第五章光阑精要.ppt

第一节 光学系统中的光阑及其作用 右图为投影系统， 透镜的通光孔径被直 径为D0圆框限制，像 屏幕的大小被直径为 DP 的圆框限制。 客观上任何光学系统的孔径角和成像范围总是有限的。 3.消杂散光光阑：只对非成像的杂散光起作用的光阑，称为消杂散光光阑； 4.渐晕光阑：对轴上点光束没有限制，但对由轴外点发出的充满孔径光阑的光束有限制作用。轴外光束被拦截的现象称为“渐晕”，产生渐晕的光阑称为“渐晕光阑”。 第二节 孔径光阑，入射光瞳和出射光瞳 如图有两个光孔， O1和透镜框O2，轴上 物点 A 进入O1光孔边 缘光线的孔径角 u1 比 A 物点进入 O2 光孔边 缘光线的孔径角 u2 小 ，所以 O1 是限制轴 上物点孔径角的光孔，是孔径光阑。 入射光瞳：把光学系统中所有光孔被其前面的光组成像，以物面中心为原点对被成像的光孔张角，其中张角最小的光孔就称为入射光瞳。 出射光瞳：孔径光阑被后面的光组成的像称为出射光瞳。 总结： 1、孔径光阑在光学系统中是唯一的；入瞳、出瞳也是唯一的； 2、孔径光阑与物体位置密切相关； 3、孔径光阑（入瞳）的大小是光学系统性能的重要指标； 对于望远系统、摄影系统，常用相对孔径（D/f′）来表示; 5、孔径光阑可以和入瞳、出瞳重合（二合一、三合一）； 6、对目视光学系统来说，眼睛的瞳孔也是一个光孔，目视系统的光束限制必须把眼睛的瞳孔作为一个光阑来考虑。 7、主光线——轴外物点发出的通过入瞳中心的光线称为主光线，主光线必通过孔径光阑中心和出瞳中心。 第三节 视场光阑、入射窗和出射窗 为确定物方的成像范围，规定两点： 1.在确定成像范围时要找一个原点，这个原点就是入瞳中心； 2.主光线，是轴外物点通过入瞳中心的光线。按规定，以主光线为边界确定光学系统的成像范围。 物面上能进入系统最边缘的各点发出的主光线与光轴的夹角决定了光学系统的成像范围，限制这些主光线的光孔就是视场光阑。 入射窗:把光学系统中所有光孔转换到物空间去，以入射光瞳中心为原点，对这些转换到物空间的光孔像张角，其中张角最小的光孔就是入射窗。 与入射窗共轭的光孔就是视场光阑。 入瞳中心对入窗边缘引的光线与光轴的夹角用ω表示，称为物方半视场角。它在物面上交点的高度用 y 表示，称为物方线视场。一般对无穷远物体的成像范围用角视场表示，有限远物体用线视场表示。 入射窗与视场光阑对视场光阑前面的光组共轭； 出射窗与视场光阑对视场光阑后面的光组共轭； 入射窗与出射窗对整个光组共轭。 实际光学系统，出射窗与视场光阑、入射窗与视场光阑可以合二为一；入射窗、视场光阑和出射窗还可以三者合一。 入射窗与入瞳不可能共面，出窗与出瞳也不可能共面。 光学系统的渐晕 轴外光束被拦截，导致在像面上相应的圆环区域逐渐变暗，这种现象叫渐晕。 出现渐晕区域叫渐晕区。 渐晕用渐晕系数 K 来表示： 如果 q = p，即物面与入窗重合，就不存在渐晕区了。 严重的渐晕是有害的，一般认为不超过50％是允许的。 第四节 光学系统的景深 当被需要成像的物体不是一个平面，而是一个有深度的物方空间时，就需要引进一个新的光学参量——景深。 现把光学系统简化成只有入瞳P1PP2和出瞳P1PP2的情况。 A和A 是共轭平面，令A 为接收物方信息的像方平面。 B1B2充满入瞳的光束 必充满出瞳会聚于B1 B2 。这样，在A面上 就形成弥散斑z1 和z2 B1和B2在A面得不到高 斯像点。 A 称为景像 平面。A称为对准平面A1称为远景，A2称为近景。 远景到对准平面的距离称为远景深度，用Δ1表示； 近景到对准平面的距离称为近景深度，用Δ2表示； 能在像平面上获“清晰像”的空间深度称为景深，用Δ 表示 如果给出在景像平面上允许的弥散斑的大小，就可得 出在怎样的一个深度得到“清晰像”。 z1 ，z2为对准平面上允许的弥散斑直径，z1 z2 为景像 平面上允许的弥散斑直径，并有： 以照相机为例，若照片的弥散斑对人眼的张角小于人 眼的分辨角 则相片是清晰的。 P为对准距离。