在系統(tǒng)之出瞳一般在系統(tǒng)之外，且出瞳距不能外，且出瞳距不能小于于小于于6mm6mm。4.6 顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析一、簡單顯微鏡系統(tǒng)的光束限制一、簡單顯微鏡系統(tǒng)的光束限制顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)出窗-y”F1F2-yy物鏡目鏡出瞳視場光闌入窗孔徑光闌入瞳顯微鏡系統(tǒng)的光束限制顯微鏡系統(tǒng)的光束限制二、遠(yuǎn)心光路二、遠(yuǎn)心光路yAA1B1BA1B1y1yAB物方遠(yuǎn)心光路及其特點物方遠(yuǎn)心光路及其特點 : 入瞳位

29、于無窮遠(yuǎn)，軸外點主光線平行光軸。入瞳位于無窮遠(yuǎn)，軸外點主光線平行光軸。 三、場鏡的應(yīng)用三、場鏡的應(yīng)用場鏡的作用：場鏡的作用：降低主光線在后面系統(tǒng)上的投影高度降低主光線在后面系統(tǒng)上的投影高度,達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接。達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接。小結(jié)：小結(jié)： 1、一般顯微鏡系統(tǒng)中，孔徑光闌置于顯微物鏡上；一次實像面處安裝系統(tǒng)的、一般顯微鏡系統(tǒng)中，孔徑光闌置于顯微物鏡上；一次實像面處安裝系統(tǒng)的視場光闌。視場光闌。2、顯微鏡系統(tǒng)用于測長目的時，為了消除測量誤差，孔徑光闌安裝在顯微物、顯微鏡系統(tǒng)用于測長目的時，為了消除測量誤差，孔徑光闌安裝在顯微物鏡的像方焦面處，稱為鏡的像方焦面處，稱為“物方遠(yuǎn)心光路物方遠(yuǎn)

30、心光路”。3、在長光路系統(tǒng)中，往往利用場鏡達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接，以減小光學(xué)零、在長光路系統(tǒng)中，往往利用場鏡達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接，以減小光學(xué)零件的口徑。件的口徑。4.7 光學(xué)系統(tǒng)的景深光學(xué)系統(tǒng)的景深 一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像1.按照共線理論：按照共線理論：點物成點像；平面物成平面像；空間物成空間像。點物成點像；平面物成平面像；空間物成空間像。2.光學(xué)系統(tǒng)的空間像：光學(xué)系統(tǒng)的空間像：3.透視失真：透視失真：當(dāng)入瞳和出瞳沿軸位移時，彌散斑在對準(zhǔn)及其景象平面上的位置亦改變。當(dāng)入瞳和出瞳沿軸位移時，彌散斑在對準(zhǔn)及其景象平面上的位置亦改變。s1s2s1s2 s1s2s1(s2 )4.景

31、深景深 縮小光瞳時，彌散斑也將縮小，當(dāng)光瞳縮小到一定程度時，就能保證對準(zhǔn)縮小光瞳時，彌散斑也將縮小，當(dāng)光瞳縮小到一定程度時，就能保證對準(zhǔn)平面附近一定距離的物點都能成清晰的像。這個距離就是景深。平面附近一定距離的物點都能成清晰的像。這個距離就是景深。 B1.B2B1 B2AA z1z22appp1p1p2p2-p2-p-p1p2p1pz1z212.12二、光學(xué)系統(tǒng)的景深二、光學(xué)系統(tǒng)的景深 （1） 由幾何關(guān)系：由幾何關(guān)系： （2）2211zzzz22211122pppazpppaz0) 1(220)1 (2222221111ppapppazppapppaz正確透視距離：正確透視距離：設(shè)人眼在設(shè)人眼在R處，為得到正確得透視，景象平面上像處，為得到正確得透視，景象平面上像y對對R的張角的張角應(yīng)等于物應(yīng)等于物空間空間的共軛物的共軛物y對入射光瞳中心對入射光瞳中心 p的張角的張角相等。相等。 tg =y / p =tg = y / D 則得則得 D=y / p =p 景象面上的彌散斑的允許值景象面上的彌散斑的允許值z = z1=z2=D=pAyBP1P1PPP2P2UB1RDp pA1入射光瞳出射光瞳y相應(yīng)的對準(zhǔn)平面上彌散斑的允許值為：相應(yīng)