物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)第四章

物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)第四章第一頁，共九十九頁，2022年，8月28日因?yàn)槊總€(gè)光學(xué)零件都有一定的大小，能夠進(jìn)入系統(tǒng)成像的光束總有一定限制的。決定每個(gè)光學(xué)零件尺寸的就是系統(tǒng)中成像光束的位置和大小。光學(xué)系統(tǒng)除了物象共軛，成像放大率要求外，還要有一定成像范圍的要求。因?yàn)橄衿矫嫔弦幸欢ǖ墓饽芎头从澄锩婕?xì)節(jié)的能力(分辨率，由衍射理論知與孔徑成正比的)。第二頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌及其作用1.作用限制成像光束的孔徑角，成像的范圍，當(dāng)然也就限制了進(jìn)光量的多少，像的亮度；就限制了成像的大小了。通光孔徑例：在光學(xué)系統(tǒng)中，裝夾透鏡和其他零件的金屬框的內(nèi)孔邊緣就是限制光束的光孔。而僅僅靠他們來限制光束不遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要特意設(shè)置限制光束的裝置的。2.光闌帶孔的金屬薄片。通常形狀是圓的，其中心和光軸重合，其平面與光軸垂直。光闌第三頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌的分類1.孔徑光闌它是限制軸上物點(diǎn)成像光束立體角的。在有些光學(xué)系統(tǒng)中是有特定要求的。它決定軸上點(diǎn)發(fā)出的平面光束的孔徑角。M1N1光闌第四頁，共九十九頁，2022年，8月28日(1)在目視光學(xué)系統(tǒng)中，光闌或者光闌的像一定要在光學(xué)系統(tǒng)的外邊，使眼睛的瞳孔可以與之重合，以達(dá)到良好的觀察效果。例：(2)在計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)中，為了達(dá)到精確的測(cè)量，光闌常放在物鏡的焦平面上。形成“遠(yuǎn)心光路”。除此以外，光學(xué)系統(tǒng)中的光闌位置是可以任意選擇的，但是，合理的選擇光闌的位置可以改善軸外點(diǎn)的成像質(zhì)量。12M1M2N1N2光闌第五頁，共九十九頁，2022年，8月28日當(dāng)光闌位置改變時(shí)，應(yīng)相應(yīng)的改變其大小，以保證軸上點(diǎn)光束的孔徑角不變合理選擇光闌的位置，在保證成像質(zhì)量的前提下，可以使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的尺寸減少，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均稱。12M1M2N1N2光闌第六頁，共九十九頁，2022年，8月28日2.視場(chǎng)光闌它是決定物平面上或物空間中成像范圍的光闌。以上的兩種光闌是光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)中最重要的光闌，任何系統(tǒng)都有這兩種光闌的。3.消雜光光闌(3)該光闌不限制通過光學(xué)系統(tǒng)的成像光束，只限制那些從非成像物體射來的光，例如：各反射面反射的光，儀器內(nèi)壁反射的光等。(1)雜光(2)其危害：使像面產(chǎn)生明亮的背景，降低像的襯度非成像的光，來自反射面反射的光，儀器內(nèi)壁反射的光等。第七頁，共九十九頁，2022年，8月28日(4)當(dāng)然也只是一些重要的光學(xué)系統(tǒng)，專門設(shè)置消雜光光闌的，且可以有幾個(gè)的。例如：天文望遠(yuǎn)鏡，長(zhǎng)焦距平行光管等。(5)一般的系統(tǒng)僅僅使用其鏡管內(nèi)壁加工成內(nèi)螺紋，并涂以黑色無光漆或者煮黑來達(dá)到消雜光的目的。分劃板消雜光光闌物鏡第八頁，共九十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)光闌1、孔徑光闌的定義和作用一、孔徑光闌(ApertureStops)

★含義1：限制軸上物點(diǎn)成像光束孔徑角大小的光闌?！拗瞥上窆馐统上穹秶诰彭?，共九十九頁，2022年，8月28日★含義2：孔徑光闌的位置不同，但都起到了對(duì)軸上物點(diǎn)成像光束寬度的限制作用；只需相應(yīng)的改變光闌大小，即可保證軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角不變。第十頁，共九十九頁，2022年，8月28日

