《光阑概念与举例》PPT课件

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1、4光学系统中的光束限制引言：理想光学系统:无限大成像光束、任意大成像空间实际光学系统：光学零件的尺寸大小和其他金属框的存在参与成像的光束宽度和成像范围有限4光学系统中的光束限制任何成像光学系统，均需要满足一系列根据使用要求提出的条件。首先，使物体在给定共轭距上成要求倍率的像，由此决定了光学系统的轴向尺寸，这就是我们前面讨论的物像位置关系。4光学系统中的光束限制其次，系统还要具有要求的成像范围，所成的像还应具有一定的光度水准，并能反映物体的微细结构这实质上是一个如何确定光学零件的横向尺寸或通光孔径，从而给通过光学系统的光束

2、以合理限制的问题。也就是说，光学系统应对于要求成像范围内的物点，以要求孔径角的光束成像。前者规定了成像的线视场或视场角，后者与成像光束的孔径角有关，4光学系统中的光束限制因此，在每个光学仪器内都有一些限制光束通过仪器的障碍物，在仪器内除了个别的透镜框以外，有时候还必须安装一些带孔的平板形状的不透光的特殊障碍物，这些孔的中心在系统光轴上，它们同样有限制光束的作用。所有这些对通过光学系统的光束起限制作用的光孔统称为光阑。4.1、光阑概述一、光阑的概念二、孔径光阑三、视场光阑四、渐晕现象与渐晕光阑五、结论一、光阑的概念1、光阑

3、：光学系统中用以限制光束的光孔（透镜的镜座、照相机的光圈、专门设置的其他光孔）统称为光阑透镜的大小限制A点发出的成像光束的孔径角，像面的大小限制成像范围。实际光学系统：参与成像的光束宽度和成像范围有限。2、光阑的分类光阑对光束的限制作用主要体现在改善成像质量、决定光能、拦截杂散光等方面，可以分为四种：注意：孔径光阑和视场光阑是光学系统必不可少的两种最重要的光阑，前者用于限制通过光学系统的成像光束，后者用于限制成像范围。任何系统中都必须有孔阑和视阑两种光阑，并且两者不可能是同一光孔。孔径光阑：限制轴上点成像光束中边缘光线的

4、最大倾角（孔径角）视场光阑：限制物平面或物空间能被系统成像的最大范围（视场）渐晕光阑：限制物空间轴外点发出的、本来能通过上述两种光孔的成像光束消杂光光阑：限制杂散光（从视场外射入系统，或由镜头内部的光学表面、金属表面及镜座内壁的反射和散射所产生）实际光学系统：参与成像的光束宽度和成像范围有限。3、消杂光光阑杂散光：也称为杂光或杂散辐射，是指光学系统中除了成像光线外，扩散于探测器表面上的其它非成像光线辐射能，以及通过非正常光路到达探测器的成像光线辐射能。杂散光是进入光学系统，并在像平面上影响成像质量的有害光束。杂光使像面产

5、生明亮的背景、降低像的对比度，故加以限制———设置消杂光光阑重要仪器：需要专门设置（天文望远镜、长焦距平行光管）一般仪器：工艺处理——将镜筒加工成螺纹并发黑（涂黑色无光漆或煮黑）消杂光光阑设置情况：从光学系统本身来看，杂散光产生的原因有三种：一是非成像光束射向仪器内壁的表面，并由内壁表面反射后通过系统的出射光瞳射向像平面的光束；二是成像光束或非成像成像光束通过光学零件折射时，伴随着部分光线的反射，这些反射光束经仪器内壁或在光学零件的两个折射面之间多次反射和折射而产生杂散光；三是由于光学零件表面的划痕、麻点、抛光不良、光学

6、材料内部条纹和杂质以及光学零件毛糙的非工作面的散射等原因引起的杂散光。杂散辐射按照来源可以分为三类：第一类是光学系统外部的辐射源，如太阳光、地球表面的散射、漫射光及大气漫射光等进入系统，经系统内部构件的多次反射、折射或衍射到达探测器，成为外部杂散辐射或外杂光；第二类是光学系统内部辐射源，如控制电机、温控热源及温度较高的光学元件等产生的红外辐射，经过系统表面的反射、折射或衍射进入探测器，称为内部杂散辐射或内杂光；第三类是成像光束经非光路表面散射、或经光路表面的非正常传播而进入探测器的辐射能量，称为成像杂散光。二、孔径光阑1

7、、孔径光阑的定义定义：用来限制成像光束口径立体角的光阑称为孔径光阑，简称孔阑——有效光阑（光能、像质、分辨率）2、孔径光阑的作用：1）决定通过光学系统的光能量-----像面照度。照相时调节光圈，就是调节孔径光阑的大小，从而起到改变曝光量的目的。2）决定光学系统的分辨率（光学像反映物体微细结构的程度）。由衍射理论可知，系统分辨率与光束的孔径成正比。2、孔径光阑的作用3)孔径光阑对轴上点和轴外点成像光束均有限制作用。如果改变孔径光阑的位置，需要同时改变其大小才能起到相同的限制作用。对轴上点成像光束的限制作用——光束对称对轴外

8、点成像光束的限制作用——光束选择孔径光阑的位置不同，参与成像的轴外光束不一样，轴外光束通过透镜的部位也不一样，需要通过全部成像光束的透镜口径大小也就不一样。光阑位置的改变可以影响轴外点的成像质量。从这一点来看，孔径光阑的位置是由对轴外光束的要求决定的。严格的讲，限制轴上物点孔径角大小（或成像光束宽度），并有选择轴外物