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1、工程光学第四章光阑2022/10/81第1页，共51页，编辑于2022年，星期六光学系统的孔径光阑、入瞳和出瞳光学系统的孔径光阑、入瞳和出瞳 2景深和焦深景深和焦深 4概述概述 3 1光学系统的视场光阑和入射窗、出射窗光学系统的视场光阑和入射窗、出射窗3 33 5远心光路远心光路2022/10/82第2页，共51页，编辑于2022年，星期六光阑的定义：夹持光学零件的金属框（透镜框、棱镜框）限夹持光学零件的金属框（透镜框、棱镜框）限制了成像光束的大小，制了成像光束的大小，光学系统中这种限制成光学系统中这种限制成像光束的光孔称为像光束的光孔称为光阑光阑光阑光阑。若光孔的大小是可变化的，这种光阑称为
2、若光孔的大小是可变化的，这种光阑称为“可可可可变光阑变光阑变光阑变光阑”。若光孔的大小是不变的，这种光阑称为若光孔的大小是不变的，这种光阑称为“不不可变光阑可变光阑可变光阑可变光阑”。4-1 4-1 概概述述2022/10/83第3页，共51页，编辑于2022年，星期六以普通照相机来说明光阑以普通照相机来说明光阑可变光阑可变光阑底片底片2022/10/84第4页，共51页，编辑于2022年，星期六光阑在光学系统中的作用：1.1.决定像面的照度。（决定像面的照度。（孔孔径径光光阑阑）2.2.决定系统的视场。（决定系统的视场。（视场视场光光阑阑）3.3.限制光束中偏离理想位置的一些光线，限制光束中
3、偏离理想位置的一些光线，用以改善系统的成像质量。用以改善系统的成像质量。（渐晕渐晕光光阑阑）4.4.拦截系统中有害的杂散光。（拦截系统中有害的杂散光。（消消杂杂光光光光阑阑）2022/10/85第5页，共51页，编辑于2022年，星期六 4-2 孔径光阑、入瞳、出瞳孔径光阑、入瞳、出瞳一、孔径光阑一、孔径光阑：光学系统中用于限制成像光束大小的光阑称为光学系统中用于限制成像光束大小的光阑称为孔径光阑孔径光阑，如，如照相机中的可调光圈就是该系统的孔径光阑。照相机中的可调光圈就是该系统的孔径光阑。在光学系统中，描述成像光束大小的参量称为在光学系统中，描述成像光束大小的参量称为孔径孔径，系统对近，系统
4、对近距离物体成像时，其孔径大小用孔径角距离物体成像时，其孔径大小用孔径角U U表示，对无限远物表示，对无限远物体成像时，孔径大小用孔径高度体成像时，孔径大小用孔径高度h h表示，如图表示，如图4-14-1所示。所示。2022/10/86第6页，共51页，编辑于2022年，星期六二、光束限制的共轭原则所谓光束限制共轭原则是指，当一条光线被其所在介质空间所谓光束限制共轭原则是指，当一条光线被其所在介质空间的某一元器件的口径所限制，则该光线的共轭光线也将被器的某一元器件的口径所限制，则该光线的共轭光线也将被器件共轭像的口径所限制，如图件共轭像的口径所限制，如图4-24-2。一个器件对光束的限制状况可
5、以在任一个介质空间进行判断，但是，一个器件对光束的限制状况可以在任一个介质空间进行判断，但是，出于可比性，通常将所有器件都成像在同一介质空间来对光束限制的出于可比性，通常将所有器件都成像在同一介质空间来对光束限制的状况作比较。状况作比较。AAIIII图图4-22022/10/87第7页，共51页，编辑于2022年，星期六三、孔径光阑的判断三、孔径光阑的判断在在共共轴轴光光学学系系统统中中，各各光光学学元元器器件件按按其其设设计计的的组组合合顺顺序序依依次次排排列列，成成像像光光束束在在经经过过各各个个元元器器件件时时，由由于于每每个个器器件件的的通通光光口口径径大大小小和和位位置置不不同同，对
