應(yīng)用光學(xué) 華中科技大學(xué) 張學(xué)明 第五章

1、第五章第五章 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌光學(xué)系統(tǒng)中的光闌 51 光闌及其作用光闌及其作用 在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按其用途、要求，在成象范圍內(nèi)的各在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按其用途、要求，在成象范圍內(nèi)的各點(diǎn)以一定立體角的光束通過光學(xué)系統(tǒng)成象。這就是一個(gè)如何合理點(diǎn)以一定立體角的光束通過光學(xué)系統(tǒng)成象。這就是一個(gè)如何合理地限制光束的問題。地限制光束的問題。定義：定義：限制光束通過光學(xué)系統(tǒng)的光孔。限制光束通過光學(xué)系統(tǒng)的光孔。分類：分類：（按作用分）（按作用分） 孔徑光闌：限制軸上點(diǎn)成像光束的孔徑角。（有效光闌）孔徑光闌：限制軸上點(diǎn)成像光束的孔徑角。（有效光闌） 視場(chǎng)光闌：限制物面或像面上的物體成像范圍。視場(chǎng)光闌：限制物面

2、或像面上的物體成像范圍。 漸暈光闌：去掉成像質(zhì)量差的光束，改善軸外物點(diǎn)和遠(yuǎn)軸漸暈光闌：去掉成像質(zhì)量差的光束，改善軸外物點(diǎn)和遠(yuǎn)軸 光成像質(zhì)量。光成像質(zhì)量。組成：組成：透鏡等光學(xué)零件邊框或?qū)ｉT設(shè)置的帶孔金屬框。透鏡等光學(xué)零件邊框或?qū)ｉT設(shè)置的帶孔金屬框。 52 孔徑光闌孔徑光闌1. 作用：在光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)際限制軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角作用：在光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)際限制軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角U。2.圖示：圖示：孔徑光闌通過前面光組在光學(xué)系統(tǒng)的物空間所成的像稱為孔徑光闌通過前面光組在光學(xué)系統(tǒng)的物空間所成的像稱為入瞳入瞳?？讖焦怅@通過后面光組在光學(xué)系統(tǒng)的像空間所成的像稱為孔徑光闌通過后面光組在光學(xué)系統(tǒng)的像空間所成

3、的像稱為出瞳出瞳。3.確定孔徑光闌的方法：確定孔徑光闌的方法： 原則：原則：將光學(xué)系統(tǒng)中所有的光學(xué)零件的通光孔（鏡框）分別通將光學(xué)系統(tǒng)中所有的光學(xué)零件的通光孔（鏡框）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)物面中心張角最小的一個(gè)。其中對(duì)物面中心張角最小的一個(gè)。1）將所有光學(xué)元件的通光孔徑經(jīng)前方光組成像到物空間，并求出各個(gè)）將所有光學(xué)元件的通光孔徑經(jīng)前方光組成像到物空間，并求出各個(gè)光孔在物空間像的大小和位置。光孔在物空間像的大小和位置。a）規(guī)定光傳播方向從右向左，以光孔為物，與物點(diǎn)發(fā)出的光線反向。）規(guī)定光傳播

4、方向從右向左，以光孔為物，與物點(diǎn)發(fā)出的光線反向。b）所有孔或框?yàn)閷?shí)物。）所有孔或框?yàn)閷?shí)物。c）利用解析法求解像的位置和大小。）利用解析法求解像的位置和大小。2）物點(diǎn)在有限遠(yuǎn)時(shí)，各）物點(diǎn)在有限遠(yuǎn)時(shí)，各光孔像光孔像中，對(duì)軸上物點(diǎn)張角最小者，限制了軸中，對(duì)軸上物點(diǎn)張角最小者，限制了軸上點(diǎn)光束的孔徑角，即為入瞳。入瞳對(duì)應(yīng)的實(shí)際光孔即為孔徑光闌。上點(diǎn)光束的孔徑角，即為入瞳。入瞳對(duì)應(yīng)的實(shí)際光孔即為孔徑光闌。3）物點(diǎn)在無限遠(yuǎn)時(shí)，各）物點(diǎn)在無限遠(yuǎn)時(shí)，各光孔像光孔像中，直徑最小者即為入瞳。入瞳對(duì)應(yīng)的中，直徑最小者即為入瞳。入瞳對(duì)應(yīng)的實(shí)際光孔即為孔徑光闌。實(shí)際光孔即為孔徑光闌。例：有兩個(gè)薄透鏡例：有兩個(gè)薄透鏡L

