光学设计理论基础：远心光学系统

今天为大家带来的是关于光学设计的必备理论知识。远心光学系统是指主光线平行于光轴的光学系统。

通过光学系统对AB成像测AB的长度，精确调焦可以精确测量。但如调焦不准，像面与分划板不重合，产生视差。

光线平行于光轴的光学系统有相当一部分的光学仪器是用于测量物体长度的，如工具显微镜、投影仪等计量仪器。其原理是在物镜的实像平面上置一刻有标尺的透明分划板，标尺的格值已考虑了物镜的放大率。

当被测物体成像于分划板平面上时，按刻尺读得的物体像的长度即为物体的长度。使用时应保证标尺分划板与物镜之间的距离固定不变，以确保按设计规定的物镜的放大率为常值。

同时通过调焦（整体移动光学系统或移动工作台）使被测物体的像重合于分划板的刻尺平面，以免产生测量误差。但由于存在景深，很难精确调焦到物体的像与分划平面重合，这就难免产生误差。

如图1，如能将物调焦到正确位置，将测得物体的精确长度为。

而当调焦不准，例如在位置之前时，其像应在刻尺之后而不与之重合。

图1

反之，调焦于正确位置之后时，所测长度偏短。像面与分划刻线面不重合的现象称为视差，视差越大，光束与光轴的倾斜角越大，测量误差也越大。

基本原理

这种由于视差而引起的测量误差，如果给主光线的方向以适当的控制，就可以消除或减小。这只要把孔阑设置在物镜的像方焦面上即可。显然，它也是物镜的出射光瞳，如图2所示。

图2

如果调焦准确，自然获得精确长度；如果由于调焦不准，物体不在位置而在，它的像将偏离于刻尺，在刻尺平面上得到的是一投影像斑。

但由于物体上同一物点的成像光束的主光线并不随物体位置而变，过投影像斑中心的主光线仍然通过和，读出的长度仍为。这就是说，上述调焦不准并不影响测量结果。

怎么对光学系统进行设计

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