场镜的作用
光学系统中场镜的原理
光学系统中场镜的原理场镜是一种用于光学系统中的光学元件，它主要用于改变像场大小或改善像场质量。
在光学系统中，像场通常被认为是光线传播过程中光束区域的一个子集，它在物距方向和物方传播方向上的尺寸决定了系统的视场大小。
场镜通过改变光线的传播路径，来改变像场的尺寸和质量。
场镜的作用主要有两个方面。
一方面，它可以放大或缩小像场尺寸。
当光线从物方进入像方时，光线会根据折射定律发生折射。
如果在物距方向上引入一个透明介质材料，光线在透明介质内传播时，由于折射率的变化，光线会发生偏折。
通过控制折射率变化的方式，可以使得透明介质内的光线在物距方向上发生放大或缩小，从而实现像场尺寸的改变。
另一方面，场镜可以改善像场质量。
当光线从物方进入像方时，光线的传播路径可能会因为介质的非均匀性或者光线的走向等因素而发生偏差。
这种偏差会导致像场中的光线发生倾斜或畸变，从而影响像场质量。
场镜可以通过引入特殊的折射率变化分布，对光线进行补偿，使得光线在相同的物距方向上传播，从而消除或减小像场中的倾斜或畸变现象，从而改善像场的质量。
场镜的设计和制造需要考虑多个因素。
首先，需要确定场镜的形状和尺寸，以满足光学系统对于像场大小和质量的要求。
其次，需要选用适当的材料，以实现所需的折射率变化。
不同材料的折射率变化范围和分布情况不同，因此需要根据实际需求来选择合适的材料。
此外，还需要考虑场镜的光学性能，如透射率、色散性、非均匀性等参数，以确保场镜在实际应用中的性能。
场镜在现实生活中有着广泛的应用。
例如，在显微镜系统中，由于物镜镜头的特性限制，导致像场存在一定的畸变现象。
通过引入适当的场镜，可以去除或减小像场中的畸变，使得观察者可以获得更准确的观测结果。
此外，在摄影领域中，由于相机镜头特性的限制，镜头边缘处的像场常常发生畸变。
通过引入场镜，可以修复或改善边缘像场的质量，提高整体图像的观赏性。
场镜还可以应用于光刻机系统、望远镜、激光系统等领域，以满足不同应用的要求。
激光器场镜的作用及原理
激光器场镜的作用及原理以下是激光器场镜的作用及原理：**作用：**- **聚焦激光束**- 使从激光器发出的平行激光束在工作平面上聚焦成一个很小的光斑，从而提高激光功率密度，这对于激光加工（如切割、雕刻、焊接等）至关重要。
例如在激光切割金属时，聚焦后的高功率密度光斑可以快速熔化和汽化金属材料，实现高效的切割。
- **控制加工区域**- 决定了激光在工作平面上的作用范围。
通过选择不同焦距的场镜，可以调整加工区域的大小和形状，满足不同加工工艺和工件尺寸的需求。
比如，在精细雕刻中，可能需要使用短焦距场镜来获得较小的加工区域，从而实现高精度的雕刻；而在大面积的激光打标中，则可能使用长焦距场镜来覆盖较大的工作区域。
- **优化能量分布**- 有助于使激光能量在聚焦光斑内均匀分布。
均匀的能量分布可以提高加工质量，避免局部过热或能量不足的情况。
例如在激光淬火过程中，均匀的能量分布可以使材料表面均匀地硬化，提高材料的耐磨性和强度。
**原理：**- **几何光学原理**- 基于光线的折射和反射定律。
场镜通常是一个凸透镜，根据凸透镜的成像规律，平行于主光轴的光线通过凸透镜后会会聚于焦点。
在激光系统中，激光器发出的激光束可以近似看作平行光，当这些平行光通过场镜时，光线会发生折射并会聚到焦点上，从而实现聚焦的效果。
从波动光学的角度来看，激光是一种电磁波，场镜的作用是改变激光波前的曲率，使激光束在传播过程中逐渐会聚。
- **焦平面与工作距离**- 场镜的焦距决定了焦平面的位置，而焦平面就是激光束聚焦最清晰的平面。
工作距离是指从场镜到焦平面的距离。
在实际应用中，需要根据工件的位置和加工要求来选择合适焦距的场镜，以确保激光束能够准确地聚焦在工件表面上。
例如，对于较厚的工件，如果需要在工件内部进行加工（如激光焊接厚板），就需要选择较长焦距的场镜，以保证有足够的工作距离使激光能够聚焦在焊接部位。
解释场镜的概念及作用
解释场镜的概念及作用标题：解释场镜的概念及作用场镜是一种光学仪器，用于改变我们对物体所见的视角和景深。
它在许多领域中起着重要的作用，包括相机镜头、眼镜、望远镜等。
本文将详细解释场镜的概念以及它在不同领域中的作用。
正文：概念：场镜是一种光学设备，通过透镜或反射镜的组合，能够扩大或缩小物体的视角。