5、L1 1和和L L2 2 ，焦距分別為，焦距分別為90mm和和30mm，孔，孔徑分別為徑分別為60mm和和40mm，相隔，相隔50mm，在兩透鏡之間，在兩透鏡之間，離離L L2 2為為20mm處放置一直徑為處放置一直徑為10mm的圓光闌，試對(duì)的圓光闌，試對(duì)L L1 1前前120mm處的軸上物點(diǎn)求孔闌、入瞳、出瞳的位置和大小。處的軸上物點(diǎn)求孔闌、入瞳、出瞳的位置和大小。兩正薄透鏡組兩正薄透鏡組L L1 1和和L L2 2的焦距分別為的焦距分別為100mm100mm和和50mm50mm，通光口，通光口徑分別為徑分別為60mm60mm和和30mm30mm，兩透鏡之間的間隔為，兩透鏡之間的間隔為50m

6、m50mm，在透鏡，在透鏡L L2 2之前之前30mm30mm處放置直徑為處放置直徑為40mm40mm的光闌，問的光闌，問1 1）當(dāng)物體在無窮遠(yuǎn)處時(shí)，孔徑光闌為哪個(gè)？）當(dāng)物體在無窮遠(yuǎn)處時(shí)，孔徑光闌為哪個(gè)？2 2）當(dāng)物體在）當(dāng)物體在L L1 1前方前方300mm300mm處時(shí)，孔徑光闌為哪個(gè)？處時(shí)，孔徑光闌為哪個(gè)？ 4.說明：說明：1）物體位置改變，原孔闌可能失去控制軸上點(diǎn)孔徑角的作用，要重復(fù)）物體位置改變，原孔闌可能失去控制軸上點(diǎn)孔徑角的作用，要重復(fù)上述三個(gè)步驟確定孔闌。上述三個(gè)步驟確定孔闌。2）一般來說，入瞳在物空間，孔闌在系統(tǒng)中，出瞳在像空間；）一般來說，入瞳在物空間，孔闌在系統(tǒng)中，出瞳在

7、像空間；但有時(shí)但有時(shí) 光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)光孔為孔闌，入瞳與孔闌重合；光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)光孔為孔闌，入瞳與孔闌重合； 光學(xué)系統(tǒng)最后一個(gè)光孔為孔闌，出瞳與孔闌重合；光學(xué)系統(tǒng)最后一個(gè)光孔為孔闌，出瞳與孔闌重合；3）入瞳為孔闌經(jīng)過前面光組在物空間的像，決定了系統(tǒng)軸上物點(diǎn)的物）入瞳為孔闌經(jīng)過前面光組在物空間的像，決定了系統(tǒng)軸上物點(diǎn)的物方孔徑角。出瞳為孔闌經(jīng)過后面光組在像空間的像，決定了系統(tǒng)軸上方孔徑角。出瞳為孔闌經(jīng)過后面光組在像空間的像，決定了系統(tǒng)軸上像點(diǎn)的像方孔徑角。像點(diǎn)的像方孔徑角。4）對(duì)于理想光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于理想光學(xué)系統(tǒng)，軸上和軸外物點(diǎn)的軸上和軸外物點(diǎn)的主光線主光線都過入瞳、孔闌、出都過入瞳、孔闌、出瞳中心