★含義3：孔徑光闌的位置不同，則對(duì)應(yīng)于選擇軸外物點(diǎn)發(fā)出光束的不同部分參與成像。★孔徑光闌的定義：1）限制軸上物點(diǎn)成像光束孔徑角的大?。▽挾龋?；2）選擇軸外物點(diǎn)成像光束的位置。第十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日2、入射光瞳與出射光瞳(EntranceandExitpupils)★Pupils：

TheimageoftheApertureStops★入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其前面光學(xué)系統(tǒng)所成的像（物空間）★出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其后面光學(xué)系統(tǒng)所成的像（像空間）照相機(jī)鏡頭中的孔徑光闌第十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日孔徑光闌孔徑光闌物像關(guān)系后面光學(xué)系統(tǒng)入瞳出瞳孔徑光闌前面光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)第十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日★孔徑光闌、入瞳與出瞳出瞳入瞳孔徑光闌1）入瞳：決定光學(xué)系統(tǒng)的物方光束的孔徑角。2）出瞳：決定光學(xué)系統(tǒng)的像方光束的孔徑角。3）孔徑光闌：實(shí)際起對(duì)光束限制作用的元件，決定了入瞳、出瞳；三者互為物像關(guān)系。第十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日3、關(guān)于孔徑光闌需要注意的幾個(gè)問題(1)

軸上物點(diǎn)的位置發(fā)生變化，孔徑光闌也會(huì)變化。

(2)幾個(gè)口徑一定的透鏡組合，判斷確定的軸上物點(diǎn)位置的孔徑光闌：★追跡光線法：過軸上物點(diǎn)的任一條近軸光線，求其在每個(gè)折射面的投射高度與實(shí)際口徑的比值，比值最大的折射面的邊框?yàn)橥哥R組的孔徑光闌。第十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件的通光孔，分別通過其前面的光學(xué)零件成像到整個(gè)系統(tǒng)的物空間去，入射光瞳必然是其中對(duì)物平面中心的張角為最小的一個(gè)。入射光瞳的特性入射光瞳入射光瞳必定是對(duì)物面中心的張角最小的一個(gè)孔徑光闌-U第十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日出射光瞳的特性出射光瞳出射光瞳必定是對(duì)像面中心的張角最小的一個(gè)孔徑光闌將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件的通光孔，分別通過其后面的光學(xué)零件成像到整個(gè)系統(tǒng)的像空間去，則出射光瞳必然是其中對(duì)像平面中心的張角為最小的一個(gè)。第十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日★成像張角比較法：

a.將光學(xué)系統(tǒng)所有光闌（各個(gè)透鏡和光圈等），對(duì)其前面的光學(xué)系統(tǒng)（物空間）成像，求像之大小和位置；b.由物位置（軸上點(diǎn)）向各像邊緣、第一個(gè)透鏡邊緣分別作連線，求張角最小值即為入瞳，相應(yīng)的共軛物為孔徑光闌；c.孔徑光闌對(duì)后面光學(xué)系統(tǒng)（像空間）所成像即是出瞳。第十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日例1：已知物點(diǎn)A離透鏡1的距離為-l1=30mm，透鏡1的通光口徑D1=30mm,光孔2的直徑D2=22mm，像點(diǎn)A’離透鏡的距離l1′=60mm，透鏡與光孔之間距離為d=10mm，試確定這個(gè)系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳和出瞳。ABA'B'12解：判斷孔徑光闌：軸上物點(diǎn)的成像張角比較法1）透鏡1框內(nèi)孔相對(duì)于前面光學(xué)系統(tǒng)的像與自身重合。2）光孔2相對(duì)于前面透鏡成像：2′第十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日ABA'B'123）D1，D2'對(duì)軸上物點(diǎn)A的張角：