它由凸透镜和凹透镜组成，可以使得物体在观察者眼中的位置和大小发生变化。
场镜的概念可以追溯到古希腊时期，但直到17世纪才被科学家们深入研究和应用。
作用：1.摄影和相机镜头：场镜在摄影领域中起着至关重要的作用。
相机镜头通过使用不同类型的场镜，例如广角镜头和望远镜头，可以改变相机对物体的视角和景深。
这使得摄影师能够拍摄出不同风格和效果的照片。
2.眼镜：近视和远视患者常常需要佩戴眼镜来矫正视力问题。
场镜在眼镜中起到了扩大或缩小物体的作用，使得人们能够清晰地看到远处或近处的物体。
3.望远镜和显微镜：望远镜和显微镜是场镜的典型应用。
它们利用场镜的原理来放大远处的天体或微小的物体，使得人们能够更好地观察和研究它们。
4.光学仪器：除了摄影、眼镜、望远镜和显微镜之外，场镜还在许多其他光学仪器中发挥着重要作用。
例如激光打印机中的镜头系统，以及激光切割机和测量仪器中的光学组件，都需要场镜来改变光线的传播方向和聚焦效果。
综上所述，场镜作为一种重要的光学设备，在许多领域中都发挥着关键的作用。
它能够改变我们对物体的视角和景深，为摄影、眼镜、望远镜和其他光学仪器提供了必要的光学效果。
通过深入研究和应用场镜的原理，我们可以更好地理解和利用光学技术，从而推动科学和技术的发展。
§5—4场镜的特性及其应用(精)
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。
f`O=175 d l`z
tgu` 1 tgu1 h11 17.5 tgu` 1 tg (4 ) 0.1699 175 h2 h1 dtgu` 1 17.5 (175 25)(0.1699 ) 16.486m m
• 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—4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。
场镜的工作原理
场镜的工作原理
场镜是一种光学仪器，它的工作原理是利用电磁场的作用，将光线聚焦或分散。
场镜的主要作用是改变光线的方向和聚焦程度，从而使得光线能够更好地被接收和利用。
场镜的工作原理基于电磁场的作用，它利用电磁场的力线来控制光线的传播方向和聚焦程度。
当光线通过场镜时，它会受到电磁场的作用，从而发生偏折和聚焦。
这种偏折和聚焦的程度取决于电磁场的强度和方向。
场镜的主要部件是电极和透镜。
电极是用来产生电磁场的，它通常由金属制成，可以通过外部电源进行控制。
透镜则是用来聚焦和分散光线的，它通常由玻璃或塑料制成，具有不同的形状和曲率。
当电极通电时，它会产生一个电磁场，这个电磁场会对通过场镜的光线产生作用。
如果电磁场的方向和光线的方向相同，那么光线会被聚焦；如果电磁场的方向和光线的方向垂直，那么光线会被分散。
通过控制电极的电压和电流，可以改变电磁场的强度和方向，从而控制光线的传播方向和聚焦程度。
场镜在光学仪器中有着广泛的应用，例如在激光器、光通信、光学显微镜等领域中都有着重要的作用。
通过控制场镜的电极，可以实现对光线的精确控制和调节，从而提高光学仪器的性能和精度。
场镜是一种利用电磁场控制光线传播方向和聚焦程度的光学仪器。
它的工作原理基于电磁场的作用，通过控制电极的电压和电流，可以实现对光线的精确控制和调节。
场镜在光学仪器中有着广泛的应用，可以提高光学仪器的性能和精度。
眼视光应用光学题库及答案
眼视光应用光学题库及答案一、选择题（每题1分，共5分）1.发生全反射现象的必要前提是：A）光线由光疏介质到光密介质传播B）光线由光密介质到光疏介质传播C）光线在均匀介质中传播D）以上情况都可能产生2.周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：A）节点的性质B）主点的性质C）焦点的性质D）以上答案都正确3.在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：A）使物镜远离日镜B）使日镜远离物镜C）使日镜靠近物镜D）应同时调节物镜和日镜4.棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：A改变光轴的方向B）改变主截面内像的方向C）改变垂轴于主截面方向上像的方向D）以上都正确5.