8、。瞳中心。主光線：主光線：通過入射光瞳中心的光線稱為主光線。通過入射光瞳中心的光線稱為主光線。 第二近軸光線：第二近軸光線：由物方視場(chǎng)邊緣發(fā)出通過入射光瞳中心的近軸光線由物方視場(chǎng)邊緣發(fā)出通過入射光瞳中心的近軸光線 。5）入瞳、孔闌、出瞳之間的相互共軛關(guān)系。）入瞳、孔闌、出瞳之間的相互共軛關(guān)系。6）光學(xué)特性：）光學(xué)特性：入射光瞳直徑入射光瞳直徑D D和整個(gè)系統(tǒng)焦距和整個(gè)系統(tǒng)焦距ff之比稱為該系統(tǒng)的相對(duì)孔徑之比稱為該系統(tǒng)的相對(duì)孔徑 。相對(duì)孔徑相對(duì)孔徑 （望遠(yuǎn)、照相系統(tǒng)）：（望遠(yuǎn)、照相系統(tǒng)）：fD數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑NANA（顯微系統(tǒng)）：（顯微系統(tǒng)）：當(dāng)物體在很近的距離時(shí)，常用物方孔徑角正弦和物空間介質(zhì)

9、折當(dāng)物體在很近的距離時(shí)，常用物方孔徑角正弦和物空間介質(zhì)折射率乘積來取代相對(duì)孔徑，稱為數(shù)值孔徑，即射率乘積來取代相對(duì)孔徑，稱為數(shù)值孔徑，即11sinUnNA 53 視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌1.作用：限制物、像面上的成像范圍。作用：限制物、像面上的成像范圍。2.視場(chǎng)表示方法：視場(chǎng)表示方法：物方線視場(chǎng)物方線視場(chǎng)2y像方線視場(chǎng)像方線視場(chǎng)2y長(zhǎng)度度量：長(zhǎng)度度量：角度度量：角度度量：物方視場(chǎng)角物方視場(chǎng)角2 像方線視場(chǎng)像方線視場(chǎng)2 視場(chǎng)光闌通過前面光組在光學(xué)系統(tǒng)的物空間所成的像稱為視場(chǎng)光闌通過前面光組在光學(xué)系統(tǒng)的物空間所成的像稱為入射窗入射窗。視場(chǎng)光闌通過后面光組在光學(xué)系統(tǒng)的像空間所成的像稱為視場(chǎng)光闌通過后面光組在

10、光學(xué)系統(tǒng)的像空間所成的像稱為出射窗出射窗。3.確定視場(chǎng)光闌的方法：確定視場(chǎng)光闌的方法：討論條件：討論條件： 孔闌、入瞳、出瞳均為無窮?。ㄌ厥馇闆r），軸上孔闌、入瞳、出瞳均為無窮?。ㄌ厥馇闆r），軸上軸外物點(diǎn)均只有一條主光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像。軸外物點(diǎn)均只有一條主光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像。1）首先用尋找入瞳、孔闌的方法尋找到入瞳、孔闌。）首先用尋找入瞳、孔闌的方法尋找到入瞳、孔闌。2）將所有除孔闌外的光孔經(jīng)其前方光組成像到物空間，求出每個(gè)光孔）將所有除孔闌外的光孔經(jīng)其前方光組成像到物空間，求出每個(gè)光孔像的位置和大小。像的位置和大小。3）各）各光孔像光孔像中，對(duì)入瞳中心張角最小者，像本身為入射窗，像對(duì)應(yīng)的

11、中，對(duì)入瞳中心張角最小者，像本身為入射窗，像對(duì)應(yīng)的實(shí)際光孔即為視闌。視闌經(jīng)過后方光組成在像空間的像即為出射窗。實(shí)際光孔即為視闌。視闌經(jīng)過后方光組成在像空間的像即為出射窗。4.說明：說明：1）孔闌位置變化，入瞳、出瞳位置也變化，原視闌可能失去限制物象）孔闌位置變化，入瞳、出瞳位置也變化，原視闌可能失去限制物象方視場(chǎng)范圍的作用，要重新確定視闌。方視場(chǎng)范圍的作用，要重新確定視闌。2）入瞳為無限小時(shí)，視場(chǎng)范圍由入窗邊緣和入瞳中心連線決定。入窗）入瞳為無限小時(shí)，視場(chǎng)范圍由入窗邊緣和入瞳中心連線決定。入窗限制物方物面上的成像范圍，視闌是實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中限制物面成像范限制物方物面上的成像范圍，視闌是實(shí)際光學(xué)系