6、对轴轴上上物物点点允允许许通通过过的的光光束束大大小小也也不不同同。找找出出其其中中允允许许通通过过光光束束最最小小的元器件，便是孔径光阑，如图的元器件，便是孔径光阑，如图4-34-3所示所示 。物物A.S.L像像图图4-32022/10/88第8页，共51页，编辑于2022年，星期六孔径光阑的判断孔径光阑的判断具体判断方法是：具体判断方法是：1 1首首先先求求出出所所有有的的通通光光元元件件在在系系统统物物方方的的共共轭轭“像像”。即即对对每每一一器器件件从从右右到到左左，由由像像空空间间对对其其左左方方的的所所有有成成像像元元件件进进行行成成像像，得得到到所所有器件在物方空间的共轭有器件在
7、物方空间的共轭“像像”。2 2在在物物空空间间确确定定各各器器件件允允许许通通过过光光束束的的最最大大孔孔径径角角（当当物物在在无无限限远远时时，确确定定所所允允许许通通过过光光束束的的最最大大高高度度）。即即由由给给定定的的轴轴上上物物点点以以不不同同的的孔孔径径角角去去连连接接各各个个元元件件在在物物方方的的共共轭轭“像像”边边缘缘，这这些些孔孔径径角角代代表表了了各器件对轴上物点限制的最大光束；各器件对轴上物点限制的最大光束；3 3比比较较出出其其中中孔孔径径角角为为最最小小（物物在在无无限限远远时时为为孔孔径径高高度度最最小小）所对应的器件，该元件就是系统的孔径光阑。所对应的器件，该元
8、件就是系统的孔径光阑。2022/10/89第9页，共51页，编辑于2022年，星期六孔径光阑的判断孔径光阑的判断例例4-1：如图：如图4-4a所示，所示，D1为一透镜，为一透镜，D2为一光为一光孔，用作图法判断何者为孔径光阑。孔，用作图法判断何者为孔径光阑。解：解：将将D1、D2在物方求在物方求“像像”。由于。由于D1前面前面无成像透镜，它在物方的共轭像无成像透镜，它在物方的共轭像D1就是其就是其本身，本身，D2对对D1成像于成像于D2（其作图法可参（其作图法可参照理想光学系统由像求物的作图方法），如图照理想光学系统由像求物的作图方法），如图4-4b所示。由物点所示。由物点A连接连接D1、D2
9、的边缘，的边缘，张角分别为张角分别为U1、U2，比较得出，比较得出U2U1，所，所以以D2为孔径光阑。该系统的最大孔径为为孔径光阑。该系统的最大孔径为U2。AD1FFD2AU1FU221DDD2F图图4-4(a)(b)图图4-4 2022/10/810第10页，共51页，编辑于2022年，星期六孔径光阑的判断孔径光阑的判断应当指出，光学系统的孔径光阑只是对确定的物体位置而言的，如果物体位置发生变化，原来孔径光阑有可能失去限制作用而被其它器件所代替，孔径光阑的所属将发生变化。如例题4-1中，当物体移至无限远，这时轴上物点发出的平行光束中，D1允许通过的孔径高度最小，因此，此时D1成为孔径光阑。2
10、022/10/811第11页，共51页，编辑于2022年，星期六例例2 2：如图：如图4-5a4-5a所示，所示，L L1 1，L L2 2是两个直径相等的是两个直径相等的正薄透镜，正薄透镜，A A为物点，为物点，P P是光孔，已知透镜的焦是光孔，已知透镜的焦距距 ，物距孔径光阑的判断孔径光阑的判断间距间距，直径，直径，求此系统的孔径光阑，求此系统的孔径光阑。D =2=6=6A100D1P401LPD2202L图图4-5a2022/10/812第12页，共51页，编辑于2022年，星期六解解 求出所有器件在物空间的像。为此将整个系统翻求出所有器件在物空间的像。为此将整个系统翻转转180180，
11、首先，光孔，首先，光孔P P经透镜经透镜L1L1成像：成像：孔径光阑的判断孔径光阑的判断，得：，得：（表示直径大小可不考虑符号）（表示直径大小可不考虑符号）再将透镜再将透镜L L2 2对透镜对透镜L L1 1成像：成像：，得：，得：，得：，得：，得：，得：透镜透镜L1L1本身处在物空间，不必成像。将上述所有成像结果再本身处在物空间，不必成像。将上述所有成像结果再转回转回180180，得到图，得到图4-5b4-5b。2022/10/813第13页，共51页，编辑于2022年，星期六孔径光阑的判断孔径光阑的判断由物点由物点A A像所有物空间的器件像边缘作连线，比较边缘光像所有物空间的器件像边缘作连
