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1、第四章第四章 光學系統(tǒng)中的光束光學系統(tǒng)中的光束限制限制本文來自一生范文網(wǎng)http:/,更多優(yōu)秀范文模板請訪問http:/4-2 遠心光路遠心光路 物方物方遠心光路和遠心光路和像方像方遠心光路遠心光路在光學儀器中,很大一部分儀器用來測量長度在光學儀器中,很大一部分儀器用來測量長度 一類儀器是光學系統(tǒng)有一定放大率,使被測物的像和標準刻一類儀器是光學系統(tǒng)有一定放大率,使被測物的像和標準刻尺相比,求被測物體的長度,如尺相比,求被測物體的長度,如工具顯微鏡工具顯微鏡等計量儀器。等計量儀器。另一類儀器是把一標尺放在不同的位置,光學系統(tǒng)改變放大另一類儀器是把一標尺放在不同的位置,光學系統(tǒng)改變放大率,使標尺的
2、像等于一個已知值,來求儀器到標尺間距離,率,使標尺的像等于一個已知值,來求儀器到標尺間距離,如如大地測量儀器大地測量儀器中的視距測量。中的視距測量。 本文來自一生范文網(wǎng)http:/,更多優(yōu)秀范文模板請訪問http:/在工具顯微鏡光學系統(tǒng)的實像平面上,放置已知刻度值的透明刻尺(稱在工具顯微鏡光學系統(tǒng)的實像平面上,放置已知刻度值的透明刻尺(稱為分劃板)為分劃板)分劃板上刻尺的格值已考慮了物鏡的放大率分劃板上刻尺的格值已考慮了物鏡的放大率 按此方法測量,刻尺與物鏡之間的距離應保持不變,使物鏡的放大率保按此方法測量,刻尺與物鏡之間的距離應保持不變,使物鏡的放大率保持常數(shù)持常數(shù)這種測量方法的這種測量方法
3、的測量精度測量精度在很大程度上取決于像平面與刻尺平面的重合在很大程度上取決于像平面與刻尺平面的重合程度。程度。 分劃板分劃板物鏡物鏡yBAyAB由于景深及調(diào)焦誤差,不可能做到真正的重合,會引起一些誤差。由于景深及調(diào)焦誤差,不可能做到真正的重合,會引起一些誤差。像平面與分劃板像平面與分劃板不重合不重合的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為視差視差。由于視差而引起長度測量誤差可由下圖來說明。由于視差而引起長度測量誤差可由下圖來說明。 出瞳出瞳P1P2ZB1B2M1M2物體像物體像分劃板分劃板-Uz為了減少視差對測量精度的影響,可以由控為了減少視差對測量精度的影響,可以由控制制主光線主光線的方向來達到的方向來達到。
4、孔徑光闌孔徑光闌(出瞳)(出瞳)F B2B1A1A2B2B1B2B1MM2M1分劃板分劃板由于入瞳在無限遠處,物方主光線平行于光軸由于入瞳在無限遠處,物方主光線平行于光軸的光學系統(tǒng),故稱為的光學系統(tǒng),故稱為物方遠心光路物方遠心光路。 在大多數(shù)的計量光學儀器中,其孔徑光闌(或出瞳)常安置在在大多數(shù)的計量光學儀器中,其孔徑光闌(或出瞳)常安置在顯微鏡物鏡或投影物鏡像方焦平面上以形成物方遠心光路以提顯微鏡物鏡或投影物鏡像方焦平面上以形成物方遠心光路以提高觀測精度。高觀測精度。在光學儀器中常采用另一種光路在光學儀器中常采用另一種光路像方遠心光路像方遠心光路它是孔徑光闌(或入瞳)安置在整個光組的物方焦平
5、面上形成它是孔徑光闌(或入瞳)安置在整個光組的物方焦平面上形成的的 這種光學系統(tǒng)因為出瞳位于像方無限遠處,平行于光這種光學系統(tǒng)因為出瞳位于像方無限遠處,平行于光軸的像方主光線在無限遠處會聚于出瞳中心,因此稱軸的像方主光線在無限遠處會聚于出瞳中心,因此稱為為像方遠心光路像方遠心光路??讖焦怅@孔徑光闌分劃板分劃板M1M2MFB1B2B24-4 光學系統(tǒng)的景深光學系統(tǒng)的景深 上節(jié)討論在垂直于光軸的平面上點的成像問題。上節(jié)討論在垂直于光軸的平面上點的成像問題。 如:照相制版物鏡和電影放映物鏡如:照相制版物鏡和電影放映物鏡 實際上有很多光學儀器需要把空間中的物點成像實際上有很多光學儀器需要把空間中的物點