12、統(tǒng)中限制物面成像范圍的實(shí)際光孔，出窗限制像方像面范圍。圍的實(shí)際光孔，出窗限制像方像面范圍。3）當(dāng)物體位于無限遠(yuǎn)時(shí)，視闌必須設(shè)置在像平面（即后焦面）上。）當(dāng)物體位于無限遠(yuǎn)時(shí)，視闌必須設(shè)置在像平面（即后焦面）上。4）若視闌為長(zhǎng)方形或正方形，其線視場(chǎng)按對(duì)角線計(jì)算。）若視闌為長(zhǎng)方形或正方形，其線視場(chǎng)按對(duì)角線計(jì)算。5）入射窗、出射窗、視闌之間的相互共軛關(guān)系。）入射窗、出射窗、視闌之間的相互共軛關(guān)系。例：有一光學(xué)系統(tǒng)，透鏡例：有一光學(xué)系統(tǒng)，透鏡O O1 1、O O2 2的口徑的口徑D D1 1=D=D2 2=50mm=50mm，焦，焦距距f f1 1= f= f2 2=150mm=150mm，兩透鏡間隔為

13、，兩透鏡間隔為300mm300mm，并在中間置，并在中間置一光孔一光孔O O3 3，口徑，口徑D D3 3=20mm=20mm，透鏡，透鏡O O2 2右側(cè)右側(cè)150mm150mm處再置一光處再置一光孔孔O O4 4，口徑，口徑D D4 4=40mm=40mm，平面物體處于透鏡，平面物體處于透鏡O O1 1左側(cè)左側(cè)150mm150mm處。處。求該系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳、出瞳、視場(chǎng)光闌、入窗、求該系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳、出瞳、視場(chǎng)光闌、入窗、出窗的位置和大小。出窗的位置和大小。 54 漸暈光闌漸暈光闌 軸外光束被攔截的現(xiàn)象稱為軸外光束被攔截的現(xiàn)象稱為“漸暈漸暈”，產(chǎn)生漸暈的光闌稱為，產(chǎn)生漸暈的光闌稱為

14、“漸暈光闌漸暈光闌”。漸暈光闌多是透鏡框。漸暈光闌多是透鏡框。作用：提高作用：提高軸外點(diǎn)成像質(zhì)量，減小光學(xué)零件尺寸。軸外點(diǎn)成像質(zhì)量，減小光學(xué)零件尺寸。2.圖示：圖示： 在物面上的在物面上的整個(gè)成像范圍內(nèi)，整個(gè)成像范圍內(nèi)，隨著成像光束的隨著成像光束的不同，可分為三不同，可分為三個(gè)區(qū)域。個(gè)區(qū)域。一、入射窗與物平面不重合產(chǎn)生漸暈一、入射窗與物平面不重合產(chǎn)生漸暈1.實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，入瞳、孔闌、出瞳為有限大，不為無窮小實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，入瞳、孔闌、出瞳為有限大，不為無窮小時(shí)，有可能產(chǎn)生漸暈。時(shí)，有可能產(chǎn)生漸暈。1）以以AB1為半徑的圓形區(qū)域：為半徑的圓形區(qū)域：B1 1點(diǎn)是由入射光瞳的下邊緣點(diǎn)是由入射光瞳的

