(光学测量技术)第5章光学系统特性参数的测量ppt课件.pptx

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1、第5章光学系统特性参数的测量5.1望远系统特性参数的测量5.2显微系统特性参数的测量5.3照相物镜特性参数的测量本章小结思考题与习题光学系统的特性参数一般是指焦距、孔径、视场、放大率等，对目视光学系统还有视差、视度等参数。当然，不同的光学系统为适应各自的需要而选用不同的参数来表征它们的特性。本章重点介绍望远、显微和照相系统三类常用光学系统各自特性参数的测量原理及方法。其中有涉及焦距测量的，因与第4章中讲述的光学零件焦距的测量相同，这里不再重述。教学目的1.掌握望远镜视度、视差及视放大倍率的概念。熟悉利用普通视度筒检测望远镜的视度、用平行光管法检测望远镜的视差和用

2、倍率计检测其视放大率的方法。2.掌握显微镜视放大率和物镜数值孔径的概念。熟悉利用直接测量法或间接测量法检测其视放大率和用小孔光阑法检测其物镜数值孔径的方法。3.掌握照相物镜相对孔径和有效光阑指数的概念。熟悉用焦面点光源法、平行光管法检测其相对孔径和用像面照度比较法检测其有效光阑指数。技能要求1.能够利用普通视度筒检测望远镜的视度;能够利用平行光管(带有视差公差带)批量检测望远镜的视差;能够利用倍率计检测其视放大倍率。2.能够利用测量显微物镜的横向放大率及目镜放大率的方法间接测量显微镜的视放大率;能够用小孔光阑测量显微镜物镜数值孔径。3.能够用焦面点光源法和平行光管

3、法检测照相物镜的相对孔径;能够用像面照度比较法检测其有效光阑指数。5.1望远系统特性参数的测量望远系统的光学特性参数具有代表性的主要有视度、视差及视放大倍率。这里就这三个参数的测量加以讨论。5.1.1望远系统视度的测量一、望远系统视度的基本概念目视光学仪器是供人眼观测使用的。为了适应不同视度的观测者使用需要，对目视光学仪器要求其出射光束能够调节。光学仪器的这种调节能力称为视度调节。视度(SD)是指目视光学仪器出射光束的会聚或发散程度。视度可表示为式中，L为眼点至仪器出射光束的顶点的距离，单位为m。由此可知，若系统出射的是平行光束，则视度为零，适应正常眼的要求;若出

4、射的是发散光束，如图5.1(a)所示，像点位于眼点之前，视度为负值，满足近视眼需要;当出射光束会聚时，如图5.1(b)所示，视度为正，满足远视眼需要。可见，视值的正负及大小清楚地描述了出射光束的结构特性。图5.1望远镜系统出射光束望远系统的视度调节通常是通过移动目镜的方法实现的。目镜的移动量即是其前焦点Fe相对物镜焦点F′0的移动距离Δ，其大小及符号决定了视度的大小与正负。无限远目标经物镜后成像在后焦面处。若目镜的前焦点Fe与物镜焦点F′0重合，则出射光束是平行光束;若目镜前移，如图5.2所示(Δ为正)，则物镜像经目镜成像在距目镜左方-L处，即出射光是发散光束;反

5、之，若目镜后移(Δ为负)，则出射光束是会聚光束。图5.2目镜视度调节由牛顿公式有将L换算成视度，得对于无分划板的望远系统，也可以用移动物镜的方法来实现视度调节。物镜移动量Δ与望远系统视度间的关系同样由式(5－3)决定。视度检验是指目镜视度分划调节到某示值时，检测其视度装定误差是否在规定的公差范围内。对于固定视度的仪器，其视度装定在-0.5~-1屈光度。二、望远系统视度的测量方法1.普通视度筒检测检测视度的仪器为视度筒，它是一个物镜可沿轴向移动的低倍望远系统，其结构示意图如图5.3所示。图5.3普通视度筒结构示意图普通视度筒检测原理如图5.4所示。图5.4普通视度筒

6、检测原理图若待测系统的视度为SD=1000/L，移动视度筒物镜，使经待测望远系统成的像再经视度筒物镜成在分划板上，这样人眼通过视度筒目镜可以同时清楚地看到物像和分划板。设视度筒物镜相对分划板移动距离为Δ，视度物镜至待测望远系统眼点的距离为l，则由牛顿公式可以得出若l可略去不计，上式可写成式中，f'0为视度筒物镜的焦距。根据式(5－4)可以刻制视度筒上的视度分划线。测量时，调节视度筒目镜视度直至分划面最清楚。将待测系统的视度分划对到所要检测的标记处，并将待测系统放在平行光管和视度筒中间，视度筒物镜大致放在待测系统的出瞳处，调三者大致共轴，再轴向移动视度物镜，直到

7、平行光管分划像与视度筒的分划清晰无视差地轴向重合，此时视度筒的读数与标记之差即为待测系统视度的装定误差。视度测量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。而视度筒的入瞳等于待测系统的出瞳，故视度筒的放大倍率不宜过大。普通视度筒常选用4×或6×，其检测范围为±1.5~±2.5屈光度。2.大量程视度筒检测当被测系统视度调节范围较大，超出普通视度筒测量范围时，可用大量程视度筒测量，测量范围达到±6屈光度。大量程视度筒是在普通视度筒前加一个视度透镜(已知光焦度)，如图5.5所示。若视度透镜与待测系统的眼点O(或出瞳)重合，B是待测系统的像点，O

8、B=L;B