光学系统中场镜的作用是：A）收变成像光束的位置B）减小日镜的尺寸C）不改变像的成像性质D）以上都正确二、填空题（每题2分，共10分）1.显微镜中的光学筒长指的是（2.光学系统中像方顶截距是（3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（4.望远系统中物镜的相对孔径是（5.棱镜的转动定理是三、简答题（共20分）1.什么叫孔径光闹？它和入瞳和出瞳的关系是什么？（4分）2.什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？（4分）3.几何像差主要包括哪几种？（4分）4.什么叫远心光路？其光路特点是什么？（4分）5.照相机中F数是什么意思？光圈指的是什么？（4分）四、分析作图题（共25分）1.已知正光组的F和F’，求轴上点A的像，要求用五种方法。
（8分）试题标准答案及评分标准用纸一、选择题（每题2分，共10分）1.B；2.A；3.C；4.C；5.D二、填空题（每题2分，共10分）（A卷）1. 到日镜物镜焦点Fl.物镜的像方焦点F物日之间的距离表示，是系统最后一个而的顶点到像方焦点之间的距离.2.又叫后截距，用IF.3.一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别之比4.入瞳直径D和物镜焦距f物f物n-15.假设物空间不动，棱镜绕P转，则像空间先绕P”转（-1）0，后绕P转0三、简答题（每题4分，共20分）1.限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。
355nm场镜应用
355nm场镜应用
355nm场镜，也称为激光场镜或f-theta聚焦镜，是激光打标机的重要配件之一。
它的主要作用是在不改变光学系统光学特性的前提下，改变成像光束位置，将激光束在整个打标平面内形成均匀大小的聚焦光斑。
这种场镜主要应用于特殊材料的超精细激光打标、划线、切割等领域。
此外，由于355nm紫外激光具有高频率和高峰值功率的特点，经过场镜后聚焦光斑小，高能量的紫外激光可以破坏非金属材料，使其发生物理或化学变化，从而达到打标、切割的目的。
总的来说，355nm场镜是实现激光精细加工的重要工具之一。
以上信息仅供参考，如果想要了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
国开2020秋眼应用光学基础形考答案
眼应用光学基础形考任务11.对于单球面来说，只有在近轴区以近轴光线成像，物平面和像平面均垂直于光轴，才可以理想成像。
案是“对”。
2.如果物空间一点位于一条直线上，其像空间的共轭点必位于该直线的共轭线上。
正确的答案是“对”。
3.在统一对共轭面上，横向放大率为一常数，一对共轭面上的像与物是相似的。
正确的答案是“对”。
4.在高斯公式中，物距和像距分别以物方焦点和像方焦点为原点。
正确的答案是“错”。
5.平凸透镜的焦距恒为正值，且其值与厚度无关。
透镜呈会聚作用。
正确的答案是“错”。
3.临界照明系统的主要特点是： ( )以上都正确。
4.棱镜系统中加入屋脊面，其作用是： ( )正确答案是：改变垂轴于主截面方向上像的方向；15.以下哪组平面并非共轭？ ( )正确答案是：物方焦平面和像方焦平面；8.国际照明委员会规定，流明与瓦之间的转换当量是： ( )正确答案是：683lm/W ；13.根据费马原理，光线将遵循何种路线传播：( )正确答案是：以上三种情况都有可能，即光程为极值的路线。
棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：正确答案是：改变垂轴于主截面方向上像的方向5.光学系统中场镜的作用是： ( )正确答案是：以上都正确。
2.周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的： ( )正确答案是：节点的性质；6.红外的波段范围是： ( )正确答案是：1mm9.光学系统的放大率是指： ( )正确答案是：包括以上三个。
常见的色像差有： ( )位置色差；, 倍率色差；摄影系统的主要光学参数有： ( )焦距 f'；, 相对孔径 D/f'；, 视场角2ω；聚光镜的主要类型有： ( )球面透镜；, 非球面透镜；, 螺纹透镜；, 反射镜。
, 反射镜与透镜结合。