15、下邊緣P2與入射與入射窗的下邊緣窗的下邊緣M2的連線與物平面的交點(diǎn)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)每個(gè)點(diǎn)均以充的連線與物平面的交點(diǎn)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)每個(gè)點(diǎn)均以充滿入射光瞳的全部光束成象。滿入射光瞳的全部光束成象。2）以以B1B2繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的環(huán)形區(qū)域：繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的環(huán)形區(qū)域：B2點(diǎn)是由入射光瞳中點(diǎn)是由入射光瞳中心心P和入射窗的下邊緣和入射窗的下邊緣M2的連線與物平面相交確定的。在此區(qū)域內(nèi)，的連線與物平面相交確定的。在此區(qū)域內(nèi)，已不能使所有點(diǎn)以充滿入射光瞳的光束通過光學(xué)系統(tǒng)成象，這就是已不能使所有點(diǎn)以充滿入射光瞳的光束通過光學(xué)系統(tǒng)成象，這就是軸外點(diǎn)的漸暈。軸外點(diǎn)的漸暈。用漸暈系數(shù)描述光束漸暈的程度：用

16、漸暈系數(shù)描述光束漸暈的程度：線漸暈系數(shù)：線漸暈系數(shù)：幾何（面）漸幾何（面）漸暈系數(shù)：暈系數(shù)：DDkpAAAk斜光束在入射光瞳平面上垂直于光軸方向的寬度。斜光束在入射光瞳平面上垂直于光軸方向的寬度。 斜光束在入射光瞳平面上垂直于光軸方向的截面積。斜光束在入射光瞳平面上垂直于光軸方向的截面積。 由由B1到到B2點(diǎn)，線漸暈系數(shù)由點(diǎn)，線漸暈系數(shù)由1降到降到0.5。3 3）以以B2B3繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所得到的環(huán)形區(qū)域：繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所得到的環(huán)形區(qū)域：點(diǎn)點(diǎn)B3 3是由入射光瞳的上是由入射光瞳的上邊緣邊緣P1 1和入射窗的下邊緣的連線和物平面相交確定的。在此區(qū)域內(nèi)各和入射窗的下邊緣的連線和物平面相交確定的。在

17、此區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的光束漸暈更為嚴(yán)重，由點(diǎn)的光束漸暈更為嚴(yán)重，由B2點(diǎn)到點(diǎn)到B3點(diǎn)，點(diǎn)，線漸暈系數(shù)由線漸暈系數(shù)由0.5降到降到0。3.說明：說明：1）軸上點(diǎn)均能以充滿入瞳的全光束成像。）軸上點(diǎn)均能以充滿入瞳的全光束成像。2）入瞳為無窮小時(shí)，成像范圍由入瞳中心和入窗邊緣連線決定。）入瞳為無窮小時(shí)，成像范圍由入瞳中心和入窗邊緣連線決定。3）入瞳為有限大小時(shí)，成像范圍由入瞳邊緣和入窗邊緣連線決定。）入瞳為有限大小時(shí)，成像范圍由入瞳邊緣和入窗邊緣連線決定。4）軸外點(diǎn)從某一視場(chǎng)范圍開始，通過光學(xué)系統(tǒng)的成像光束要比軸）軸外點(diǎn)從某一視場(chǎng)范圍開始，通過光學(xué)系統(tǒng)的成像光束要比軸上光束少，并逐漸遞減，直至光照度為零。上

18、光束少，并逐漸遞減，直至光照度為零。4.消除漸暈的條件：消除漸暈的條件：（必要條件）（必要條件）qpqBB231 由上式可知，欲使?jié)u暈區(qū)由上式可知，欲使?jié)u暈區(qū)B1B3為為零，需使零，需使p=q，即入射窗和物平面重，即入射窗和物平面重合，出射窗和象平面重合。合，出射窗和象平面重合。 在有的光學(xué)系統(tǒng)中，不存在實(shí)像平面，視場(chǎng)光闌無法與像在有的光學(xué)系統(tǒng)中，不存在實(shí)像平面，視場(chǎng)光闌無法與像平面重合，這種系統(tǒng)的視場(chǎng)邊緣存在一個(gè)由亮到暗的過渡區(qū)域，平面重合，這種系統(tǒng)的視場(chǎng)邊緣存在一個(gè)由亮到暗的過渡區(qū)域，沒有清晰的視場(chǎng)邊界。沒有清晰的視場(chǎng)邊界。 當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)中透鏡較多，且孔徑都不大時(shí)，雖然視場(chǎng)光闌當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)中透

