第四章-光学系统中的光阑和光束限制.ppt

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1、问题的提出：利用作图法求像时，如果系统口径不够怎么办？光学零件的口径与两个因素相关：成像光束的大小成像光束的位置第四章光学系统中的光阑和光束限制照相系统的光阑望远镜系统中成像光束的选择显微镜系统中的光束限制与分析光学系统的景深实际光学系统不是理想光学系统，光学元件的尺寸是有限度的，必须适当选择参与成像的光束大小和位置，以保证成像质量。光阑一、光阑光阑：限制成像光束的光孔，或者是限制成像范围的光孔或金属框,可分为孔径光阑和视场光阑。§4.1光阑L：照相镜头A：可变光阑B：感光底片图4-1照相系统简图光阑在光学系统中的作用：决定能通过光学系统的光束；决定系统的视场；限制光

2、束中偏离理想位置最大的一些光线，以改善成像质量；拦截系统中有害杂散光；二、孔径光阑孔径光阑：限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑1、定义(2)孔径光阑对轴外点成像光束的选择（图4-3）2、孔径光阑的位置对选择光束的作用(1)孔径光阑对轴上点光束宽度的限制（图4-2）可以是系统中某个透镜的镜框，也可以是专门设置的光阑。-uu’-uu’-uu’-uu’图4-2孔径光阑对轴上物点光束的限制限制轴上物点成像光束宽度孔径光阑在光组中的位置也不同，则限制成像光束方式的不同。透镜框为孔径光阑-u1AA’-u2121为孔径光阑-u1AA’A21-u1-u2

3、A’2为孔径光阑图4-3孔径光阑位置对轴外点成像光束的选择AABC入射光瞳（简称入瞳）：入射光线的入口。孔径光阑经其前面的透镜或透镜组在光学系统物空间所成的像。出射光瞳（简称出瞳）：出射光线的出口。孔径光阑经其后面的透镜或透镜组在光学系统像空间所成的像。主光线：通过入瞳中心的光线。主光线（或其延长线）必须通过入瞳、孔径光阑、出瞳的中心。3、入射光瞳和出射光瞳（图4-4）图4-4入瞳与出瞳主光线入瞳孔径光阑（出瞳）4、孔径光阑位置及安放原则孔径光阑的安置通常和物镜镜框重合或在物镜附近，这可使同样孔径角的情况下，物镜的尺寸较小。ABUmax入瞳BAUmax入瞳ABUmax

4、入瞳三、视场光阑及入射窗、出射窗（图4-6）入射窗：视场光阑经其前面的光组在物空间所成的像出射窗：视场光阑经其后面的光组在像空间所成的像视场角：轴外点主光线与光轴间的夹角。物方视场角：在物空间，入射窗边缘对入瞳中心所张的角度。像方视场角：在像空间，出射窗边缘对出瞳中心所张的角度。能清晰成像的物面范围称为光学系统的物方视场，相应的像面范围称为像方视场。视场光阑：限制物平面上或物空间中成像范围的光阑图4-6入射窗与出射窗某一光组，当其孔径光阑（入瞳或出瞳）确定后，可由下述方法确定视场光阑：(1)先用计算法或作图法求出每一光阑被它前面光组所成的像。(2)再由入瞳中心向各光阑

5、在物空间所成像的边缘引光线，找出其中对入瞳中心张角最小的那个光阑像，与此张角最小的光阑像对应的那个光阑即为视场光阑。D1D1’D2D2’D3’D3孔径光阑入瞳视场光阑ω1ω2ω3图4-7照相系统简图L：照相镜头A：可变光阑B：感光底片§4.2照相系统中的光阑图4-9a可变光阑对成像光束的影响图4-10孔径光阑对轴外点光束的限制a)b)光阑处于A’位置时所需的透镜口径要比处于A位置的透镜口径大DDω图4-11轴外光束的渐晕渐晕光阑渐晕系数：斜光束在子午面内光束宽度与轴上点光束的口径之比：渐晕：由于轴外点发出的充满入瞳的光束被光学系统中的其他光孔或框所遮拦，造成轴外点实际

6、成像光束宽度小于轴上点光束宽度，像平面边缘部分比像中心暗的现象。照相光学系统小结：可变光阑为系统的孔径光阑，为保证轴外光束的像质孔径光阑设在照相物镜的某个空气间隔中。在有渐晕的情形下，轴外点光束的宽度不仅由孔径光阑的口径决定，而且与渐晕光阑的口径有关。在照相光学系统中，感光底片的框子就是视场光阑。孔径光阑的形状一般为圆形，视场光阑的形状为圆形或矩形。首页§4.3望远镜系统中成像光束的选择一、望远镜系统的基本结构：（图4-7）二、望远镜系统中的光束限制：光瞳衔接原则：（图4-8）前面系统的出瞳和后面系统的入瞳重合2.孔径光阑在不同位置处的计算（1）物镜左侧10mm；（2

7、）物镜上；（3）物镜右侧10mm;图4-12双目望远镜系统视角放大率：Г=6X视场角：2ω=8º30´出瞳直径：D’=5mm出瞳距离：lz’≥11mm物镜焦距：f物’=108mm目镜焦距：f目’=18mm图4-13望远镜系统简化图出瞳直径：视场角：入瞳直径：若孔径光阑在（2）位置上，分划板上一次实像像高：分划板框限制了系统视场。因此分划板框为视场光阑。为满足出瞳在目镜之外的要求，孔径光阑必须放在分划板的左侧。孔径光阑放在以下三种位置：（1）物镜左侧10mm;(2)物镜上；(3)物镜右侧10mm.表4-1通光口径阑位D物D棱D分D目l’z(1)31.5