6、成像在一個像平面上(稱為平面上的空間像),如望在一個像平面上(稱為平面上的空間像),如望遠鏡和照相物鏡等就屬于這一類。遠鏡和照相物鏡等就屬于這一類。 入瞳入瞳出瞳出瞳BB1abB01B2B3B4PPAB04B03B02B2”B3”B4”B1”B4B3B2ABabB1AB對準平面對準平面AB景像平面景像平面 ab和和a b 的大小和入射光瞳的直徑有關,入的大小和入射光瞳的直徑有關,入射光瞳直徑減少,彌散斑也隨之減少射光瞳直徑減少,彌散斑也隨之減少 物空間各空間點的成像,相當于以入射光瞳物空間各空間點的成像,相當于以入射光瞳中心為中心為投影中心投影中心,以,以主光線主光線為投影線,將各為投影線,將
7、各點投影到對準平面上后,再成像到景象平面點投影到對準平面上后,再成像到景象平面上。上。 或者在像空間以出射光瞳中心為投影或者在像空間以出射光瞳中心為投影中心,各空間像點沿主光線投影到景中心,各空間像點沿主光線投影到景象平面上,即是空間物點的平面像。象平面上,即是空間物點的平面像。 如果入瞳位置對于物如果入瞳位置對于物方空間點(即景物)方空間點(即景物)位置發(fā)生變化,則景位置發(fā)生變化,則景象也隨之變化象也隨之變化 投影中心作前后移動投影中心作前后移動時,投影像的變化和時,投影像的變化和景物是不成比例的,景物是不成比例的,這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為景象畸景象畸變變,也稱為,也稱為透視失真透視失真。對
8、準平面對準平面AAAAPPS1S2入射光瞳入射光瞳出射光瞳出射光瞳景像平面景像平面P本文來自一生范文網(wǎng)http:/,更多優(yōu)秀范文模板請訪問http:/ 根據(jù)理想光學系統(tǒng)特性,物空間一根據(jù)理想光學系統(tǒng)特性,物空間一個平面,在像空間只有一個平面與個平面,在像空間只有一個平面與之共軛。之共軛。 討論討論:當入射光瞳一定時,在物空間有多當入射光瞳一定時,在物空間有多大深度范圍的物體能在景象平面上成清晰大深度范圍的物體能在景象平面上成清晰像像(以攝影物鏡為例)以攝影物鏡為例) 任何光接收器都不能接受到真正的幾何像點,且任何光接收器都不能接受到真正的幾何像點,且分辨本領也不一樣,因此只要像的彌散斑足夠小分
9、辨本領也不一樣,因此只要像的彌散斑足夠小并能滿足接受器的分辨本領,就可人為這個彌散并能滿足接受器的分辨本領,就可人為這個彌散斑是一個點斑是一個點一個光學系統(tǒng)是能對一個光學系統(tǒng)是能對空間物體空間物體成一個清晰的成一個清晰的平面像平面像能在像平面上獲得清晰像并沿光軸能在像平面上獲得清晰像并沿光軸方向的方向的物空間深度物空間深度稱為稱為成像空間深成像空間深度度(景深景深)12p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1設在設在B1點和點和B2點之間的物空間各點均能在點之間的物空間各點均能在像平面像平面A成清晰像成清晰像12p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1