19、鏡較多，且孔徑都不大時(shí)，雖然視場(chǎng)光闌不起攔光作用，但其它透鏡框仍可能攔光而造成漸暈。不起攔光作用，但其它透鏡框仍可能攔光而造成漸暈。二、其他透鏡框產(chǎn)生的漸暈二、其他透鏡框產(chǎn)生的漸暈 55 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.對(duì)準(zhǔn)面為景象面在物空間的共軛面。對(duì)準(zhǔn)面為景象面在物空間的共軛面。2.以入瞳中心為透視中心，將空間物點(diǎn)沿主光線方向向?qū)?zhǔn)平面上以入瞳中心為透視中心，將空間物點(diǎn)沿主光線方向向?qū)?zhǔn)平面上投影，投影點(diǎn)在景象面上的共軛點(diǎn)即為空間點(diǎn)的平面像。投影，投影點(diǎn)在景象面上的共軛點(diǎn)即為空間點(diǎn)的平面像。3.對(duì)準(zhǔn)面和景象面上的點(diǎn)不算真正意義上的幾何點(diǎn)而為斑點(diǎn)。對(duì)準(zhǔn)

20、面和景象面上的點(diǎn)不算真正意義上的幾何點(diǎn)而為斑點(diǎn)。二、景深性質(zhì)及計(jì)算二、景深性質(zhì)及計(jì)算1. 景深：景象平面上獲得清晰象的物空間深度范圍。景深：景象平面上獲得清晰象的物空間深度范圍。1 1：遠(yuǎn)景深；：遠(yuǎn)景深； 2 2：近景深；：近景深； 1 12 2：景：景深深 2221112,2pppzpppz221122,22zaappzaapp2. 景深的計(jì)算：景深的計(jì)算：222211112,2zapzppzapzpppappap2,2222122222144paap3. 正確透視條件：（正確透視距離下看照片）正確透視條件：（正確透視距離下看照片）1）像方：景象平面上的斑點(diǎn)對(duì)人眼張角不超過人眼極限分辨角）像

21、方：景象平面上的斑點(diǎn)對(duì)人眼張角不超過人眼極限分辨角, 取取1122； 2）物方：對(duì)準(zhǔn)面上的斑點(diǎn)對(duì)入瞳中心張角不超過人眼極限分辨角）物方：對(duì)準(zhǔn)面上的斑點(diǎn)對(duì)入瞳中心張角不超過人眼極限分辨角 ，Z1=Z2=p ；3）若）若 ，對(duì)準(zhǔn)平面以后的整個(gè)空間都能在景象平面上成清晰象對(duì)準(zhǔn)平面以后的整個(gè)空間都能在景象平面上成清晰象 102p2p22222pppppp4）若調(diào)焦至無窮遠(yuǎn)，即）若調(diào)焦至無窮遠(yuǎn)，即p22222pappp5）說明：）說明：a）在正確透視距離下觀察，景深與焦距無關(guān)；）在正確透視距離下觀察，景深與焦距無關(guān)； b）遠(yuǎn)景深）遠(yuǎn)景深1 1大于近景深大于近景深2 2 ； c）入瞳直徑）入瞳直徑2a越小

22、，景深越大；越小，景深越大； 4. Z被規(guī)定不能超過某一數(shù)值。被規(guī)定不能超過某一數(shù)值。用景象平面上共軛彌散斑大小用景象平面上共軛彌散斑大小Z取代上面中的取代上面中的Z，有，有Z ZZpf aZp221Zpf aZp222Zpf afapp221Zpf afapp2222222244ZpfaZpf ad）P越大，即拍攝距離越大，景深越大；越大，即拍攝距離越大，景深越大； 景深隨光圈數(shù)的增加而增加，隨焦距的增大而減小。景深隨光圈數(shù)的增加而增加，隨焦距的增大而減小。光圈數(shù)：光圈數(shù)：DfF容許的光斑直徑容許的光斑直徑Z越大，景深越大。越大，景深越大。說明：說明：例：設(shè)有一照相物鏡，例：設(shè)有一照相物鏡，

