第5章 光学系统的光阑

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1、第五章光学系统中的光阑目的要求：1、掌握光学系统中孔径光阑和视场光阑光阑的概念和作用。2、熟悉景深和焦深的概念。3、了解渐晕现象、渐晕光阑和消杂光光阑。何谓光阑（diaphragmorstop)？即是其中心与光轴重合且垂直与光轴放置的通光孔屏。其可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框。其按要求在专门位置放置。光阑的种类⑴孔径光阑(aperturediaphragm)⑵视场光阑(visualfielddiaphragm)⑶消杂光光阑⑷…一、孔径光阑它是限制轴上物点入射光束大小（即立体角）的光阑。从子午面上来看，此光阑决定了轴上点入射光束的孔径角，故称为孔径光阑。-UΩAA'1、孔径光阑的作用1

2、、孔径光阑的作用P2'P1'P'A'AB'B-UQP2P1PU'Q1Q2入瞳出瞳孔径光阑2、孔径光阑与入射光瞳（entrancepupil)孔径光阑被其前面的光学零件在物空间所成的像，称为入射光瞳（简称入瞳），它决定了该光学系统的物方孔径角U，这是因为在物空间的所有光孔中，入瞳对轴上物点的张角为最小。3、孔径光阑与出射光瞳（emergentpupil)孔径光阑被其后面的光学零件在像空间所成的像，称为出射光瞳（简称出瞳），它决定了该光学系统的像方孔径角U'，这是因为在像空间的所有光孔中，出瞳对轴上像点的张角为最小。4、孔径光阑与入射光瞳、出射光瞳的关系光阑QAL孔径光阑的确定：-UFF′··

3、·Q1入瞳（出瞳）孔径光阑5、如何确定孔径光阑？①先求出系统中所有通光孔在物（或像）空间的共轭像的大小和位置；②分别作出从轴上物（或像）点到这些孔像边缘的连线；③判别其中张角最小者，即最能限制轴上物点（或像点）光束大小者就是入瞳（或出瞳），而与其相共轭的通光孔（实物）即为孔径光阑。孔径光阑的确定：-UA·光阑QLFF′··出瞳入瞳孔径光阑Q1光阑位置不同，所起的作用也不同A′··AQLFF′··孔径光阑随一定的物体位置而定：A′QA·LFF′··A1A26、何谓主光线和相对孔径？主光线——通过入瞳中心的光线，根据共轭关系，它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。显然，主光线是各物点发出的光束的

4、轴线。相对孔径——即为入瞳直径与焦距之比值。此是（D/f′）光学系统的一个重要性能指标。二、视场光阑--C1、视场光阑与入射窗当入瞳很小时，视场光阑是限制物空间（或像空间）成像范围的光阑。视场光阑被其前面的光学零件在物空间所成的像，称为入射窗（简称入窗）；它决定了该光学系统的物方视场角2，这是因为在物空间的所有其它光孔中，入窗对入瞳中心的张角为最小。2、视场光阑与出射窗视场光阑被其后面的光学零件在像空间所成的像，称为出射窗（简称出窗）；它决定了该光学系统的像方视场角2′，这是因为在像空间的所有其它光孔中，出窗对出瞳中心的张角为最小。3、视场光阑与入射窗、出射窗的关系---UA·光阑QQ

5、1视场光阑的确定：入瞳（出瞳）入射窗-′出射窗视场光阑L··FF′孔径光阑5、如何确定视场光阑？①在确定了光学系统的孔径光阑后；②自入瞳中心引向系统物空间中所有其它通光孔的实物或像的边缘；③其对入瞳中心张角最小者即为入射窗，因它最能限制物空间成像范围，与其相共轭的实物光孔，即为视场光阑。视场光阑随孔径光阑的确定而定：例1A′QA·FF′L·A1·A2-UA·LA′·Q′光阑Q视场光阑随孔径光阑的确定而定：例2入瞳（出瞳）孔径光阑-′U′入窗视场光阑出窗ALA′··线视场：物方2y和像方2y'入瞳（出瞳）孔径光阑y-y′′三、渐晕此是指轴外物点发出的光束经光学系统后被部分拦光的现

6、象。轴外点成像光束与轴上点在光瞳面上的线度之比，称为渐晕系数。一般光学系统的视场边缘点可允许渐晕系数为50%，即刚好拦掉光束的一半。为消除或避免渐晕，应尽量使入窗与物平面重合；出窗尽量与像平面重合。三、渐晕现象三、渐晕系数作业：5-1，5-2,5-4。Thanks!薄透镜组的基点位置和焦距FHH'F'F2F2'F1F1'