10、P2DP1P2DB2AB1z2z1A為為對準平面對準平面,其對應的是,其對應的是景像平面景像平面A人在看圖片時,一般是把圖片放在眼前人在看圖片時,一般是把圖片放在眼前250mm處,被稱為處,被稱為明視距離明視距離M12p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1若彌散斑在明視距離對眼睛的張角若彌散斑在明視距離對眼睛的張角小于小于分辨角分辨角,看上去就是一點看上去就是一點12p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1結論:結論: 入瞳直徑入瞳直徑 D (2a):當:當2a越小,越小,曝光量小曝光量小,其其景深越景深越大,反之則
11、相反;大,反之則相反; 當共軛面的當共軛面的一定時,一定時, f 越長,則對準平面越遠越長,則對準平面越遠,即,即p越大,景深越大。越大,景深越大。光圈和景深的關系光圈光圈F4拍攝拍攝 光圈光圈F16拍攝拍攝 光圈越大(光圈越大(F F值越?。┚吧钤叫。翟叫。┚吧钤叫?,光圈越?。垂馊υ叫。碏 F值越大)景深越大值越大)景深越大 第五章第五章 光度學和色度學基礎光度學和色度學基礎1 輻射量輻射量 1.輻射能輻射能 2.輻通量輻通量3.輻出度輻出度4.輻照度輻照度 5.輻強度輻強度 6.輻亮度輻亮度5-1 輻射量和光學量及其單位輻射量和光學量及其單位2 光學量光學量 1. 光通量光通量 2.
12、光出射度光出射度 3.光照度光照度 4.發(fā)光強度發(fā)光強度 5.光亮度光亮度三三 光學量和輻射量間的關系光學量和輻射量間的關系 視見函數(shù)視見函數(shù)三、余弦輻射體三、余弦輻射體 特點特點 1 發(fā)光強度發(fā)光強度空間分布為余弦分布空間分布為余弦分布 2 在各方向的在各方向的光亮度光亮度相同相同5-2 光傳播過程中光學量的光傳播過程中光學量的變化規(guī)律變化規(guī)律本文來自一生范文網(wǎng)http:/,更多優(yōu)秀范文模板請訪問http:/ 一、軸上像點的光照度一、軸上像點的光照度 討論:討論: 光學系統(tǒng)光學系統(tǒng)孔經(jīng)孔經(jīng)越大,像面越大,像面照度照度越大越大 系統(tǒng)系統(tǒng)放大倍率放大倍率越小,像面照度越大(若越小,像面照度越大(
13、若大,為了保證像面足夠的像面照度,更要求照明大,為了保證像面足夠的像面照度,更要求照明好,好,U要大)要大)5-3 成像系統(tǒng)像面的光照度成像系統(tǒng)像面的光照度3光通過光學系統(tǒng)時能量的損失光通過光學系統(tǒng)時能量的損失 反射損失:光學零件與空氣接觸面能量損失 吸收損失:在空氣中的吸收 在光學零件中的吸收 反射面不完全反射的損失:鍍膜四四 光學系統(tǒng)的總透射比光學系統(tǒng)的總透射比 本文來自一生范文網(wǎng)http:/,更多優(yōu)秀范文模板請訪問http:/例例5-4 有一攝影物鏡,若要求對準平面后的空間均能有一攝影物鏡,若要求對準平面后的空間均能在景像平面上成清晰像,問對準距離應為多少?近景位在景像平面上成清晰像,問對準距離應為多少?近景位于何處?于何處? 解:欲使解:欲使l1為無限大,其公式的分母為零,就有為無限大,其公式的分母為零,就有 將將p值代入前景深公式,就可得到前景深和近景距:值代入前景深公式,就可得到前景深和近景距:MDfp MDfl22MDflpp222MpDfMpl21例例5-5 照相機物鏡焦距為照相機物鏡焦距為75mm,在對準平面離相機,在對準平面離相機2m時,所用的時,所用的光圈指數(shù)為光圈指數(shù)為11和和5.6;設眼睛分辨率為;設眼睛
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