工程光学4.ppt

对于测量用投影仪，放大率的准确性有十分重要的意义，它直接影响测量精度，为此必须严格校正投影物镜的畸变，通常要求不同视场的相对畸变量不超过0.1%。 一般幻灯机中物镜放大率较低，中型和大型投影仪中的投影物镜有10x，20x,50x,100x等各种不同放大率，通常都标注在镜筒上。 4.5照明系统 一、照明系统的设计要求 1）保证有足够的光能； 2）有足够的照明范围和均匀的亮度； 3）照明光束应充满物镜的入瞳； 4）尽可能减少杂光进入物镜，以免降低像面的对比度； 5）满足仪器尺寸布局要求； 二、主要照明方法 照明方法按其照明光束的形成，可分为“透射式照明”和“落射式照明”两大类。 1、直接照明 即利用自然光或灯泡直接照明。 在显微镜下部安放平面或者凹面反射镜，反射镜框起孔径光阑作用。 （一）透射式照明 2、临界照明(阿贝照明) 光源发光面通过聚光镜成像在物面上或其附近的照明方式称为临界照明。 特点： ⑴照明系统的视场光阑在光源的位置。 ⑵照明系统的孔径光阑在聚光镜或附近。 ⑶物面视场范围内有最大亮度，没有杂光。 缺点： ⑴光源亮度不均匀性直接反映在物面上。 ⑵不满足光孔转接原则,即：聚光镜出瞳与物镜的入瞳位置不重合。 如聚光镜的焦距太短，可用两片或多片透镜代替，如希望视场可变，可使灯丝先成一次中间实像，并在该处安放大小可变的视场光阑。 有时为了防止光源发热影响观察对象，在结构上要求加大光源与物面之间的距离，这时可把聚光镜分为前后两组。 3：柯勒照明 目的：克服临界照明不均匀的特点. （2）照明系统的孔径光阑位于聚光镜的物方焦面上，组成像方远心光路；集光镜框或其后面附近可安放可变的视场光阑，控制照明视场的大小，避免杂光射入物镜。 集光镜 聚光镜 物面 结构特点： ⑴光源经集光（柯勒）镜在聚光镜前焦面上成实像。 应用：显微照相，投影仪，缩微照相，工具显微镜，电影印片机等。 孔径光阑 视场光阑 （二）落射式照明（反向照明） 照明光束通过物镜后射到被检物体上，物镜兼具聚光镜的作用。适用于非透明物体，如金属，矿物等。 * 这是望远镜应该具备的最小视觉放大率。也是有效放大率。 为了减轻操作人员的疲劳，设计望远系统时实际放大率应为有效放大率的两倍左右。 若取2.3倍，则Г=D。 (二)根据物镜口径确定视觉放大率 望远系统的分辨率是以远处能分辨的两点对物镜入瞳中心的张角φ来表示的，称为最小分辨角。 按照衍射理论和 瑞 利判据，有： D为入瞳直径，单位为mm。 为充分利用望远镜的分辨率，有 三、转向系统和场镜 若开普勒望远镜需要得到正像，需在系统内安放转像系统 分类：棱镜式转像系统和透镜式转像系统 （一）棱镜式转像系统 加上转像系统后，物镜的像方焦平面和目镜的物方焦平面是分开的 转像的物面是物镜的像方焦平面，其像面是目镜的物方焦平面 增加了光学长度。当物象分别处于转向透镜2倍物象方焦距处时，增加的光学长度最小，为4f’ F’1 F2 （二）透镜式转像系统 单透镜转像 焦平面 F’1 F2 目镜 物镜 双透镜转像 3的物方焦面与物镜像方焦面重合，4的像方焦面与目镜物方焦面重合，则构成前后两个望远镜。当f3’=f4’=f’时，不改变望远镜视觉放大率，增加光学长度2f’+d （三）场镜 具有转像系统的光学系统，为使通过物镜后的轴外光束折向转像系统，减少转像系统的横向尺寸 在物镜的像平面上或附近增设一块透镜——场镜 像与主平面重合，放大率为1 根据像差理论知：场镜不产生球差、彗差、像散和色散，只产生较小的场曲和畸变 四、望远系统的物镜 望远物镜的光学特性都用相对孔径D/f ′、焦距f ′和视场角2ω表示。物镜这些性能参数决定了它的分辨能力、像的亮度和结构尺寸。 望远物镜可分为三种结构型式：即折射式、反射式和折反射式望远物镜。 当目镜焦距确定以后，物镜焦距由系统视觉放大率决定。望远物镜相对孔径一般小于1/5，为了满足分辨率的要求，焦距和孔径较大，视场角较小，一般小于10度。结构较简单。 （一）折射式望远物镜 (1)双胶合物镜：结构简单，制造方便，光能损失少。可以同时校正球差、正弦差和色差。 因为胶合面上产生比较大的正高级球差，且大孔径时透镜重量过大，胶合不牢，故相对孔径要受到限制。 这种物镜不能消除像散、场曲和畸变，所以视场角2ω不得超过8~10°，一般在焦距不长，相对孔径不大的系统中采用。 （2）双分离物镜 相对孔径可稍大些，视场角达12o，与双胶合物镜相比，其可以在更大的范围内选择玻璃对，使球差、色差和正弦差同时得到校正（但不能校正色球差），只是装配校正比较困难，共轴性不易保证。 （3）三分离物镜 透镜的弯曲比较自由，可以使之成为校正色球差的有利形状。它适于长焦距平行光管使用。 物镜 分划板 目镜 若以目镜相对于物镜的位置变