第五章节光学系统中成像光束_应用光学幻灯片.pptVIP

* 画双目望远镜展开图。 问题1：双目望远镜中，出瞳定义为孔径光阑在像空间的像； 周视瞄准镜中，出瞳为出射主光线与光轴的交点。 这两种定义是否有矛盾？ 无渐晕的情况下，用主光线与光轴交点作为出瞳也能解释。 无渐晕时，主光线必然通过孔径光阑中心，出射主光线必然通过孔径光阑中心在像空间的像，也就是主光线与光轴的交点，所以二者是一致的。 §5-2 望远系统中成像光束的选择 问题2：斜光束视场角变化时，出瞳入瞳位置会不会随之改变？ o 在道威棱镜的情形，系统整个视场都存在渐晕，入瞳、出瞳位置不随视场角改变。 §5-2 望远系统中成像光束的选择 有些情况下，系统并不是整个视场都有渐晕，而是一定视场内无渐晕，视场超过一定大小后才有渐晕。 例子：望远镜 -ω0 -ω 出瞳 眼点 Lz′ 按照视场中央没有渐晕的部分光线来确定出瞳位置。 眼点——边缘视场主光线与光轴的交点。 眼点距离 §5-2 望远系统中成像光束的选择 三、总结 1、为什么要选择成像光束和选择的原则？ 成像光束的位置和大小直接影响各个光学零件的大小。 选择成像光束实际上就是选择斜光束，因为轴向光束不能选择，选择的出发点一般就是使光学零件尽量小，尺寸均匀。 选哪部分光束进来要靠孔径光阑的位置和大小确定；一般原则是把孔径光阑选在轴向光束最大的那些光学零件上。 §5-2 望远系统中成像光束的选择 （2）出瞳位置的确定问题。 整个视场都无渐晕：双目望远镜。出瞳即为孔径光阑在像空间的像； 整个视场都有渐晕：周视瞄准镜。由主光线与光轴交点来确定。 当视场超过一定范围后才开始有渐晕：按无渐晕部分确定出瞳位置。 有些系统人眼就是限制光束的孔径光阑，也是出瞳。 §5-2 望远系统中成像光束的选择 （3）视场光阑 视场光阑必须与系统的实像平面重合或接近； 有的系统不存在实像平面，无法设置视场光阑，视场边缘存在一个由亮到暗的过渡区域，没有清晰的视场边界。 §5-2 望远系统中成像光束的选择 §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 一、一般显微镜中光束限制的情况： 显微镜原理图： 物镜 目镜 F目 孔径光阑 视场光阑 D’ 出射光束口径 1、成像范围：用成像物体的最大尺寸表示，即线视场。 线视场的大小由像面上放置的框大小决定。它限制了观察范围，因此它是视场光阑。 考虑到显微镜互换性，通常视场光阑为2y′=20mm, 由 y = y′/ β,若β=40× , ymax =20/40=0.5mm §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 2、成像光束的大小:用轴上点发出的光束与光轴的夹角来表示 而望远镜中用入射光束口径来表示 u : 物方孔径角 u’: 像方孔径角 由光轴转向光线 若已知D′和视放大率，如何求入射光束口径？ F目 -u u′ D′ F′物 Δ §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 由于 对于显微镜 §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 ，又 F目 -u u′ D′ F′物 Δ 显微镜物方孔径角u和物方折射率n的乘积nu叫做数值孔径，用NA表示。 §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 为保证出射光束有一定大小，D′≥1mm 则 NA≥Γ/500 NA的选择：越大越好。 1、NA= D′Γ/500, D′一定，要求Γ大，则增大NA; Γ一定，要求D′大，则增大NA. 2、NA与显微镜的分辨率有关，NA越大，分辨率越高。 增大NA的方法：NA = nu 1、提高u; 2、提高n; 使用油浸物镜。 §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 [例]选用一个15×目镜，3×物镜，构成一个显微镜，物镜的NA应该是多少？ 一般3×显微镜物镜的NA=0.1，显微镜目镜有5× 、 6× 、 10×、15×都可以与3×物镜配合。 §5-3 显微镜中的光束限制、远心光路 解：系统总的视放大率 二、测量显微镜中的光束限制情况 1、测量物体大小的显微镜： 2y 2y′ 物镜的标尺离透镜的距离固定不变， 垂轴放大率β是一个常数，测出像高y’，就可