常见的单色像差有： ( )球差；, 慧差；, 像散；, 场曲（像面弯曲）；, 畸变。
聚光镜的主要类型有：（）球面透镜；, 非球面透镜；, 螺纹透镜；, 反射镜。
, 反射镜与透镜结合。
应用光学-场镜 景深22页PPT
度(景深)
11
B1
z1
A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
l’ l’2
设在B1点和B2点之间的物空间各点均能在
像平面A’成清晰像：两弥散斑直径都为接收
器的分辨率z’
12
B1
z1
统的景深。
讨论: ①景深是相对的，必须有个‘分辨’标准； ②景深内成像清晰、景深外则成像模糊； ③ 景深的计算和影响因素？
10
任何光接收器都不能接受到真正的几何像点，且 分辨本领也不一样，因此只要像的弥散斑足够小 并能满足接受器的分辨本领，就可认为这个弥散 斑是一个点
一个光学系统是能对空间物体 成一个清晰的平面像
A
z2
B2
-l2 -l -l1
总景深 |B1B2| 前景深 |AB2| 后景深 | B1A|
H1 H1’ D D’
H2 H2’
z’
B2’
l’1
l’ l’2
A’
B1’
z’
A为对准平面，其对应的 是景像平面A’13B1z1A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
• 3. 景深最大情况：远景平面位于无限远
17
2. 景深的作用和控制
小景深：凸显目标、细节，营造朦胧视觉 大景深：光学遥感成像，旅游留念…
控制一：入瞳。入瞳大，景深小 控制二：焦距。焦距长，景深小 控制三：物距。物距大，景深大
光学习题
一、填空题1. 小孔成像可用几何光学中的（ ）定律来解释。
2. 光学系统中物和像具有共轭关系的原因是（ ）。
3. 光学系统中像方顶焦距是（ ） 。
4. 显微镜中的光学筒长指的是（ ` ）。
5. 光学系统的物方焦距和像方焦距之比等于 ( )之比。
6. 人眼的调节包含 ( ) 调节和 ( ) 调节。
7. 要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为( )。
8. 要求显微镜能分辨的最小间隔为0.5μm ，如果用波长555nm 的光成像，显微镜物镜的数值孔径至少为（ ）。
9.理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是（ ）。
10. 望远系统中物镜的相对孔径是（ ）。
11. 棱镜的转动定理是（ ）。
12. 设光从玻璃射入空气中，玻璃的折射率为1.52，则发生全反射的临界角为 （ ）。
13. 一个人的眼睛的远点距为-500mm ，需带（ ）度数的眼镜，眼镜的 焦距是（ ）。
14. 视场光阑是光学系统中对光束的（ ）起限制作用的光阑，其在系统像 空间的共轭像称作（ ）。
15. 发生全反射现象的必要前提是（ ）。
16. 周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的是（ ）的性质。
17．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：（ ）A)使物镜远离目镜 B)使目镜远离物镜 C)使目镜靠近物镜 D)应同时调节物镜和 目镜18. 棱镜系统中加入屋脊面，其作用是（ ）。
19. 光学系统中场镜的作用是（ ）A)改变成像光束的位置 B)减小目镜的尺寸 C)不改变像的成像性质 D)以上都正确 20. 理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是（ ）。
21.物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm ，则该显微镜的视放大率为（ ），物镜的垂轴放大率为（ ），目镜的视放大率为（ ）。