12、线，比较边缘光线的角度。线的角度。比较以上三个孔径角，有比较以上三个孔径角，有所以得出光孔所以得出光孔P为孔径光阑。为孔径光阑。D=3A2PD =2P2LD =2D1=6P40D2=620(L)11LP2L图图4-5b2022/10/814第14页，共51页，编辑于2022年，星期六四、入射光瞳和出射光瞳四、入射光瞳和出射光瞳 要找到孔径光阑，首先应使所有的光孔处于同一要找到孔径光阑，首先应使所有的光孔处于同一空间空间。即 所有光孔投射到第一光孔的物空间，对轴上物点A张角最小的光孔“像”所共轭的光孔为孔径光阑,该光孔“像”称入射光瞳。.或所有光孔投射到最后一个光孔的像空间，对轴上像点A张角最小
13、的光孔“像”所共轭的光孔为孔径光阑,该光孔“像”称为出射光瞳。2022/10/815第15页，共51页，编辑于2022年，星期六QQQ2A-UP1PP2入射光瞳入射光瞳孔径光阑孔径光阑L1L2 2L2BACK2022/10/816第16页，共51页，编辑于2022年，星期六将光学系统中所有光学元件的通光孔将光学系统中所有光学元件的通光孔分别通过其前面的光学元件成像到整分别通过其前面的光学元件成像到整个系统的个系统的物空间物空间去，系统的入射光瞳去，系统的入射光瞳必然是其中对物面中心的必然是其中对物面中心的张角为最小张角为最小的一个的一个。2022/10/817第17页，共51页，编辑于2022
14、年，星期六PL1AU孔径光阑孔径光阑QQ2QL2P P 出射光瞳出射光瞳L12022/10/818第18页，共51页，编辑于2022年，星期六将光学系统中所有光学元件的通光孔将光学系统中所有光学元件的通光孔分别通过其后面的光学元件成像到整分别通过其后面的光学元件成像到整个系统的个系统的像空间像空间去，系统的出射光瞳必去，系统的出射光瞳必然是其中对像面中心的然是其中对像面中心的张角为最小张角为最小的一的一个个。2022/10/819第19页，共51页，编辑于2022年，星期六 入瞳入瞳、出瞳与孔径光阑的共轭关系出瞳与孔径光阑的共轭关系2.2.入射光瞳与孔径光阑对其前面的光学系统而言就是共轭关入射
15、光瞳与孔径光阑对其前面的光学系统而言就是共轭关系；系；3.3.出射光瞳与孔径光阑对其后面的光学系统而言是共出射光瞳与孔径光阑对其后面的光学系统而言是共轭关系；轭关系；1.1.入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳是入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳是物面上各点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔物面上各点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔出射的共同出口。出射的共同出口。4.4.入瞳入瞳与与出瞳出瞳对对整整个个光光学学系系统统是是共共轭轭的的。2022/10/820第20页，共51页，编辑于2022年，星期六 一般指由一般指由轴外物点外物点发出出通过入射光瞳中心的光
