第四章 光学系统特性参数检测

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1 1 1 L L f s
1、被测系统目镜 B′ B 2、视度透镜
3、普通视度筒
-L -L′
三、大量程视度筒检测 用视度表示为:
4.2.2 视度检测
SD=SD′-P 式中,P——视度透镜的视度;SD′——普通视度筒 的视度读数;SD——待测系统的视度值。 大量程视度筒测量范围: ±6.5到±7.5屈光度
1、被测系统目镜
2、眼点 3、出瞳 4、物镜
5、视度筒 6、目镜
F0 -L
F0′ -l -f0′ f0 Δ 7、分划板
4.2.2 视度检测

检测原理
若l可略去不计,上式可写成 式中,f0′——视度筒物镜的焦距。 实际上,这时视度筒的读数与标记数之差即为待检系 统视度的装定误差。
1、被测系统目镜
f 0 2 f 0 2 1000 L f 0 f 0 SD
4.2.2 视度检测
三、大量程视度筒检测 大量程视度筒=视度透镜+普通视度筒 视度透镜:具有与待测系统的视度符号相反的视 度,抵消了一部分被测视度,使剩余的视度在普通视 度筒量程内。
1、被测系统目镜 B′ 2、视度透镜 3、普通视度筒
B
-L -L′
4.2.2 视度检测
三、大量程视度筒检测 如果视度透镜与待检系统的眼点O(或出瞳)重 合,B是待检系统的像点,OB=L;B经视度透镜成像 为B′,像距为L′;B′再经视度筒物镜在分划面上 成像为B″,设视度透镜的焦距为fs′,由高斯公式得
四、半透镜视度筒检测 由于双光楔的作用, 当物像程在双光楔的等厚 线前或后时,物像被分成 左右错开的上下两部分。 物像在等厚线上时,像不 错开。 半透镜视度筒利用人 眼对准精度高的特点,其 检测视度的灵敏度高达 1/20屈光度。
4.2.3视差的检测

来自百度文库
一、视差表示法 如果无限远的物体经物镜成像后的物像不和分划 板刻线面重合时,眼睛垂直光轴移动,则观察到物像 和分划面相互错动,这种现像称作视差。 用存在视差的望远系统进行瞄准时,就会产生对 准误差。
1、被测系统目镜 B′ B 2、视度透镜 3、普通视度筒
-L -L′
四、半透镜视度筒检测 半透镜视度筒是用半 透镜组代替普通视度筒中 的分划板。 半透镜组实际是一块 双胶合场镜,其负透镜是 块被切成两半的平凹透镜, 并各沿相反方向有一偏心, 偏心量为e。因半透镜第 一面为平面,故半透镜足 相当于在正透镜上贴了一 对 分像双光楔。
4.2.3视差的检测
1、视差角 当系统存在视差时,物像O′将成在距分划面b的 位臵处,当相应的物像O′相对分划的上下错动量为 AB,由此引起的物方视差角ε为 AB AB

f 0 b f 0
1、分划板 ε F0′ Fe′ A D′ B b f0′ 2、出瞳
-fe′
4.2.3视差的检测
1、显微镜物镜 2、显微镜目镜 3、前置镜物镜
y
-
y″
-ω′
-y′
ω -fT′
-fe
4.1.2 显微镜物镜的数值孔径检测
一、小孔光阑法 在待检显微镜的工 作面上放一小孔光阑, 其直径约0.5mm;孔的中 心大致与光轴重合。在 离小孔光阑l处,垂直物 镜光轴放一标准刻尺。 这样刻尺成像在显微物 镜像方焦点后不远的地 方,而小孔光阑成像在 物镜的像平面上。
2、眼点 3、出瞳 4、物镜
5、视度筒 6、目镜
F0 -L
F0′ -l -f0′ f0 Δ 7、分划板
4.2.2 视度检测