二、问答题1. 什么是理想光学系统？2. 对目视光学仪器的共同要求是什么？3. 如何计算眼睛的视度调节范围？如何校正常见非正常眼？4. 光学系统中可能有哪些光阑？5. 共轴光学系统的像差和色差主要有哪些？6. 显微镜的分辨率与哪些参数有关？通过什么途径可提高显微镜的分辨率？7. 复杂光学系统中设置场镜的目的是什么？8. 平面镜成像是否存在色差？9. 什么叫孔径光阑？它和入瞳和出瞳的关系是什么？10. 什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？11. 几何像差主要包括哪几种？12. 什么叫远心光路？其光路特点是什么？13. 角放大倍率和视觉放大倍率的本质区别是什么？望远镜的角放大倍率和视觉放大倍率有何异同？14．场镜的作用是什么？若把一场镜（凸平）放置于望远物镜的像面上，场镜的垂轴放大倍率多大？场镜的初级球差多大？15. 目镜的作用是形成实像还是虚像？是倒立像还是正立像？是放大像还是缩小像？16. 为什么光楔有色散作用？当光楔顶角为θ时，光楔对F光和C光的角色散公式。
激光器_振镜_构成_准直径_场镜_概述及解释说明
激光器振镜构成准直径场镜概述及解释说明1. 引言1.1 概述激光器是一种能够产生高强度相干光的装置，广泛应用于科学研究、医疗、工业加工和通信等领域。
激光器的核心组件之一是振镜，它起到了控制激光束传输方向和准直度的重要作用。
而构成准直度场镜则在激光系统中起到进一步调整和修正激光束径向分布的关键角色。
1.2 文章结构本文将从三个方面对激光器、振镜以及构成准直度场镜进行深入讨论。
首先，在“2. 激光器”部分，我们将介绍激光器的定义、原理，并对其按照特定标准进行分类。
接着，在“3. 振镜”部分，我们将详细解释振镜的作用原理，并列举常见类型和结构形式。
最后，在“4. 构成准直度场镜”部分，我们将深入探讨构成准直度场镜的定义、作用以及设计特点，并展示它在实际激光系统中的应用情况。
1.3 目的本文的目的是对激光器、振镜和构成准直度场镜进行全面介绍，以便读者能够了解它们的作用、原理和应用。
通过本文的阅读，读者将增加对激光器相关技术的认知，并对振镜和构成准直度场镜在激光系统中的重要性有更深刻的理解。
这对于从事激光领域研究或工程应用的人员来说，将提供宝贵的参考和指导。
2. 激光器2.1 定义和原理激光器是一种将非常纯净且高强度的光束产生出来的装置。
其基本工作原理是通过受激辐射过程实现的，利用外加能量使活性介质中的电子跃迁并产生光子放射。
2.2 激光器的分类根据不同的工作介质和发光方式，激光器可以分为多个类别。
常见的分类有气体激光器、固态激光器、半导体激光器等。
具体而言，它们包括二氧化碳激光器、氦氖激光器、Nd:YAG激光器、掺铒纤维激光器以及半导体二极管激光器等。
2.3 激光器的应用由于其特殊属性，激光器在众多领域中得到了广泛应用。
它们常被用于科学研究、医疗治疗、通信技术、材料加工等行业。
在科学领域中，激光技术被广泛应用于实验室研究、光谱学和物质分析等；在医疗领域中，激光器可用于手术切割、眼科治疗和皮肤美容等；在通信技术方面，激光器则可用于传输大量数据、光纤通信和激光雷达等；在材料加工领域中，激光器常被应用于精密切割、焊接和沥青路面打标记等。
应用光学选择题
1【单选题】发生全反射现象的必要前提是：A、光线由光疏介质到光密介质传播；B、光线由光密介质到光疏介质传播；C、光线在均匀介质中传播；D、以上情况都可能产生。
正确答案： B 我的答案：B2【单选题】周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：A、节点的性质；B、主点的性质；C、焦点的性质；D、以上答案都正确。
正确答案： A 我的答案：A3【单选题】在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：A、使物镜远离目镜；B、使目镜远离物镜；C、使目镜靠近物镜；D、应同时调节物镜和目镜。
正确答案： C 我的答案：C4【单选题】棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：A、改变光轴的方向；B、改变主截面内像的方向；C、改变垂轴于主截面方向上像的方向；D、以上都正确。
正确答案： C 我的答案：C5【单选题】光学系统中场镜的作用是：A、改变成像光束的位置；B、减小目镜的尺寸；C、不改变像的成像性质；D、以上都正确。
正确答案： D 我的答案：D（组合光学系统中，这种和像面重合，或和像面很靠近的透镜称“场镜”）1【单选题】光学系统的放大率是指：A、垂轴放大率β；B、轴向放大率α；C、角向放大率γ；D、包括以上三个。
我的答案：D2【单选题】以下哪组平面并非共轭？A、物方主平面和像方主平面；B、物方焦平面和像方焦平面；C、物方节平面和像方节平面；D、三者均非共轭。