16、线通过入射光瞳中心的光线称为称为主光线主光线由于共轭关系，主光线也必然通过孔径光阑中由于共轭关系，主光线也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。心和出瞳中心。主光线是各个物点发出的成像光束的光束主光线是各个物点发出的成像光束的光束轴线。轴线。五、主光线的概念五、主光线的概念2022/10/821第21页，共51页，编辑于2022年，星期六六、孔径角的概念：由轴上物点A向入射光瞳的边缘所引直线的张角，这个张角称物方孔径角。一般用2U表示。由轴上像点A向出射光瞳边缘所引的张角，这个张角称像方孔径角。一般用2U 表示。它不但决定了它不但决定了像面的照度像面的照度，而且还决定了，而且还决定了光学系统光学系统
17、分辨能力分辨能力 NEXT102022/10/822第22页，共51页，编辑于2022年，星期六对于不同类型的光学系统，有不同的表示方法来表征这种孔对于不同类型的光学系统，有不同的表示方法来表征这种孔径角相应的性能参数径角相应的性能参数 显微系统和投影系统的物镜常用显微系统和投影系统的物镜常用nsinsinU Umaxmax表示，被称之为表示，被称之为数值孔径数值孔径，用，用NANA表示，即表示，即 n n 物方空间的介质折射率。物方空间的介质折射率。物方孔径角物方孔径角U Umaxmax越大，其越大，其数值孔径数值孔径也越大也越大 进进入系入系统统的光能越多，理的光能越多，理论论分辨本分辨本
18、领领越高越高2022/10/823第23页，共51页，编辑于2022年，星期六望远系统和摄影系统常用望远系统和摄影系统常用相对孔径相对孔径A来表示来表示 D 入瞳直入瞳直径径 f物物镜镜焦距焦距 相相对对孔孔径径A越大，表明能越大，表明能进进入系入系统统的光能也越多的光能也越多而照相机，而照相机，则则常用另一常用另一个术语个术语光光阑阑指指数数，用，用F来来表示，表示，它它是相是相对对孔孔径径的倒的倒数数，即，即F俗称俗称光圈光圈，相对孔径越大时，光圈数值愈小，相对孔径越大时，光圈数值愈小。2022/10/824第24页，共51页，编辑于2022年，星期六必须注意：光学系统的孔径光阑只是对一定
19、位置的物光学系统的孔径光阑只是对一定位置的物体而言的体而言的如果物体位置发生变化，原来限制光束的孔径光阑将会如果物体位置发生变化，原来限制光束的孔径光阑将会失去限制光束的作用，光束会被其他光孔所限制。失去限制光束的作用，光束会被其他光孔所限制。对于对于无限远的物体无限远的物体，光学系统的所有光孔被其前面的光，光学系统的所有光孔被其前面的光学零件在物空间所成的像中，直径最小的一个光孔像就学零件在物空间所成的像中，直径最小的一个光孔像就是系统的入瞳。是系统的入瞳。2022/10/825第25页，共51页，编辑于2022年，星期六4-3 视场光阑视场光阑 入射窗入射窗 出射窗出射窗 光学系统的成像范
20、围是有限的。如光学系统的成像范围是有限的。如:照相机中底片框限制了被成像范围的大小照相机中底片框限制了被成像范围的大小 工具显微镜中分划板的直径决定成像物体的工具显微镜中分划板的直径决定成像物体的大小大小一、视场光阑一、视场光阑定义定义：2022/10/826第26页，共51页，编辑于2022年，星期六定义：限制成像范围大小的光阑称为视场光阑。描述成像范围大小的参量称为视场，近距离物体成像的视场一般用物体的高度y表示，无限远物体成像的视场用视场角 表示。一视场光阑一视场光阑图图4-92022/10/827第27页，共51页，编辑于2022年，星期六光学系统的视场光阑对成像的范围（或称视场大小）
21、光学系统的视场光阑对成像的范围（或称视场大小）起限制作用。一般情况下，视场光阑多设在像面或物起限制作用。一般情况下，视场光阑多设在像面或物面上，有时也设在系统成像过程中的某个中间实像面面上，有时也设在系统成像过程中的某个中间实像面上，如图上，如图4-104-10所示，这样，物或像的大小直接被限制在所示，这样，物或像的大小直接被限制在视场光阑的口径内，口径以外的部分将被拦去而不能成视场光阑的口径内，口径以外的部分将被拦去而不能成像。像。视场光阑视场光阑AyB孔径光阑孔径光阑孔径光阑孔径光阑w wFy视场光阑视场光阑视场光阑视场光阑a 视场光阑设在像面视场光阑设在像面b视场光阑设在物面视场光阑设在