D2′的張角最小，最能限制軸上物點(diǎn)A的成像光束，為入瞳，即光孔2為孔徑光闌，U2為物方孔徑角。光孔2后面無透鏡，孔徑光闌與出瞳重合，U2′為像方孔徑角。2′第二十頁，共九十九頁，2022年，8月28日(3)孔徑光闌位置的安放原則：a.目視光學(xué)系統(tǒng)，出瞳與人眼瞳孔銜接（光瞳銜接原則）；b.投影計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)，保證投影像的倍率不因物距變化；c.對(duì)軸外光束像差校正；d.各光學(xué)元件的口徑匹配。第二十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日★理想光學(xué)系統(tǒng)：主光線必然通過入瞳及出瞳的中心。4、主光線（Chiefray）：出瞳入瞳孔徑光闌★定義：離軸物點(diǎn)發(fā)出的、通過孔徑光闌中心的光線?！镏鞴饩€是通過孔徑光闌、并參與成像的物光束的中心光線。第二十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日二、視場(chǎng)光闌(FieldStops)

1、視場(chǎng)光闌:★定義：在物/像面上安放的、限定光學(xué)系統(tǒng)成像范圍的光闌?！镂锓揭晥?chǎng)：能夠清晰成像的物面范圍；★像方視場(chǎng)：相應(yīng)的能夠清晰成像的像面范圍；2、入射窗與出射窗★入射窗：視場(chǎng)光闌經(jīng)其前面光學(xué)系統(tǒng)所成的像（物空間）★出射窗：視場(chǎng)光闌經(jīng)其后面光學(xué)系統(tǒng)所成的像（像空間）3、視場(chǎng)光闌、入射窗與出射窗三者互為物象關(guān)系。第二十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日視場(chǎng)光闌

限制物平面或物空間范圍的光闌稱視場(chǎng)光闌。

Q1Q2是視場(chǎng)光闌。Q'1Q'2為入射窗;Q1Q2本身也為出射窗。通常設(shè)置在系統(tǒng)的實(shí)像平面或物平面出射光瞳孔徑光闌入射光瞳BAQ1Q2P1P2P'2P'1P''1P''2O1P''PP'O2-UU'視場(chǎng)光闌(出射窗)入射窗Q1’Q2’第二十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日孔徑光闌出射光瞳入射光瞳AB視場(chǎng)光闌入射窗出射窗C可見僅僅B點(diǎn)以內(nèi)的物點(diǎn)可以被系統(tǒng)成像。B點(diǎn)與入射光瞳中心的連線與光軸的夾角最小。入射窗對(duì)入射光瞳中心的張角為最小的出射窗對(duì)出射光瞳中心的張角為最小的視場(chǎng)角孔徑光闌為無限小時(shí)，物面范圍由入窗邊緣與入瞳中心連線決定。第二十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日(2)計(jì)算這些像的邊緣對(duì)入瞳中心的張角大小。張角最小者即為入射窗，入射窗對(duì)應(yīng)的光學(xué)零件視場(chǎng)光闌.入射窗邊緣對(duì)入瞳中心的張角為物方視場(chǎng)角，同時(shí)也決定了視場(chǎng)邊緣點(diǎn)。視場(chǎng)光闌經(jīng)后面光學(xué)零件所成的像即為出射窗，出射窗對(duì)出瞳中心的張角即為像方視場(chǎng)角。視場(chǎng)光闌是對(duì)一定位置的孔徑光闌而言的。確定視場(chǎng)光闌的方法：

