应用光学光阑概要.ppt

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1、2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院1第五章光学系统中成像光束的选择2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院2组成光学系统的所有零件都有一定的尺寸大小实际的光学系统除了应满足前述的物象共轭位置关系和成像放大率的要求外，还要有一定的成像范围没有对光学零件的大小加以限制2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院3装夹透镜和其他零件的金属框的内孔边缘就是限制光束的光孔，这个光孔对光学零件来说被称为“通光孔径”由一点发出能进入透镜或光学系统的光束，其立体角大小决定于透镜的直径§5-1光阑

2、及其作用2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院4光阑的定义：夹持光学零件的金属框（透镜框、棱镜框）限制了成像光束的大小，光学中这种限制成像光束的光孔称为光阑。光孔的大小是可变化的，这种光阑称为“可变光阑”光阑是实际光学系统成满意（完善）像必不可少的零件。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院5光阑在光学系统中的作用：决定像面的照度。决定系统的视场。限制光束中偏离理想位置的一些光线，用以改善系统的成像质量拦截系统中有害的杂散光。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院6光阑按上述

3、的作用分为：孔径光阑视场光阑消杂光光阑渐晕光阑孔径光阑：它是限制轴上物点成像光束立体角（锥角）的光阑。也就是起到决定能通过光学系统的光能（即像平面照度）作用的光阑。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院7以普通照相机来说明光阑可变光阑底片2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院8孔径光阑A(∞)BC孔阑依当时的条件而定。物体位置变，孔阑可能也变。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院9例一应使所有光孔处于同一空间AA’F2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院10视场光阑

4、限制物平面或物空间能被光学系统成像的最大范围的光阑称为视场光阑。渐晕光阑光阑以减少轴外像差为目的，使物空间轴外点发出的、原本能通过上述两种光孔的成像光束只能部分通过，这种光阑称为渐晕光阑。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院11渐晕光阑由轴外发出的充满入瞳的光被部分遮拦的现象叫渐晕.引起渐晕的光阑称渐晕光阑AB1B3渐晕系数：K=DW/DB22021/8/17中国计量学院计量测试工程学院12消杂光光阑这种光阑不限制通过光学系统中的成像光束，只限制那些从非成像物体射来的光、光学系统各折射面反

5、射的光和仪器内壁反射的光等，这些光阑称为消杂光光阑。物镜消杂光光阑分划板2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院13§5-2孔径光阑、入瞳、出瞳例5-1已知一光学系统由三个零件组成，透镜1其焦距f1′=-f1=100mm，口径D1=40mm；透镜2的焦距f2′=-f2=120mm，口径D2=30mm，它和透镜1之间的距离为d1=20mm；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2=30mm。物点A的位置L1=-200mm;试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑。2021/8/17中国计量学院

6、计量测试工程学院14解：由于透镜1的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。先求透镜2被透镜1所成的像。因为f1’=-f1=100mm，l’=20mm，利用高斯公式：2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院15再求光阑3被前面光组所成的像。必须注意：为了求得光阑3在物空间的像，要使它对透镜1、2成像。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院16先求光阑3被透镜2所成的像，在求该像被透镜1在物空间所成的像。求法如上，因为l2’=30mm，y2’=D3/2=10mm，利用高斯公式得20

7、21/8/17中国计量学院计量测试工程学院17y2对透镜1来说是像，故y1'=y2=13.33mm因为l2=l1'–d1，所以2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院18再对透镜1求此像所对应的物，仍利用高斯公式：求物平面中心点A对各光阑像的张角（在物空间的像）2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院19物点A对光阑D1’的张角对D2’的张角对光阑D3’的张角u2为最小，说明光阑像D2'限制了物点的孔径角，故透镜2为孔径光阑。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院20-y-UP'

8、P1′P2′PP1P2U'y'QQ2Q出射光瞳入射光瞳孔径光阑L1L2U—物方孔径角U′—像方孔径角2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院21将此光阑Q1QQ2通过其前面的透镜成像到物空间去，则其像P1PP2就决定了光学系统的物方孔径角（由孔径光阑决定的光锥角称为孔径角）U（这一限制轴上点光束孔径角的光阑）孔径光阑被其前面的光组在光学系统物空间所成的像称为入射光瞳，简称入瞳。2021/8/17中国计量学院计量测试工程学院22孔径光阑Q1QQ2被其后面的透镜（光