22、物面c视场光阑设在中间像面视场光阑设在中间像面 图图5-10图图4-102022/10/828第28页，共51页，编辑于2022年，星期六二、入射窗二、入射窗 出射窗出射窗与孔径光阑类似，视场光阑被其前面的光组在整个与孔径光阑类似，视场光阑被其前面的光组在整个系统的物空间所成的像称为系统的物空间所成的像称为入射窗（简称入窗）入射窗（简称入窗）。视场光阑被其后面的光组在整个系统的像空间所成的视场光阑被其后面的光组在整个系统的像空间所成的像称为像称为出射窗（简称出窗）出射窗（简称出窗）2022/10/829第29页，共51页，编辑于2022年，星期六如果孔径光阑或入射光瞳都如果孔径光阑或入射光瞳都
23、非常小非常小时，只有沿主光线的一时，只有沿主光线的一束无限细光束能通过光学系统束无限细光束能通过光学系统 孔径光阑孔径光阑AL1L2BC出射光瞳出射光瞳入射窗入射窗PQP入射光瞳入射光瞳AB视视场场光光阑阑（出出射射窗窗）2022/10/830第30页，共51页，编辑于2022年，星期六把孔径光阑以外的所有光孔通过其前面的把孔径光阑以外的所有光孔通过其前面的光组成像，则在这些像中光组成像，则在这些像中入射窗对入瞳中入射窗对入瞳中心的张角为最小心的张角为最小。入射窗限制着入射窗限制着物空间物空间的成像范围的成像范围2022/10/831第31页，共51页，编辑于2022年，星期六把除孔径光阑外的
24、所有光孔通过其后面的光组在把除孔径光阑外的所有光孔通过其后面的光组在整个系统的像空间成像时，整个系统的像空间成像时，出射窗对出射光瞳出射窗对出射光瞳中心的张角为最小中心的张角为最小。出射窗限制了出射窗限制了像方视场范围像方视场范围入射窗和出射窗共轭入射窗和出射窗共轭。入射窗、视场光阑对位入射窗、视场光阑对位于其前面的光学系统共轭；出射窗、视场光于其前面的光学系统共轭；出射窗、视场光阑对位于其后面的光学系统共轭；阑对位于其后面的光学系统共轭；2022/10/832第32页，共51页，编辑于2022年，星期六三、三、视场角角的概念：的概念：把把入瞳中心对入射窗的张角，称为物方视场角。入瞳中心对入射
25、窗的张角，称为物方视场角。以以2表示。表示。出瞳中心对出射窗的张角，称为像方视场角，出瞳中心对出射窗的张角，称为像方视场角，以以2 表示。表示。需要注意：需要注意：视场光阑是对一定位置的孔径光阑而言的。视场光阑是对一定位置的孔径光阑而言的。2022/10/833第33页，共51页，编辑于2022年，星期六光学系光学系统的的视场大小用两种方法表示大小用两种方法表示线视场线视场：对对近距离成像的光近距离成像的光组组，常用能看到，常用能看到的物平面直的物平面直径来径来表示表示 视场视场角：角：对远对远距离或无限距离或无限远远物体成像的光物体成像的光组组，常用角度常用角度来来表示其表示其视场视场的大小
26、的大小这这就是前面就是前面谈谈到到过过的的物方物方视场视场角角22和和像方像方视视场场角角22。2022/10/834第34页，共51页，编辑于2022年，星期六常见实例摄影系统摄影系统：像面的大小决定视场角：像面的大小决定视场角2W2W的大小的大小 望远镜望远镜：中间实像面上分划板的大小决定视场角：中间实像面上分划板的大小决定视场角2W2W的大小的大小 2022/10/835第35页，共51页，编辑于2022年，星期六综综上所述，孔上所述，孔径径光光阑阑和和视场视场光光阑阑是光是光学学系系统统中中起重要作用的起重要作用的两种两种光光阑阑，前者主要限制成像光束的孔前者主要限制成像光束的孔径径，