误差分析 视度测量的误差主要取决于视度筒的调焦误差,即 取决于视度筒的出瞳直径和放大倍率。视度筒的入瞳 等于待检系统的出瞳,故视度筒的放大倍率不宜过高, 常选用4×或6×,其检测范围为±1.5到±2.5屈光度。
3、测微 目镜
4.1.1显微系统放大率的检测
由下图可知, tg
yM y y f T f e 250
故 M y 250 yf T
式中 ,f′T ——前臵镜物镜的焦距;y″——前臵 镜分划板上测出的像高。因物高y和前臵镜焦距f′T已 知,故只要测出y″,就可求得显微镜的放大率。
1、目镜 3、测微 目镜
2、抽筒
3、镜筒 4、被测 物镜 5、标准 刻尺
4.1.1显微系统放大率的检测
固定显微镜的工作距, 1、目镜 用测微目镜代替目镜,见 右图,由于测微目镜的镜 2、抽筒 片与它靠面之间的距离与 3、镜筒 普通目镜不同,即机械筒 长有变化,故要再调节抽 4、被测 筒,使刻尺线清晰地成像 物镜 在测微目镜的分划板上。 5、标准 在测微目镜的视场中央选 刻尺 择一对距离为y的刻线,测 出其像距 y,由 yy 就可算 出物镜横向放大率。
m L
4.2.2 视度检测
目镜的移动量即是其前焦点Fe相对物镜焦点F′o的移 动距离Δ。其大小及符号决定了视度的大小及正负。 无限远的目标经物镜后成像在后焦面处(称为物像)。 若目镜的前焦点Fe与物镜的后焦点F′o重合,则出射光 束是平行光束; 若目镜前移,如图所示Δ为正,则物像经目镜成像在 距目镜左方-L处,即出射光是发散光束; 若目镜后移(Δ为负),则出射光束是会聚光束。
4.2.3视差的检测
二、视差的测量方法 1、视差角检测法
在平行光管的分划板上刻有视差公差带。若系统存在 视差,人眼沿待检系统的出瞳面摆动时, 可发现平行光管 的分划像与待检系统的分划像相对错动,离人眼远的分划 像与人眼同向动,离人眼近的分划像与人眼反向动。只要 两个像最大错动量不超过公差带,则认为视差合格。
-L′ A B b f0′ -fe′
O′
F0′ Fe′
D′
4.2.3视差的检测
2、视度差 当F0′ 和Fe重合时,分划面到F0′ 的距离为b,经 目镜后像距为 2 1000 b
L fe b
SDk f e 2
-L′ A B b f0′ -fe′
O′
F0′ Fe′
D′
4.2.3视差的检测
1、平行光管 2、待检系统 3、前臵镜
4.2.2 视度检测
一、基本概念
视度(SD)是指目视光学仪器出射光束的会聚或发 散程度。视度可表示为 1 1
SD


式中,L——眼点(出瞳)至仪器出射光束的顶点(像 点)的距离,单位为m。 若系统出射的是平行光束,则视度为零,适应正常眼 (人眼的像方焦点刚好和视网膜重合)的要求。 若系统出射的是发散光束,像点位于眼点之前,视度为 负值,满足近视眼(人眼的像方焦点位于视网膜的前方) 需要。 若系统出射的是会聚光束,像点位于眼点之后,视度为 正值,满足远视眼(人眼的像方焦点位于视网膜的后方) 需要。
1、视差角 由比例关系有
AB Db f e
Db 整理得, 3438 f o f e
1、分划板 ε F0′ Fe′ A D′ B b f0′ 2、出瞳
-fe′
4.2.3视差的检测
2、视度差 以分划在系统像方的视度SDk和物像的视度SD0之 差表示: ΔSD=SDk- SD0
1、靠面 2、物镜 3、镜管 4、调整螺钉 5、分划板 6、目镜

检测原理

调节视度筒目镜视度直至分划面最清晰。 将待检系统的视度分划对到所要检测的标记处,并将待 检系统放在平行光管和视度筒中间,视度筒物镜大致放 在待检系统的出瞳处,调三者大致共轴。
1、被测系统目镜
2、眼点 3、出瞳 4、物镜
1、光阑像
2、刻尺像
3、被测物镜 umax
4、小孔光阑
l

5、标准刻尺
4.1.2 显微镜物镜的数值孔径检测
一、小孔光阑法 测量时,调节显微镜, 使小孔成像清晰,然后去 掉目镜,人眼直接观察玻 璃刻尺的像,并直接读出 在显微镜线视场内的玻璃 刻尺格数m。若刻线格值为 τ。则由图可得
m tgu 2l
4.2.1 视放大率的检测
三、用平行光管和前臵镜检测 如果平行光管的分划间隔l、物镜焦距fc′已知,则 平行光管的视场角2ω可由tgω=l/2fc′求得。2ω就是待检 望远系统的物方视场角,经待检系统后,放大为2ω′, 再用前臵镜测出ω′的值。则待检系统的视放大率Γ= tgω ′ /tgω。 注意:要将待检系统视度归零。
Fe Fo′ -L O′ fe′ φ′