(1)把孔徑光闌以外的所有光孔經(jīng)前面的光學(xué)系統(tǒng)成像到物空間，確定入瞳中心位置(實(shí)際上在確定孔徑光闌時(shí)這一步驟已完成)。第二十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日B'ABO'2O1O2PP'A'ωP''ω'入射窗出射光瞳孔徑光闌入射光瞳孔徑光闌為無限小時(shí)，物面范圍由入窗邊緣與入瞳中心連線決定。線視場(chǎng):物方線視場(chǎng)為物高的兩倍，以2y表示。像方線視場(chǎng)為像高的兩倍，以2y'表示。第二十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日減小孔徑光闌并不會(huì)對(duì)視場(chǎng)產(chǎn)生影響孔徑光闌的變化孔徑光闌BAP1P2O1P''PPO2-UU'主光線視場(chǎng)光闌在像方對(duì)光線的限制在本質(zhì)上是在物方對(duì)光線的限制。第二十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日例：有一個(gè)由三個(gè)光學(xué)零件組成的光組，透鏡O1,其口徑D1＝4mm．f’1=36mm，透鏡O2，其口徑D2＝12mm，f’2=15mm,二透鏡間隔195mm，在離透鏡O1右180mm處設(shè)有一光孔D3＝10mm，物點(diǎn)離透鏡Ol為-45mm．1）求孔徑光闌和入瞳出瞳的大小和位置?2)求視場(chǎng)光闌和入窗出窗的大小和位置？AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第二十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日解：光孔D3經(jīng)O1成像在O1左方與物點(diǎn)重合AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第三十頁，共九十九頁，2022年，8月28日透鏡O2經(jīng)O1成像

AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第三十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm（1）求孔徑光闌、入瞳、出瞳U1最小，故物鏡框O1是入瞳，也是孔徑光闌。它經(jīng)O2的像為出瞳。

第三十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm（2）求視場(chǎng)光闌、入窗、出窗

故光孔O3為視場(chǎng)光闌，入窗與物平面重合，大小為2.5mm，出窗在無窮遠(yuǎn)

ω3ω2第三十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)照相系統(tǒng)中的光闌

一、照相機(jī)的三個(gè)組成部分

鏡頭、可變光闌（孔徑光闌）、感光底片/暗盒（視場(chǎng)光闌）第三十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日一、照相系統(tǒng)由三部分組成鏡頭：將外界景物成像在底片上。光闌：調(diào)節(jié)成像光束寬度從而調(diào)節(jié)光能量。底片架框：確定景物的成像范圍。照相機(jī)和光闌的作用第三十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日f/1f/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16f/22f/32f/45f/64第三十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日

★軸上物點(diǎn)：孔徑光闌在不同位置，對(duì)成像光束寬度的限制作用相同：都是光束的中間部分參與成像。★軸外物點(diǎn)：孔徑光闌在不同位置，參與成像光束的空間位置不同，成像質(zhì)量不同。——軸外光束決定孔徑光闌的位置假設(shè)：透鏡口徑足夠大M′N′MNA′A第三十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第三十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第三十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響孔徑光闌位置移動(dòng)，對(duì)軸上成像光束并無影響。第四十頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響孔徑光闌位置移動(dòng)，對(duì)軸外成像光束有明顯影響。第四十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日1、漸暈現(xiàn)象：像平面的邊緣比中間暗（離軸物點(diǎn)）。二、漸暈光闌（Vignettingstop）

第四十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌第四十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌第四十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌第四十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌漸暈光闌第四十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌

軸外物點(diǎn)充滿孔徑光闌的光束被部分地?cái)r截，稱為“漸暈”。該光闌稱為“漸暈光闌”，漸暈光闌多為透鏡框。漸暈光闌的作用是參與限制軸外點(diǎn)成像光束。第五十頁，共九十九頁，2022年，8月28日漸暈光闌“漸暈系數(shù)”：第五十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日

三、照相系統(tǒng)的光闌總結(jié)3、感光底片邊框，即視場(chǎng)光闌；1、根據(jù)軸外光束的像質(zhì)選擇孔徑光闌位置；2、軸外點(diǎn)成像光束寬度取決于孔徑光闌、漸暈光闌均有關(guān)；4、孔徑光闌一般為圓形，視場(chǎng)光闌為圓形或者矩形。孔徑光闌在物鏡中的位置第五十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日

