第5章光阑和光束限制.ppt

复习 第四节 光学系统的景深 当被需要成像的物体不是一个平面，而是一个有深度的 物方空间时，就需要引进一个新的光学参量——景深。 现把光学系统简化成只有入瞳P1PP2和出瞳P1PP2的情 况。 如果给出在景像平面上允许的弥散斑的大小，就可得 出在怎样的一个深度得到“清晰像”。 z1 ，z2为对准平面上允许的弥散斑直径，z1 z2 为景像 平面上允许的弥散斑直径，并有： 以照相机为例，若照片的弥散斑对人眼的张角小于人 眼的分辨角 则相片是清晰的。 P为对准距离。 令入瞳直径 2a=D 由图中关系得： 显然Δ1 Δ2 在A和A 共轭面上有 令 ，相对孔径得倒数称为“F数”。可得 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，OO′ 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。