工程光学第四章郁道银版作者窦柳明长沙理工大学.pptVIP

一、光学系统的空间像 许多光学系统（如望远镜、照相物镜等）是将空间中的物点成像在一个像平面上，称为平面上的空间像。空间中物点分布在离光学系统入瞳不同的距离上，各空间物点的成像原则上也与平面物体的成像不同。 景像平面 对准平面 第四节 光学系统的景深 一、光学系统的空间像 空间点在平面上的像可这样来得到：以入射光瞳中心P为投影中心，将空间点B1，B2，B3和B4沿主光线方向向对准平面上投影，则投影点在景像平面上的共轭点B’1，B’2，B’3和B’4便是空间点的B1，B2，B3和B4的平面像点。 第四节 光学系统的景深 一、光学系统的空间像 当光瞳有一定大小时，由B1发出的充满入射光瞳的光束和对准平面交为弥散斑ab，其像点B1” 在景像平面上的投影为弥散斑a’b’，ab与a’b’共轭，其它对准平面外的空间点类似。 第四节 光学系统的景深 一、光学系统的空间像 ab或a’b’大小和入射光瞳的直径有关，入射光瞳的直径减小，弥散斑ab随之减小。当入射光瞳减小到一定程度时，弥散斑ab可看作是一个点，其共轭像a’b’也可看作一个点，此时可在景像平面上得到对准平面以外空间点的清晰像。 第四节 光学系统的景深 一、光学系统的空间像 物方空间点成像相当于以入射光瞳中心为投影中心，以主光线为投影线，使空间点投影在对准平面上，再成像在景像平面上。或者在像空间以出射光瞳中心为投影中心，各空间像点沿主光线在景像平面上投影，也可形成空间物点的平面像。 第四节 光学系统的景深 光瞳对成像的影响： 当入瞳和出瞳沿轴相对空间点（景物）位移时，景像亦改变。 投影中心前后移动，投影像的变化和景物是不成比例的，这种现象称为透视失真。 第四节 光学系统的景深 视场对成像的影响 景象畸变 第四节 光学系统的景深 二、光学系统的景深 景像平面上的空间像，严格讲除对准平面上的点能成点像外，其它空间点在景像平面上只能为一弥散斑。但当其小于一定限度时，可认为是一个点。现讨论当入射光瞳一定时，在物空间多大的深度范围内的物体在景像平面上能成清晰像。 第四节 光学系统的景深 二、光学系统的景深 景像平面上的弥散斑大小与光学系统入瞳大小、空间点距对准平面的距离有关，但如果弥散斑足够小，直至它对人眼的张角小于人眼的极限分辨角（约1’），则人眼对图像将无不清晰的感觉，即在一定空间范围内的空间点在景像平面上可成清晰像。 第四节 光学系统的景深 任何光能接收器都是不完善的，规定一个允许的分辨率数值后，当入射光瞳直径为一定值时，便可确定成像空间的深度，在此深度范围内的物体成清晰像。 在景像平面上能成清晰像的空间深度（即对准平面附近一定距离的物点都能成清晰像的这个距离）就是景深。 能成清晰像的最近平面称近景平面 能成清晰像的最远平面称远景平面 近景深度 第四节 光学系统的景深 远景深度 第四节 光学系统的景深 第四节 光学系统的景深 正确透视距离D：观察平面照片时，为了获得空间立体感，须将照片放于眼前一定的距离处，在此距离上，照片上各像点对眼睛的张角与用眼直接观察该空间物体时其对应点对眼睛的张角相等。 景像平面上弥散斑允许的直径： 对准平面上弥散斑允许的直径： 第四节 光学系统的景深 景深公式： 弥散斑对人眼的极限分辨角 第四节 光学系统的景深 结论： 用孔径角U取代2a，有： ① 入瞳的直径越小，即孔径角越小， ② 若想远景深度 ，则 即 从对准平面A点看入瞳时，入瞳张角2U 应等于 ③ 若把对准平面调焦在 处， 故 当 值一定（即对准平面位置确定）时， f 越大， 越小。 ④ 不能太大，否则散斑直径增大，从而减少景深。 越大。应用：拍照 此时的近景位置为： 第四节 光学系统的景深 第四节 光学系统的景深 第四节 光学系统的景深 第四节 光学系统的景深 第四节 光学系统的景深 第四章 光学系统中光束限制 第四章 光学系统中光束限制 第一节 照相系统和光阑 1 第二节 望远镜系统中成像光束的选择 2 第三节 显微镜系统中的光束限制与分析 3 第四节 光学系统的景深 4 实际光学系统都不是理想光学系统，必须限制参与成像的光束宽度和成像范围，以保证成像质量。 第一节 照相系统和光阑 可变 感光 一、照相系统的基本结构 镜头：将外界景物成像在底片上。 可变光阑：调节其大小可改变成像光束宽度，从而调节光能量，以适应外界不同的照明条件。 底片架框：其大小确定景物的成像范围。 可变光阑不能置于镜头上，否则就不可变。 超出底片范围光线被挡，不感光 第一节 照相系统