27、即，即决决定像的定像的照度。照度。后者后者决决定定视场视场，即物体被成像的范，即物体被成像的范围围。切不可把孔切不可把孔径径光光阑阑和和视场视场光光阑阑混混为为一一谈谈 2022/10/836第36页，共51页，编辑于2022年，星期六4-4 光学系统的景深光学系统的景深问题问题:为什么看许多照片时感觉远近都清楚？为什么看许多照片时感觉远近都清楚？根据理想光根据理想光学学系系统统特性，物空特性，物空间间一一个个平面，在像空平面，在像空间间只有一只有一个个平面平面与与之共之共轭轭。实际实际上有很多光上有很多光学仪学仪器需要把空器需要把空间间中的物点成像在一中的物点成像在一个个像平面上（像平面上（
28、称称为为平面上的空平面上的空间间像），如望像），如望远镜远镜和和照相物照相物镜镜等就等就属属于于这这一一类类。2022/10/837第37页，共51页，编辑于2022年，星期六 l l1 l2p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1设在设在B1点和点和B2点之间的物空间各点均能在像平点之间的物空间各点均能在像平面面A成清晰像成清晰像2022/10/838第38页，共51页，编辑于2022年，星期六理论上，只有共轭的物平面才能在像平面上成清晰理论上，只有共轭的物平面才能在像平面上成清晰像，其他物点所成的像均为弥散斑。像，其他物点所成的像均为弥散斑。但当此斑对
29、眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角但当此斑对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1 1时，人时，人眼看起来仍为一点。此时，该弥散斑可认为是空间点眼看起来仍为一点。此时，该弥散斑可认为是空间点在平面上的像。在平面上的像。能在像平面上获得清晰像时沿光轴方能在像平面上获得清晰像时沿光轴方向的向的物空间深度物空间深度称为称为景深景深2022/10/839第39页，共51页，编辑于2022年，星期六 l l1 l2p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1对准平面对准平面：像面所对应的共轭面远景深远景深：对准平面以远能成清晰像的物空间深度近景深近景深：对准平面以近能成清晰像的物
30、空间深度景深为近景深与远景深之和景深为近景深与远景深之和。2022/10/840第40页，共51页，编辑于2022年，星期六与景深有关的因素景深随入瞳的增大而减小 景深随对准平面距离的增大而增大 景深随放大率（或焦距）的增大而减小 景深随像面分辨率的增加而减小2022/10/841第41页，共51页，编辑于2022年，星期六左图：要拍摄小景深的照片，如特定镜头，应选择长焦距、左图：要拍摄小景深的照片，如特定镜头，应选择长焦距、大的相对孔径即小的光圈数，对准距离近。大的相对孔径即小的光圈数，对准距离近。右图：要拍摄大景深的照片，如远景镜头，应选择短焦距、右图：要拍摄大景深的照片，如远景镜头，应选
31、择短焦距、小的相对孔径即大的光圈数，对准距离远。小的相对孔径即大的光圈数，对准距离远。2022/10/842第42页，共51页，编辑于2022年，星期六 l l1 l2p2P p1P1PP2AB1B2z1z2P1P2DP1P2DB2AB1z2z1焦深：当物面位置固定时，得到清晰像时像平面沿光轴的移动量。2022/10/843第43页，共51页，编辑于2022年，星期六4-5 远心光路远心光路远远心光路分心光路分为为：物方物方远远心光路和心光路和像方像方远远心光路心光路另一类仪器是把一标尺放在不同的位置，光学系统改变另一类仪器是把一标尺放在不同的位置，光学系统改变放大率，使标尺的像等于一个已知值