我的答案：B3【单选题】根据费马原理，光线将遵循何种路线传播：A、光程为极小值的路线；B、光程为极大值的路线；C、光程为常量的路线；D、以上三种情况都有可能，即光程为极值的路线。
我的答案：D4【单选题】国际照明委员会规定，流明与瓦之间的转换当量是：A、386lm/W；B、368lm/W；C、683lm/W；D、638lm/W。
我的答案：C5【单选题】白炽灯(钨丝灯)、荧光灯和照明用LED灯三者中的发光效率(lm/W)最低的是：A、白炽灯(钨丝灯)；10~20B、荧光灯； 30~60C、照明用LED灯；D、三者都差不多。
应用光学-场镜 景深-PPT课件
推导（略）P101
1 1 1 1 Z '1 1 ( ) l l l Dl f ' 1 l 2
1 1 2Z' 1 1 ( ) l1 l2 D l f'
17
讨论：
• 1. 以倒数形式近似表示，前后景深相等；实际上，后 景深大于前景深； • 2. 入瞳直径D：D越小，其景深越大，反之则相反； 从 DF=f ’可知，若想获得较大的景深需要较大的光圈 指数F （在 f ’ 不变的情况下，入瞳较小所进入的光能 也较小，需要较长的曝光时间） • 3. 景深最大情况：远景平面位于无限远
10
A’B’—景像平面
入瞳 出瞳 B 2”
B2’
A’ a’ b’
B 1’
• 根据理想光学系统特性，物空间一个平面，在像空间只 有一个平面与之共轭。
• 对准平面附近的物点在“相片”（像面）上成一个弥散 斑； • 当弥散斑‘不能被分辨’时，像面上仍能成清晰像点； • 对准平面前后能够在像面成清晰像的物空间范围---系 统的景深。
• 例：有一红外望远物镜，通过口径为25mm，焦距 100mm，视场2w=6,问: 1) 不加场镜时，应选多大尺寸的
探测器？ 2）若探测器的光敏面镜的焦距和口径各为多少？ 此时探测器应放在何处，光线才能照满光敏面？
• 例：望远系统由焦距分别为100mm和20mm的两正透镜 构成，全视场角2w=10°, 出瞳直径为5mm，由于目镜
18
2. 景深的作用和控制
小景深：凸显目标、细节，营造朦胧视觉
大景深：光学遥感成像，旅游留念…
控制一：入瞳。入瞳大，景深小 控制二：焦距。焦距长，景深小 控制三：物距。物距大，景深大
19
20
例1： P102
场镜反焦点参数
场镜反焦点参数场镜是一种特殊的光学元件，常用于光学系统中，用于聚焦光线。
而在聚焦光线的过程中，场镜的参数之一就是反焦点参数。
本文将围绕场镜的反焦点参数展开讨论，以便更好地理解和应用场镜在光学系统中的作用。
一、反焦点的定义反焦点是指光线通过场镜后，经过折射或反射后再次汇聚的点。
反焦点是场镜对光线的聚焦效果的一个重要指标，它决定了光线经过场镜后的聚焦程度和位置。
二、反焦点的计算方法在光学系统中，根据场镜的几何形状和折射率等参数，可以计算出场镜的反焦点位置和焦距。
一般而言，计算反焦点需要考虑场镜的形状、曲率、折射率等因素。
1. 对称场镜的反焦点计算对于球面对称的场镜，其反焦点位置可以通过公式来计算。
公式中包含了场镜的曲率半径和折射率等参数。
需要注意的是，对称场镜的反焦点通常位于镜片的对称轴上。
在计算对称场镜的反焦点时，可以使用以下公式：\[f = \frac{R}{2(n-1)}\]其中，f代表场镜的焦距，R代表场镜的曲率半径，n代表场镜的折射率。
通过这个公式，可以计算出场镜的反焦点位置。
2. 非对称场镜的反焦点计算对于非对称场镜，其反焦点的计算相对复杂一些。
需要考虑到场镜的非球面形状和折射率的变化等因素。
一般而言，需要借助数值模拟和计算机程序来计算非对称场镜的反焦点。
三、反焦点参数的应用反焦点参数是场镜设计和光学系统优化的重要依据。
根据反焦点参数，可以确定场镜的位置和焦距，从而实现光线的聚焦和成像。
在实际应用中，反焦点参数还可以用于确定光学系统的工作距离、调节光线的入射角度等。
1. 光学系统的优化设计在光学系统的设计过程中，反焦点参数可以作为一个重要的设计指标。
通过调整场镜的参数，可以实现光线的精确聚焦，从而提高光学系统的成像质量和效率。
2. 聚焦光线的应用反焦点参数还可以用于聚焦光线的应用中。
例如，在激光加工和光刻领域，通过设计特定形状和参数的场镜，可以实现对光线的高度聚焦，从而实现精确的加工和曝光。
(完整word版)应用光学简答题
