几何光学学习笔记（23）

光学仪器中有相当大的一部分仪器用来测量长度。一种是光学系统有准确的放大率，使被测物的像与一刻尺相比，便可求知被测物的长度，如工具显微镜等光学计量仪器。另一种是把一标尺放在不同位置，光学系统的放大率困标尺位置的不同而不同，按一定的视场读出标尺像上某个数值，从而求得仪器到标尺间的距离，如经纬仪、水准仪等大地测量仪器的测距装置。

像平面和刻尺平面不重合的现象称为"视差"。 如果适当地控制主光线方向，就可以消除或大为减小由视差引起的测量误差，这只要把孔径光阑设置在物镜的像方焦平面上即可。 如上图所示，光阑也是物镜的出射光瞳，则由物镜射出的每一光束的主光线都通过光阑中心所在的像方焦点，而物方主光线则是平行于光轴的。如果物体B1，B2在位置 A1，并与标尺平面M1，M2相共辄，则成像在标尺面上的长度即为M1，M2 。如果由于调焦不准，物体B1，B2不在位置 A1，而在位置 A2 ，那么它的像 B’1B’2偏离刻尺，在刻尺平面上得到的将是由弥散斑所构成的 B’1B’2投影像。但是，因为物体上每一点发出的光束的主光线并不随物体位置移动而发生变化，因此，刻尺平面上投影像两端的两个弥散斑中心的主光线仍通过点M1和点M2 , 按此投影读出的长度仍为M，M2 。这就是说上述调焦稍有不准并不影响测量结果。因为这种光学系统物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无限远，故称之为物方远心光路。

第二种情况是物体长度己知，例如是一标尺，置于望远物镜前方要测的距离处，物镜后面分划板平面上刻有一对间隔为己知的测距丝。当测量标尺所在处的距离时，调焦物镜或连同分划板一起调焦目镜，以使标尺的像和分划板的刻线平面重合，读出与固定间隔测距丝所对应标尺上的长度，即可求出标尺到仪器的距离。同样，由于调焦稍有不准，标尺的像不与分划板刻线平面重合，使读数产生误差而影响测距精度。为了消除或减小这种误差，可以在望远镜的物方焦平面上设置一个孔径光阑。如图所示，光阑也是入射光瞳，此时进入物镜的光束的主光线都 通过光阑中心所在的物镜物方焦点，则这些主光线在物镜像方平行于光轴。如果物体B1,B2 (标尺)的像 B’1B’2不与分划板的刻线平面M1，M2重合，则在该刻线平面上得到的是 B’1B’2 的投影像，即弥散斑M1和M2。但由于在像方的主光线平行于光轴，因此按分划板上弥散斑中心所读出的距离M1，M2与实际像的长度B’1B’2相等。 M1，M2是分划板上所刻的一对测距丝，如与 B’1B’2；不能完重合舍，它与标尺所对应的长度总是 B1B2，显然不发生误差。因为这种光学系统的像方主光线平行于光轴，其会聚中心在像方无限远处，故称之为像方远心光路。