23、f=50mm=50mm，2a=12.5mm2a=12.5mm，規(guī)定，規(guī)定Z=0.05mm=0.05mm。對(duì)下列情況分別求近景、遠(yuǎn)景位置及景深。對(duì)下列情況分別求近景、遠(yuǎn)景位置及景深。1 1）遠(yuǎn)景位于無窮遠(yuǎn)；）遠(yuǎn)景位于無窮遠(yuǎn)；2 2）調(diào)焦至無窮遠(yuǎn)；）調(diào)焦至無窮遠(yuǎn)；3 3）調(diào)焦使得）調(diào)焦使得P=5mP=5m。三、景深與焦深三、景深與焦深底片平面前后成像清晰的范圍，稱為焦深。底片平面前后成像清晰的范圍，稱為焦深。 56 遠(yuǎn)心光路遠(yuǎn)心光路一、作用一、作用 用遠(yuǎn)心光路來提高測(cè)量精度。（投影儀物鏡、測(cè)量顯微鏡、用遠(yuǎn)心光路來提高測(cè)量精度。（投影儀物鏡、測(cè)量顯微鏡、大地測(cè)量?jī)x等）大地測(cè)量?jī)x等）二、物方遠(yuǎn)心光路二

24、、物方遠(yuǎn)心光路1. 概念：概念： 測(cè)量顯微鏡中，為了消除像平面位置的放置誤差而引起的測(cè)量測(cè)量顯微鏡中，為了消除像平面位置的放置誤差而引起的測(cè)量誤差，在物鏡的像方焦平面上加入一個(gè)光闌作為孔徑光闌，入瞳則誤差，在物鏡的像方焦平面上加入一個(gè)光闌作為孔徑光闌，入瞳則位于物方無窮遠(yuǎn)，稱為位于物方無窮遠(yuǎn)，稱為“物方遠(yuǎn)心光路物方遠(yuǎn)心光路”。2. 應(yīng)用：（放大率一定，求被測(cè)物長(zhǎng)度）應(yīng)用：（放大率一定，求被測(cè)物長(zhǎng)度）工具顯微鏡中（工具顯微鏡中（ 準(zhǔn)確）被測(cè)物的像與刻度尺相比較，可測(cè)物之長(zhǎng)度。準(zhǔn)確）被測(cè)物的像與刻度尺相比較，可測(cè)物之長(zhǎng)度。物體不論處于何位物體不論處于何位置，發(fā)出的主光線置，發(fā)出的主光線都不隨物體位

25、置的都不隨物體位置的移動(dòng)而變化；讀出移動(dòng)而變化；讀出刻尺面上光斑的中刻尺面上光斑的中心示值，即可求出心示值，即可求出準(zhǔn)確的象高。準(zhǔn)確的象高。三、三、 象方遠(yuǎn)心光路象方遠(yuǎn)心光路1. 概念：概念： 某些大地測(cè)量?jī)x器或投影儀器中，為了消除像平面和標(biāo)尺分劃刻某些大地測(cè)量?jī)x器或投影儀器中，為了消除像平面和標(biāo)尺分劃刻線面不重合而引起的測(cè)量誤差，在物鏡的物方焦平面上加入一個(gè)光線面不重合而引起的測(cè)量誤差，在物鏡的物方焦平面上加入一個(gè)光闌作為孔徑光闌，出瞳則位于像方無窮遠(yuǎn)，稱為闌作為孔徑光闌，出瞳則位于像方無窮遠(yuǎn)，稱為“像方遠(yuǎn)心光路像方遠(yuǎn)心光路”。2. 應(yīng)用：應(yīng)用：長(zhǎng)度已知，不同放大率位置求出儀器到標(biāo)尺距離。長(zhǎng)度已知，不同放大率位置求出儀器到標(biāo)尺距離。 58 幾種典型系統(tǒng)的光