(完整word版)应用光学简答题1．物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？物理光学：研究光的本性,并根据光的本性来研究各种物理现象。
几何光学：研究光的传播规律和传播现象，几何光学中采用光线理论.2．什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用)？场镜：和像平面重合或和像平面很靠近的透镜,场镜只改变成像光束位置，不影响系统的光学性质.作用：降低主光线在后面系统上的透射高度;改变出瞳距离;承担一定放大作用。
3．写出轴外点的五种单色像差和色差的名称.球差，彗差，像散，场曲，畸变；位置色差和倍率色差4．简述高斯光学的近轴条件，及近轴光路计算公式的意义.近轴条件：近轴物（表示视场不太大）和近轴光线（表示孔径不太大)。
近轴光路计算公式的意义：作为衡量实际光学系统成像质量的标准；用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。
5．用光学传递函数作为像质评价指标有哪些优点?光学传递函数能全面反映光学系统的成像性质；能把光学系统设计质量和实际使用性能统一起来，也就是使我们在设计阶段就能预知光学系统制造完成后的实际使用性能.6．照相物镜的作用是什么?表示照相物镜光学特性的参量有哪些？照相物镜的作用是把外界景物成像在感光底片或光电探测器光敏面上，使产生景物像.光学特性参数有：焦距，决定了景物的像和实际被摄物体之间的比例;相对孔径，决定了像面光照度的大小；视场角,决定了被摄景物的拍摄范围.7．简述费马原理。
费马原理又称光程极值原理，即两点间的光程总是取最大值、最小值或恒定值.8．光学系统的孔径光阑和视场光阑能否合一，为什么？两者不能合一。
因为这两种光阑起着完全不同的作用，孔径光阑的作用是限制成像光束的口径的大小，而视场光阑的作用是限制成像空间范围的大小。
9．什么是物方远心光路，举例说明其作用。
测量显微镜中,为了消除由于像平面位置的放置误差而引起的测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑,入瞳则位于物方无穷远,成为物方远心光路。
应用光学试题及答案
由高斯公式， ，
A’B’的高度为： 5分
放大镜在系统最前面
因此瞳孔为孔径光阑，放大镜为渐晕光阑。入瞳即为A’B’，位于放大镜后100/3mm处，口径为20/3mm，出瞳即为瞳孔。5分
（2）无渐晕的线视场范围
如图示，M与B’的连线恰好通过放大镜下边缘时，系统无渐晕
由几何关系知
三．计算题（70分）
6．（10分）某被照明目标，其反射率为=，在该目标前15m距离处有一200W的照明灯，各向均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。求：（1）该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标视为全扩散表面时的光亮度。
7．（10分）显微镜目镜视角放大率为e=10，物镜垂轴放大率为=-2ห้องสมุดไป่ตู้NA=，物镜共轭距为180mm，物镜框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。
一．简答题（15分）（写在答卷纸上）
1．（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？
2．（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？
3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。
二．作图题（15分）(画在试卷上)
4．（５分）已知焦点F和F’和节点J和J’（见图2），求物方主点H和像方主点H’。
中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸(首页)
2005-2006学年第 二 学期试落款称: 应用光学 A 课程号： 共 2 页 第 1 页
专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__日 分数_________
