工程光学(几何光学部分)第4章 光学系统中的光束限制

1) 入瞳位于物方无穷远。 2) A和A1、B和B1的主 光线分别重合，且 轴外点的主光线平 行于光轴。 3) 主光线是物点成像 光束的中心轴，则 物点A1 B1在刻尺平 面构成的两个弥散 斑的中心间隔始终 不变。
(b) 调焦不准：
—— 物方远心光路
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为什么调节光圈，像片清晰成像区域会发生变化？
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渐晕现象：像平面的边缘比中间暗（离轴物点）。
渐晕光阑在 物平面的像
B1的成像光束不被拦，B2的成像光束主光线以下被拦， B3发出的光线只有一条通过，B3以下不能成像。
四、照相系统的光阑总结
孔径光阑在物镜中的位置 1、根据轴外光束的像质选择孔径光阑位置； 2、轴外点成像光束宽度取决于孔径光阑、渐晕光阑均有关； 3、感光底片边框，即视场光阑； 4、孔径光阑一般为圆形，视场光阑为圆形或者矩形。
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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。但当此斑对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1’时，人眼看起来仍为 一点。此时，该弥散斑可认为是空间点在平面上的像。
(透视失真)
—— 投影中心前后移动，所得投影像与景物不成比例。
华南虎事件
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照相机的景深
（一）长景深的照片
（二）短景深照片
4、视场光阑
1)视场光阑:
物方视场光阑：能够清晰成像的物面范围； 像方视场光阑：相应的能够清晰成像的像面范围；
定义：在物/像面上安放的、限定光学系统成像范围的光阑。
接收面或中间实像面上的分划板。
摄影系统：像面的大小决 定视场角2W的大小 2)入射窗与出射窗
望远镜：中间实像面上分划板的 大小决定视场角2W的大小
3、
入瞳：孔径光阑经其前面光学系统所成的像 出瞳：孔径光阑经其后面光学系统所成的像 照相机镜头中 的孔径光阑
孔径光阑
F
F
孔径光阑
孔径光阑、入瞳与出瞳
1）入瞳：决定光学系统的物方光束的孔径角。
2）出瞳：决定光学系统的像方光束的孔径角。 3）孔径光阑：实际起对光束限制作用的元件，决定了 入瞳、出瞳；三者互为物像关系。
一、构成
物镜、目镜的 共同焦面上
转像
入 瞳 D
f物
f目
出 瞳
D
f物 tan tan f目
f物 f物 D D f目 f目
望远镜系统简化图
D D
D D 30mm
根据光学参数可求出入瞳为多少mm?
' 18mm f物 108mm 目镜焦距：f目 物镜焦距：
出瞳直径： D'
11mm lz 5mm 出瞳距离：

视觉放大率： 6
视场角：2 8o30
在显微镜光学系统的实像平面上，放置已知刻 度值的透明刻尺（称为分划板），分划板上刻尺的 格值已考虑了物镜的放大率 ，按此方法测量，刻 尺与物镜之间的距离应保持不变，使物镜的放大率 保持常数。
一、照相机的三个组成部分
镜头、光圈（孔径光阑）、感光底片（视场光阑）
轴上物点：孔径光阑在不同 位置，对成像光束宽度的限 制作用相同：都是光束的中 间部分参与成像。
A
轴外物点：孔径光阑在 不同位置，参与成像光 束的空间位置不同，成 像质量不同。
M
N A´
——轴外光束决定 孔径光阑的位置
M´ N´
物镜 分划板
A y B
B’
y’ A’
(a) 测距原理：
1、孔径光阑在物镜上
1) 入瞳与物镜边框重合； 主光线：离轴物点发 出的、通过孔径光阑 中心的光线。 2) 由于调焦不精确，引
(b) 调焦不准：
起像平面和标尺平面
不重合，从而导致测 量误差。
(a) 测距原理：
2、孔径光阑在物镜 的像方焦平面上

2007年10月12日，陕西林业厅公布猎人周 正龙用数码相机和胶片相机拍摄的华南虎 照片。随后，照片真实性受到来自部分网 友、华南虎专家和中科院专家等方面质疑， 并引发全国性关注的事件。
没有透视失真
(景像畸变)
景像畸变
二、光学系统的景深
近景平面 远景 平面
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p2 p
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★入射窗：视场光阑经其前面光学系统所成的像 ★出射窗：视场光阑经其后面光学系统所成的像
3)视场光阑、入射窗与出射窗三者互为物象关系。
5、
轴外物点发出并充满入瞳的光束不一定能全部通过系统， 还可能受到远离孔阑的光孔的阻拦，这就是渐晕。当视场逐渐 增大时，轴外点发出充满孔阑的光束被前后两个透镜所拦，其 中上光线被第2个透镜拦，下光线被第1个透镜拦。轴外点的实 际成像光束孔径要比轴上点小。