第三節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇

一、雙目望遠(yuǎn)鏡的組成

1、構(gòu)成轉(zhuǎn)像物鏡、目鏡的共同焦面上第五十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日2、光學(xué)參數(shù)★視覺放大率：★視場(chǎng)角：★物鏡焦距：★目鏡焦距：★出瞳直徑：★出瞳距離：望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖與人眼聯(lián)用,滿足光瞳銜接原則第五十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日★目視光學(xué)系統(tǒng)的視角放大率：遠(yuǎn)處物體經(jīng)系統(tǒng)所成的像對(duì)眼睛張角的正切，與該物體直接對(duì)眼睛張角的正切之比。*概念區(qū)別：角放大率復(fù)習(xí)：第二章第五十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日3、分劃板——視場(chǎng)光闌分劃板位于物、目?jī)社R的共同焦面上：入射窗、出射窗均在無窮遠(yuǎn)處，分別與物、像面重合。望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖出瞳入瞳第五十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日hz物hz目hz分1）物鏡的左側(cè)10mm；2）物鏡上；3）物鏡右側(cè)10mm。2、孔徑光闌的位置：二、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的光束限制

1、光瞳銜接原則：

——前面系統(tǒng)的出瞳與后面系統(tǒng)的入瞳重合?！镒粉E主光線的投射高度第五十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光闌位置實(shí)際系統(tǒng)中，物鏡框前后10mm左右放置孔徑光闌；分劃板為視場(chǎng)光闌；孔徑光闌對(duì)目鏡成的像距即為出瞳距離lz>6mm第五十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日hz物hz目hz分1）光闌在物鏡的左側(cè)10mm（ω=4.25°）：

正切計(jì)算法第五十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日2）光闌在物鏡上：

正切計(jì)算法第六十頁，共九十九頁，2022年，8月28日3）光闌在物鏡右側(cè)10mm：

正切計(jì)算法第六十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日三、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)光束限制的總結(jié)1、兩光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)用時(shí)，一般應(yīng)滿足光瞳銜接原則；2、目視光學(xué)系統(tǒng)的出瞳一般在外，且不小于6mm；4、分劃板就是視場(chǎng)光闌。3、孔徑光闌大致在物鏡左右；

4、光闌位置對(duì)軸外光束位置的選擇(1)(1)(2)(3)(3)(2)第六十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日

第四節(jié)顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制和分析

一、簡(jiǎn)單顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制

1、顯微鏡系統(tǒng)的構(gòu)成第六十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日二、遠(yuǎn)心光路

1、孔徑光闌在物鏡上(a)測(cè)距原理：(b)調(diào)焦不準(zhǔn)：2)由于調(diào)焦不精確，引起像平面和標(biāo)尺平面不重合，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。1)入瞳與物鏡邊框重合；第六十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日2、孔徑光闌在物鏡的像方焦平面上1)入瞳位于物方無窮遠(yuǎn)。A和A1、B和B1的主光線分別重合，且軸外點(diǎn)的主光線平行于主軸。3)主光線是物點(diǎn)成像光束的中心軸，則物點(diǎn)A1B1在刻尺平面構(gòu)成的兩個(gè)彌散斑的中心間隔始終不變?！?/p>

物方遠(yuǎn)心光路

(a)測(cè)距原理：(b)調(diào)焦不準(zhǔn)：第六十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日2023/2/2666CCD偏左CCD偏右沒有遠(yuǎn)心鏡頭加上遠(yuǎn)心鏡頭第六十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日三、場(chǎng)鏡的應(yīng)用

缺點(diǎn)：出射主光線的投射太高，要求物鏡后面系統(tǒng)的口徑必須非常大。

-1×透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)：加長(zhǎng)光路。1、長(zhǎng)光路顯微鏡系統(tǒng)第六十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日