场镜的特性及其应用
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）
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：
f`O=175
d
l`z
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、照相物镜焦距为50，相对孔径1:5，对2m远处目标照相，假定底片上像点弥散斑直径小于0.05仍可认为成像清晰，问物空间能清晰成像的最远、最近距离？
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
F`O
Fe
G
B`
E
f`=108
3、7倍望远镜系统，视场角为2ω=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：
Байду номын сангаас
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
场镜
工作在物镜焦面附近的透镜称为场镜。
人们也称之为：F-Theta场镜，f-θ场镜，激光扫描聚焦镜，平场聚焦镜。
它是在不改变光学系统光学特性的前提下，改变成像光束位置。
场镜经常被应用1064nm、10.6微米、532nm和355nm的光学系统中。
场镜定义
工作在物镜焦平面附近，可以有效减小探测器尺寸的透镜，被称为场镜。
准确来说，场镜应该工作在物镜的像平面。
一方面：场镜的物平面和主平面重合，由主平面的特性可知其放大率为1，因此对系统的放大率无贡献；另一方面，场镜应该将物镜的光阑面投影在目镜的入瞳上，对于单透镜而言，光阑面也就是出瞳，这样可以保证物镜的出射光能够最大限度的通过目镜。
如果用在扫描系统中，则探测器替代了目镜的入瞳。
场镜分类
按照波长分：1064nm场镜（也叫YAG场镜）、10.6微米场镜（也叫CO2场镜）、532nm场镜（也叫绿光场镜）、355nm场镜（也叫紫外场镜）。
按照设计理念分：f-theta透镜和远心透镜，远心透镜成本很高，在工业系统中主要适应的是f-theta透镜。
场镜的主要技术参数
场镜场镜的焦距
通常情况下，场镜的焦距可以根据高斯光学物像关系确定，，其中，f1’和f2‘分别表示物镜和目镜的焦距，f为场镜的焦距，如下图所示。
[3]
场镜激光扫描系统
场镜的主要技术参数有：工作波长、入射光瞳、扫描范围和聚焦光斑直径。
工作波长：主要看激光器的波长，场镜的镜片是在给定的激光波长镀膜。
如果不在给定的波长范围内使用场镜，场镜可能会被激光烧坏或所需要的激光透过率很低。
入射光瞳：也叫最大入射光斑。
如使用的是单片镜，反射镜置于入射光瞳的地方，最大可用光束的直径等于入射光瞳的直径。
入射光瞳越大，通过聚焦镜聚焦出来的聚焦光斑直径越小，所以在要求打标特别精细的场合，我们会考虑使用入射光瞳大一些的场镜，如精细打标和振镜式焊接。
扫描范围：场镜能扫描到的范围越大，当然越受使用者的欢迎。
但是如果增加扫描范围，聚焦光点变大，失真度也要加大。
另外加大扫描范围，场镜焦距和工作距也要加大。
工作距离的加长，必然导致激光能量的损耗。
还有聚焦后的光斑直径跟焦距成正比，这意味着加大扫描范围，聚焦光斑直径跟着加大，光斑聚得不够细，激光的功率密度下降非常快（功率密度跟光斑直径的2次方成反比），不利于加工。
所以使用者要根据不同的加工面积选用最适合的场镜，或者备用几个不同扫描范围的场镜。
焦距：跟工作距离有一定关系，但是不等于工作距离。
聚焦光斑直径：对于入射激光束直径D、场镜焦距F和光束质量因子Q的扫描系统，聚焦光斑直径d = 13.5QF/D (mm)。
所以用扩束镜可以得到更小的聚焦光斑。
场镜的主要作用是：
（1）提高边缘光束入射到探测器的能力；
（2）在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积。
如果使用同样的探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量；
（3）可让出像面位置放置调制盘，以解决无处放置调制器的问题；
（4）使探测器光敏面上的非均匀光照得以均匀化；
（5）当使用平像场镜时，可获得平场像面；
（6）在像差校正方面，可以补偿系统的场曲和畸变。