32、，来求仪器到标尺放大率，使标尺的像等于一个已知值，来求仪器到标尺间距离，如间距离，如大地测量仪器大地测量仪器中的视距测量。中的视距测量。一类仪器是光学系统有一定放大率，使被测物的像和一类仪器是光学系统有一定放大率，使被测物的像和标准刻尺相比，求被测物体的长度，如标准刻尺相比，求被测物体的长度，如工具显微镜工具显微镜等等计量仪器。计量仪器。2022/10/844第44页，共51页，编辑于2022年，星期六在工具在工具显显微微镜镜光光学学系系统统的的实实像平面上，放置已知刻度像平面上，放置已知刻度值值的透明刻尺的透明刻尺（称为称为分分划划板）板）分分划划板上刻尺的格板上刻尺的格值值已考已考虑虑了物
33、了物镜镜的放大率的放大率 按此方法按此方法测测量，刻尺量，刻尺与与物物镜镜之之间间的距离的距离应应保持不保持不变变，使物，使物镜镜的放大的放大率保持常率保持常数数这种测这种测量方法的量方法的测测量精度量精度在很大程度上取在很大程度上取决决于像平面于像平面与与刻尺平面的刻尺平面的重合程度。重合程度。分划板分划板物镜物镜yBAyAB2022/10/845第45页，共51页，编辑于2022年，星期六由于景深及由于景深及调调焦焦误误差，不可能做到差，不可能做到真真正的重合，正的重合，会会引起一些引起一些误误差。差。像平面像平面与与分分划划板板不重合不重合的的现现象象称为称为视视差差。出瞳出瞳P1P2Z
34、B1B2M1M2物体像物体像分划板分划板-Uz2022/10/846第46页，共51页，编辑于2022年，星期六为了减少了减少视差差对测量精度的影响，可以由控制量精度的影响，可以由控制主主光光线的方向来达到的方向来达到。孔径光阑孔径光阑（出瞳）（出瞳）F B2B1A1A2B2B1B2B1MM2M1分划板分划板2022/10/847第47页，共51页，编辑于2022年，星期六该光路孔径光光路孔径光阑设置在物置在物镜的像方焦平面的像方焦平面处，入瞳在无限，入瞳在无限远处，物方主光，物方主光线平行于光平行于光轴的光学系的光学系统，故称，故称为物方物方远心光路心光路。其作用消除景深而其作用消除景深而带
35、来的来的测量量误差差。在大多在大多数数的的计计量光量光学仪学仪器中，其孔器中，其孔径径光光阑阑（或出瞳）常（或出瞳）常安置在安置在显显微微镜镜物物镜镜或投影物或投影物镜镜像方焦平面上以形成物方像方焦平面上以形成物方远远心光路以提高心光路以提高观测观测精度。精度。在光在光学仪学仪器中常采用另一器中常采用另一种种光路光路像方像方远远心光路心光路它它是孔是孔径径光光阑阑（或入瞳）安置在整（或入瞳）安置在整个个光光组组的物方焦平面的物方焦平面上形成的上形成的。2022/10/848第48页，共51页，编辑于2022年，星期六这种光学系种光学系统因因为出瞳位于像方无限出瞳位于像方无限远处，平行于光，平行
36、于光轴的像方主光的像方主光线在无限在无限远处会聚于出瞳中心，因此称会聚于出瞳中心，因此称为像像方方远心光路心光路。用来消除焦深所带来的测量误差。孔径光阑孔径光阑（入瞳）（入瞳）分划板分划板M1M2MFB1B2B22022/10/849第49页，共51页，编辑于2022年，星期六像方像方远远心光路常用在大地心光路常用在大地测测量量仪仪器（光器（光组组为为望望远镜远镜系系统统）中以提高）中以提高测测距精度。距精度。这种这种光路也常用在照明系光路也常用在照明系统统中，以使中，以使它与它与成像系成像系统统的物方的物方远远心光路相配合。心光路相配合。2022/10/850第50页，共51页，编辑于2022年，星期六第四章要点1.光阑的概念2.孔径光阑及其判断3.入瞳、出瞳的概念及其与孔径光阑的共轭关系4.入、出瞳在光学系统中的作用5.孔径角 主光线 6.视场光阑概念、位置、入射窗、出射窗7.视场光阑在光学系统中的作用8.视场角 9.景深 焦深 10.物（像）方远心光路2022/10/851第51页，共51页，编辑于2022年，星期六