【工程光学】光学系统的光束限制
ref《工程光学》第五版 郁道银
文章目录
- 1.光阑
- 孔径光阑
- 视场光阑
- 渐晕
- 判断光阑
- 光学系统
- 照相系统
- 望远系统
- 开普勒望远镜
- 伽利略望远镜
- 显微系统
- 生物显微镜的光束限制
- 测量显微镜的光束限制
- 物方远心光路
- 光瞳衔接
- 场镜
- 景深
1.光阑
孔径光阑
- 限制轴上物点成像光束宽度, 有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑
- 入瞳: 孔径光阑经前面光组在物空间成像
- 孔~在系统最前面则本身为入瞳
- 和孔径光阑关于前面的光组共轭
- 出瞳: 孔径光阑经后面光组在像空间成像
- 孔在系统最后面则本身为出瞳
- 和孔径光阑关于后面的光组共轭
- 出瞳与入瞳关于整个光学系统共轭
- 物方孔径角: 轴上物点–入瞳边缘∠\angle∠光轴
- 像方孔径角: 轴上像点–出瞳边缘∠\angle∠光轴
视场光阑
- 限定物平面/物空间成像范围的光阑
- 入窗: 视场光阑经前面的光组在物空间成像
- 视~在系统最前面则本身为入窗
- 与视场光阑关于前面的光组共轭
- 出窗: 视场光阑经后面的光组在像空间成像
- 视~在系统最后面则本身为出窗
- 与视场光阑关于后面的光组共轭
- 出窗与入窗关于整个光学系统共轭
- 物方视场角: 入瞳中心–入窗边缘∠\angle∠光轴
- 像方视场角: 出瞳中心–出窗边缘∠\angle∠光轴
渐晕
- 充满入瞳的光束被遮拦, 轴外点实际成像光束宽度<轴上点, 像面边缘比中心暗
- 渐晕光阑: 起渐晕作用的光阑
- 渐晕系数
- Kω=DωDK_{\omega}=\frac{D_\omega}{D}Kω=DDω
判断光阑
光学系统
照相系统
- 组成: 照相物镜, 可变光阑, 感光底片
- 相机:光圈↓,景深↑; 光圈数↑,景深↓
望远系统
开普勒望远镜
- 正透镜+正透镜=无焦系统
- 无限远物体成倒立像
伽利略望远镜
- 正透镜+负透镜=无焦系统
- 无一次实像面
- 无限远物体成正立像
显微系统
- 特点
- 正透镜+正透镜
- 物镜与目镜焦距小
- 光学间隔Δ\DeltaΔ大
生物显微镜的光束限制
测量显微镜的光束限制
- 孔径光阑在像方焦平面, 形成物方远心光路
- 避免调焦不准造成的测量误差
物方远心光路
光瞳衔接
前光组的出瞳/出窗<->后光组的入瞳/入窗, 避免产生光瞳切割现象
场镜
- 光学系统中置于实像/实像面附近的透镜
- 使前后系统的光瞳衔接, 减小光学零件的口径
- 变化
- 出瞳大小不变
- 出瞳距变
- 视觉放大率变
- 渐晕系数 ↑\uparrow↑
景深
- 远景
- Δ1=p1−p=p2ε2a−pε\Delta_1=p_1-p=\frac{p^2\varepsilon}{2a-p\varepsilon}Δ1=p1−p=2a−pεp2ε
- 近景
- Δ2=p−p2=p2ε2a+pε\Delta_2=p-p_2=\frac{p^2\varepsilon}{2a+p\varepsilon}Δ2=p−p2=2a+pεp2ε
- Δ=Δ1+Δ2\Delta=\Delta_1+\Delta_2Δ=Δ1+Δ2
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