最新工程光学(第四章光阑)课件PPT.ppt

《最新工程光学(第四章光阑)课件PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程光学(第四章光阑)光学系统的孔径光阑、入瞳和出瞳2景深和焦深4概述31光学系统的视场光阑和入射窗、出射窗3335远心光路9/15/20212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，光学系统中这种限制成像光束的光孔称为光阑。若光孔的大小是可变化的，这种光阑称为“可变光阑”。若光孔的大小是不变的，这种光阑称为“不可变光阑”。§4-1概述9/15/20213二、光束限制的共轭原则所谓光束限制共轭原则是指，当一条光线被其所在介质空间的某一元器件的口径所限制，则该光线的共轭光线也将被器件共轭像的口径所限制，如图4-2

2、。一个器件对光束的限制状况可以在任一个介质空间进行判断，但是，出于可比性，通常将所有器件都成像在同一介质空间来对光束限制的状况作比较。A'AIIII'图4-29/15/20217三、孔径光阑的判断在共轴光学系统中，各光学元器件按其设计的组合顺序依次排列，成像光束在经过各个元器件时，由于每个器件的通光口径大小和位置不同，对轴上物点允许通过的光束大小也不同。找出其中允许通过光束最小的元器件，便是孔径光阑，如图4-3所示。物A.S.L像图4-39/15/20218孔径光阑的判断具体判断方法是：1．首先求出所有的通光元件在系统物方的共轭“像”。即对每

3、一器件从右到左，由像空间对其左方的所有成像元件进行成像，得到所有器件在物方空间的共轭“像”。2．在物空间确定各器件允许通过光束的最大孔径角（当物在无限远时，确定所允许通过光束的最大高度）。即由给定的轴上物点以不同的孔径角去连接各个元件在物方的共轭“像”边缘，这些孔径角代表了各器件对轴上物点限制的最大光束；3．比较出其中孔径角为最小（物在无限远时为孔径高度最小）所对应的器件，该元件就是系统的孔径光阑。9/15/20219孔径光阑的判断例4-1：如图4-4a所示，D1为一透镜，D2为一光孔，用作图法判断何者为孔径光阑。解：将D1、D2在物方求“像

4、”。由于D1前面无成像透镜，它在物方的共轭像D1′就是其本身，D2对D1成像于D2′（其作图法可参照理想光学系统由像求物的作图方法），如图4-4b所示。由物点A连接D1′、D2′的边缘，张角分别为U1、U2，比较得出U2

5、中，当物体移至无限远，这时轴上物点发出的平行光束中，D1允许通过的孔径高度最小，因此，此时D1成为孔径光阑。9/15/202111例2：如图4-5a所示，L1，L2是两个直径相等的正薄透镜，A为物点，P是光孔，已知透镜的焦距，，物距孔径光阑的判断间距，，直径，，求此系统的孔径光阑。D=2=6=6A100D1P401LPD2202L图4-5a9/15/202112解求出所有器件在物空间的像。为此将整个系统翻转180，首先，光孔P经透镜L1成像：孔径光阑的判断，得：（表示直径大小可不考虑符号）再将透镜L2对透镜L1成像：，得：，得：，得：透镜L1

6、本身处在物空间，不必成像。将上述所有成像结果再转回180，得到图4-5b。9/15/202113孔径光阑的判断由物点A像所有物空间的器件像边缘作连线，比较边缘光线的角度。比较以上三个孔径角，有所以得出光孔P为孔径光阑。D'=3A2PD'=2P'2L'D=2D1=6P40D2=620(L)11L'P2L图4-5b9/15/202114四、入射光瞳和出射光瞳要找到孔径光阑，首先应使所有的光孔处于同一空间。即所有光孔投射到第一光孔的物空间，对轴上物点A张角最小的光孔“像”所共轭的光孔为孔径光阑,该光孔“像”称入射光瞳。.或所有光孔投射到最后一个光孔

7、的像空间，对轴上像点A′张角最小的光孔“像”所共轭的光孔为孔径光阑,该光孔“像”称为出射光瞳。9/15/202115QQQ2A-UP1PP2入射光瞳孔径光阑L1L2L2″BACK9/15/202116将光学系统中所有光学元件的通光孔分别通过其前面的光学元件成像到整个系统的物空间去，系统的入射光瞳必然是其中对物面中心的张角为最小的一个。9/15/202117P'L1A'U'孔径光阑QQ2QL2P'P'出射光瞳L1'9/15/202118将光学系统中所有光学元件的通光孔分别通过其后面的光学元件成像到整个系统的像空间去，系统的出射光瞳必然是其中对像

8、面中心的张角为最小的一个。9/15/202119入瞳、出瞳与孔径光阑的共轭关系2.入射光瞳与孔径光阑对其前面的光学系统而言就是共轭关系；3.出射光瞳与孔径光阑对其后