典型光学系统

测量显微镜设计实例
6、物镜数值孔径
Γ ≥300NA
NA≤Γ/300=25/300=0.083 取： NA=0.07
110
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
7、显微镜分辨率
σ =0.5λ/NA
σ =0.5 λ/NA =0.5×0.000555/0.07=3.96 μm σ =0.61 λ/NA =0.61×0.000555/0.07=4.836 μm
111
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
8、瞄准精度验算
人眼α=250×0.00029=72.5 μm
仪器α= 72.5/25=2.9μm 或60'' /25=2.4''
112
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
9、出瞳直径
2a'=500NA/Γ
2a'=500NA/Γ =500×0.07/25=1.4mm
（阿贝浸液物镜）
（复消色差物镜）
（平视场复消色差物镜）
图 6-12
图 6-12
图 6-14
图 6-13
1）系统的组成 2）光学特点
6-12
3）成像关系 4）光束限制
6-12
6-12
6-13
6-14
图 6-15 图 6-16
6-15
图 6-17
图 6-18至21
L2 b
当 min 时，对应的 Lmin 即为双目立体视觉误差。
6.2
图 6-5
6.2
图 6-5
6-5
P'
像
图 6-6
图 6-7
P '）
6-6
P'
6-7
图 6-8
6-8
1）系统的组成 2）光学特点
6-8
3）成像关系 4）光束限制
பைடு நூலகம்
图 6-9 图 6-10 图 6-11
105
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
2、放大率分解
目镜 Γ目=5×，10×，12.5×，15× ，25× 物镜 β= 2.5×，4×，10×，40×，100×
取：Γ目=10× β=2.5×
106
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
3、目镜焦距
Γ目=250/ f目'
f目' =250/Γ目=250/10=25mm
113
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
10、物镜光路
物方远心光路
114
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
11、物镜焦距
115
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
12、物镜口径
NA = 0.07 n = 1
sinu = 0.07 u = 4.014° tgu = 0.070172 D物 =2y1+2ltgu=1.4+2×55.71×0.070172
117
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
14、出瞳距
∵-lz=l1'-f1 ' +f2 ' =139.29-39.79+25=124.5mm ∴lz=-124.5mm
118
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
15、目镜口径
D目=2lz' tgω2' +2a'
6-26
6-26
:
图 6-27
图 6-28 图 6-29 图 6-30
变形镜
放映物镜
银 幕 宽 度 方 向
弧矢面（俯视图）
6-27
变形镜
放映物镜
银 幕 高 度 方 向
子午面（正视图）
6-27
6-28
6-28
6-29
6-30
6.8
作用：1）转像、倒像 2）增加系统长度，满足特殊要求
6.1
图 6-1
6.1
图 6-2a 图 6-2b 图 6-3a.b.c
图 6-2a 图 6-2b 图 6-3a.b.c
图 6-2a 图 6-2b 图 6-3a.b.c
图 6-2a 图 6-2b 图 6-3a.b.c
图 6-4
6-4
1、单目视觉
2、双目立体视觉 ① 对于空间一点A：
7.5
图 6-17
图 6-18至21
7.5
图 6-17
图 6-18至21
6-17
6-17
当焦距一定时，接收器尺寸越大，视场角越大
③改变像面照度的方法
（定义、公式、影响因素）
图 6-22至25
图 6-26
f ' 增大， Δ减小 2a 增大， Δ减小 P 增大， Δ增大 F 增大， Δ增大
631
几何光学知识综合运用
工程光学教学案例
测量显微镜的设计
103
案例1 测量显微镜设计实例
一、任务 测量直径小于1.2mm的毛细孔。 非接触测量，且误差小于4μm。
104
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
1、主要光学参数
视场大小：2y = 1.4mm 分辨率：σ＝4μm
Γ = 25×
L = 195mm
107
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
4、分划板大小
2y1=1.4mm
2y1'= 2y1×β =1.4×2.5=3.5mm
108
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
5、目镜视场角
tgω2'= y1 ' / f目' =1.75/25=0.07 ω2' = 4º， 2 ω2' = 8º
109
案例1
二、分析
（图 6-5） ② 对于空间不同距离处的点：依靠“立体视差”判断
（图 6-6） ③ 体视锐度 min 及其应用
应用1
应用2
6-5
6-6
1、单目视觉 2、双目立体视觉
③ 体视锐度 min 及其应用
应用1：立体视觉半径 （能够形成立体视觉的最大空间范围）
应用2：双目立体视觉误差
对
求微分得到：
L
b
2
= 9.2186≈9.5mm
116
案例1
二、分析
测量显微镜设计实例
13、孔径光阑口径
D孔=2(l1'- f1') tgu'
∵tgu'=tgu×l /l ' =0.070172×55.71/139.29 =0.028065771
∴ u' =1.607628556 sinu' =0.028054729≈0.028 D孔=2(l1'-f1') tgu' =5.585089623≈6mm
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9a
6-9b
6-9c
6-9d
图 6-9 图 6-10 图 6-11
图 6-9 图 6-10 图 6-11
1）组成 2）工作原理 3）光瞳衔接 4）特点
6-10
1）组成
2）工作原理
3）光瞳衔接
4）特点
6-11
（低倍物镜）
（里斯特物镜）
（阿米西物镜）
实现：1）棱镜 2）透镜（单透镜、双透镜）
双透镜系统的特点：透镜之间平行光路，间隔不受影响；对 称结构，垂轴像差自动校正；增大镜筒长度。
二、实例（带有场镜和转像系统的开普勒望远镜）
631
1）系统分析
2）孔径光阑位置
3）已知光学参数（设计参数）
631
1）系统分析
2）孔径光阑位置
3）已知光学参数（设计参数）