Δ
4.2.2 视度检测
由牛顿公式有 将L换算成视度,得
f e 2 L
1000 1 SD m 2 f e

O′
Fe
Δ
F0′ -L
fe′
φ′
4.2.2 视度检测
二、普通视度筒检测 普通视度筒是一个物镜可沿轴向移动的低倍望远 系统,由物镜、分划板、目镜组成,视度筒镜管上刻 有视度。
4.2.1 视放大率的检测
二、用标准光阑和倍率计检测 将已知直径a的标准光阑套在待检望远系统的 物镜框上。在被测系统的像方用倍率计测出该标 准光阑的像尺寸a′,Γ= D/D′= a/a′,就求出了 视放大率。 倍率计是一个带有分划板的放大镜。
4.2.1 视放大率的检测
二、用标准光阑和倍率计检测 注意事项 标准光阑直径在入瞳范围内应选的尽量大; 标准光阑面要垂直与系统光轴,其中心位于光轴 上; 对目镜视度可调的望远镜,检测时视度要归零。
2、视度差 因F0′ 和Fe重合,故物像的视度SD0=0 如果F0′ 和Fe′不重合,上式仍然成立。
-L′ A B b f0′ -fe′
1000 b SD SDk SD0 f e2
O′
F0′ Fe′
D′
4.2.3视差的检测
2、视度差 视差角与视度差的关系是
SD 0.29 D
4.2.1 视放大率的检测 一、基本概念 望远系统的视放大率Γ定义为同一目标用望远系统 观察时物像对人眼的张角正切(tgω′)与人眼直接观 察时的张角正切(tgω)之比,即
f o D tg tg f e D
式中,fo′——望远系统物镜的焦距;fe′——望远系 统目镜的焦距; D——望远系统入瞳直径; D′——望远系统出瞳直 径;
y 250 M e y f e
4.1.1显微系统放大率的检测
显微物镜的横向放大 率可用一标准尺(格值 0.01mm)和一个测微目 镜来检测。检测前,先将 带抽筒的显微镜按抽筒的 刻度尺调到所要求的机械 筒长(国际规定160mm), 然后装上目镜和待测物镜, 对标准刻尺调焦至像清晰, 使刻尺位于实际的工作距 离上,见左图。
第四章
光学系统特性参数检测
§4.1 显微系统特性参数检测
4.1.1显微系统放大率的检测 4.1.2 显微镜物镜的数值孔径检测
4.1.1显微系统放大率的检测
显微系统的放大率是指视放大率,表示人眼处 于出瞳位臵通过显微镜观察时,物体在人眼视网 膜上所成的像的大小与人眼位于明视距离处直接 观察同一物体时,在视网膜上所成像的大小之比。 在数值上显微镜视放大率ГM等于显微镜物镜 的横向放大率β与目镜的视放大率Гe的乘积
-L′ A B b f0′ -fe′
O′
F0′ Fe′
D′
3、望远镜视差的给定 1. 应指明对哪两个标记消视差,望远系统一般是对物 镜焦平面和分划板刻线消视差。 2. 应指明视场中哪一部分消视差,视场中心还是边缘 ,一般是指中心。 3. 视差引起的瞄准角误差应小于总的瞄准误差。 4. 瞄准、观察仪器一般用视差角给出。
1、光阑像
2、刻尺像
3、被侧物镜 umax
4、小孔光阑
l
刻度尺到小孔光阑的距离l 是预先测出的,由上式可 算出物方半孔径角u,从而 求出显微物镜的数值孔径 。

5、标准刻尺
§4.2 望远系统光学特性参数检测
4.2.1 视放大率的检测 4.2.2 视度检测 4.2.3视差的检测
§4.2 望远系统光学特性参数检测
1、平行光管 2、待检系统
4.2.3视差的检测
2、视度差检测 视度差测量常用普通视度筒或半透镜视度筒分别 测出无限远目标的物像视度值和待检系统中心分划的 视度值,二者之差即视差。常用平行光管的分划作为 无限远目标。为了减少平行光管的视差对测量结果的 影响,应使平行光管的焦距为待检系统焦距的2~5倍。
5、视度筒 6、目镜
F0 -L
F0′ -l -f0′ f0 Δ 7、分划板
4.2.2 视度检测

检测原理

轴向移动视度筒物镜,使平行光管分划像与视度筒分划 同样清晰且无视差地轴向重合。设视度筒物镜相对分划 板移动距离为Δ,视度物镜至待检望远系统眼点的距离 为l,则由牛顿公式可得: -(-L+l+f0) Δ=-f0′2
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