2、降低主光線，減小后續(xù)光路口徑的辦法-1×轉(zhuǎn)像系統(tǒng)★場(chǎng)鏡：與像平面重合、或者很靠近像平面的透鏡。

★效果：主光線經(jīng)場(chǎng)鏡后通過-1×轉(zhuǎn)像透鏡中心，從而對(duì)后面系統(tǒng)的口徑要求最小。場(chǎng)鏡起到使前后系統(tǒng)的光瞳銜接的作用?！飳?shí)際設(shè)計(jì)：在-1×轉(zhuǎn)像透鏡前、物鏡的實(shí)像面處加場(chǎng)鏡。第六十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日2023/2/2669ABB＇A＇前組后組(a)AB后組前組場(chǎng)鏡這種和像平面重合，或很靠近像平面的透鏡稱為場(chǎng)鏡。第六十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日?qǐng)鲧R的應(yīng)用第七十頁，共九十九頁，2022年，8月28日四、顯微鏡系統(tǒng)光束選擇的總結(jié)1、一般情況，孔徑光闌在顯微物鏡上；4、長(zhǎng)光路顯微鏡系統(tǒng)：利用場(chǎng)鏡達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接，減小光學(xué)零件尺寸。2、一次實(shí)像面處安放視場(chǎng)光闌；3、測(cè)長(zhǎng)顯微鏡，孔徑光闌在顯微物鏡焦平面上

——物方遠(yuǎn)心光路第七十一頁，共九十九頁，2022年，8月28日第五節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的景深同一位置不同景深的效果第七十二頁，共九十九頁，2022年，8月28日一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像1、平面上的空間像：空間點(diǎn)成像于一個(gè)像平面上。對(duì)準(zhǔn)平面景像平面共軛第七十三頁，共九十九頁，2022年，8月28日

以入瞳中心為投影中心，以各空間點(diǎn)的主光線為投影方向，向?qū)?zhǔn)平面投影，對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)在景象平面上的共軛點(diǎn)即為空間點(diǎn)的平面像?！锲矫嫔系目臻g像的獲得：★對(duì)準(zhǔn)平面外的空間點(diǎn)，在景象平面產(chǎn)生一個(gè)彌散斑。彌散斑的直徑與入瞳直徑、與景象平面的距離有關(guān)。或：在像空間以出瞳中心為投影中心，仍以各空間點(diǎn)的主光線為投影方向，各空間像點(diǎn)向景象平面投影，可得空間點(diǎn)的平面像。第七十四頁，共九十九頁，2022年，8月28日2、透視失真——

投影中心前后移動(dòng)，所得投影像與景物不成比例。

第七十五頁，共九十九頁，2022年，8月28日3、景像畸變

錐狀光束在景像平面上的投影隨光束軸線的傾角不同而變化,導(dǎo)致景象與景物不成比例的現(xiàn)象.球狀物體對(duì)應(yīng)的所有主線形成錐狀光束,其共軛光束亦為錐狀光束.顯然,不同軸線傾角的錐狀光束在景像平面上投影(或截面)不同.由光軸至邊緣,投影由圓形變成橢圓形,且橢偏度逐漸增大.第七十六頁，共九十九頁，2022年，8月28日

二、光學(xué)系統(tǒng)的景深★成像空間的景深：在景象平面上所獲得的成清晰像的物空間深度。

遠(yuǎn)景平面近景平面入瞳中心：物空間參數(shù)的起算原點(diǎn)出瞳中心：像空間參數(shù)的起算原點(diǎn)第七十七頁，共九十九頁，2022年，8月28日★對(duì)準(zhǔn)平面的彌散斑直徑：★景像平面的彌散斑直徑：★由相似三角形得：兩個(gè)因素：觀測(cè)距離、極限分辨角第七十八頁，共九十九頁，2022年，8月28日★正確透視距離：觀察距離滿足照片上各點(diǎn)對(duì)人眼睛的張角，與直接觀察空間時(shí)各對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)眼睛的張角相等。眼睛以下推導(dǎo)不考慮正負(fù)號(hào)以照相機(jī)為例，分析人眼看照片認(rèn)為是清晰圖像的情況：第七十九頁，共九十九頁，2022年，8月28日★對(duì)準(zhǔn)平面上對(duì)應(yīng)彌散斑的允許值：★遠(yuǎn)景、近景到對(duì)準(zhǔn)平面的距離：★遠(yuǎn)景、近景到入瞳的距離：★景像平面（照片）上彌散斑直徑的允許值第八十頁，共九十九頁，2022年，8月28日★總成像深度——景深★物方孔