54场镜的特性及其应用.ppt

1、54场镜的特性及其应用,在一些复杂的光学系统中，系统各个部件的外形尺寸可能对成像光束的位置或者说对入瞳、出瞳位置提出一定的要求。例如在前面分析过的双目望远镜中，假定物镜和目镜的焦距按照系统的光学特性已经被确定，成像光束在系统中的光路也就确定了，如图5-15(a)所示。如果希望系统光学特性不变，即在物镜和目镜焦距不变的条件下，把出射光束在目镜上的投射高度降低一些，使目镜组的口径减小，由图1-15(b)可以看到，在像平面 上加一个正透镜就可以达到此目的，而不会影响系统的光学特性。这时因为它和物镜所成的像重合，即物镜所成的像正好位于它的主平面上，通过它以后所成的像和原来像的大小相等，从而不会影响系统

2、的成像特性。这样一种和像平面重合，或者和像平面很靠近的透镜称为“场镜”。由以上讨论可知，场镜能够改变成像光束的位置，而不影响系统的光学特性。,5-5 空间物体成像的清晰深度景深,上面讨论光学系统的成像性质时，只讨论垂直于光轴的物平面，但是实际的景物都有一定的空间深度，本节就是研究空间的物体在同一个像平面上的成像情况。假定像平面A的共轭面是A，如图5-17所示。位在A平面前后的Al和A2二物平面，同样将通过光学系统成像，它们的像平面为A1和A2，A1平面上的Bl点通过系统后成像于A1平面上的B1点，它在像平面A上形成了个光斑Z；同理A2平面上的B2点在A平面上也形成一个光斑。如果光斑的直径很小，

3、那末在像平面A上仍然能够看清Al和A2物平面上各物点所成的像。,利用以上公式就可以根据像平面上的容许光斑直径Z和主平面上的光束口径D，以及基准物平面A的位置 ，计算出该物平面前后能够清晰成像的范围。由A1平面到A2平面的总距离，就是景深。将(5-7)、(5-8)两式相减得 （5-9）,习题,1、照相镜头焦距为f=35mm，底片像幅尺寸为24*36mm，求该相机的最大视场角，视场光阑位置。,解： 像范围由底片框限制，底片框就是视场光阑，位于镜头的焦平面。 由 可得,2、6倍双目望远镜系统中，物镜焦距为108mm，物镜口径为30mm，目镜口径为20mm，如系统中没有视场光阑，问该望远镜最大极限视场

4、角等于多少？渐晕系数KD=0.5时的视场角等于多少。,解： 望远镜系统的视放大率公式：,极限视场角是刚好进入系统一条光线所对应的视场角，如图所示。,C,D,O2,O1,FO,Fe,G,B,E,f=108,3、7倍望远镜系统，视场角为2=8，目镜焦距为25mm，出瞳直径为5mm，设无渐晕，求孔径光阑、入瞳、出瞳位置，物镜和目镜的口径、视场光阑口径。,解： 根据视放大率公式可求得入瞳口径：,无渐晕，边缘视场成像光束的中心光线应过孔径光阑中心O1，从图中可见，边缘视场下边缘光线在目镜上投射高最大，由它决定目镜的口径：,fO=175,d,lz,4、200倍显微镜的目镜焦距为25mm，求显微镜的线视场，如果出瞳直径D=1mm，显微镜的物像共轭距为195mm，求显微镜的数值孔径，物镜的口径为多大？（均按薄透镜计算）,5、望远系统由焦距分别为100和20的两正透镜构成，出瞳直径D=5，由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数KD=0.5，为了消除渐晕，需在中间像平面上加场镜，问在不增加目镜口径的条件下，场镜焦距为多大时，能消除渐晕。,6、照相