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春之气息PPT模板 第四章 光学系统中的光束限制Stops in Optical Systems 理想光学系统对任意物以任意宽的光束给出某一定倍率的像。当共轭距一定时，物的大小与像的大小成比例 实际光学系统的成像光束将会受到限制 透镜的大小和像面的大小有限，从而限制了成像光束的宽度和成像范围 实际光学系统必须限制参与成像的光束宽度和光束范围，以保证成像质量 本章内容 §4.1 光阑 概念 入瞳与出瞳 入射窗与出射窗 §4.2 场镜 §4.3 光学系统的景深 §4.4 远心光路 §4.1 光阑 一、概念 光阑：光学系统中所有限制光束的孔或框（透镜框、棱镜框） 限制成像光束或成像范围 孔径光阑 Aperture Stop：限制进入光学系统成像光束口径大 小的光阑。 决定了光学系统的光能量大小 控制像的亮度 并与像的分辨率有关 照相机的光圈 任何光学系统中，孔径光阑都是存在的 孔径光阑的位置不同，轴外物点参与成像的光束位置就不同 孔径光阑的位置不同，轴外物点发出并参与成像的光束通过透镜的部位就不同 视场光阑Field Stop：限制物平面上或物空间中最大成像 范围的光阑 位置固定，总是设在系统的实像平面或中间实像平面上 在像面上或物面上安放一个中间开孔的光阑。 没有实像平面，就没有视场光阑 照相机中的底片框 消杂光光阑：消除杂光的光阑 杂光能引起成像对比度的下降 不限制成像光束的大小 把镜筒内壁加工成螺纹，并涂以黑色无光漆 二 入瞳与出瞳 入瞳：孔径光阑经前面光组，在系统物空间所成的像 出瞳：孔径光阑经后面光组，在系统像空间所成的像 入瞳作图：入瞳与孔径光阑物象共轭 已知孔径光阑，求物 利用几条特殊光线 ①平行于光轴的光线，其光线的延长线通过入瞳的边缘处，该光线经过透镜折射后经过孔径光阑的边缘处 ②通过第一个透镜中心处的斜光线，其光线的延长线通过入瞳边缘处该光线通过透镜折射后经过孔径光阑的边缘处 ③光路可逆原理 出瞳作图： 注意： ①入瞳的位置和直径代表了入射光束的位置和口径； 入瞳描述了一条光线能否通过系统； ②入瞳、孔径光阑、出瞳互为物象共轭； ③通过入瞳中心的光线，经光组后，必然经过孔径光阑和出瞳的中心； ④通过入瞳边缘的光线，必然成为出瞳的边缘光线； ⑤孔径光阑对一定位置的物点而言，物体位置改变，孔径光阑可能改变。 当一个系统中有多个光阑时，到底谁是孔径光阑？ 标准：谁对成像光束的大小起决定作用，谁就是孔径光阑 步骤： ①将系统中所有光阑分别对其前面的光组成像； ②确定各个像中对轴上物点张角最小者，即入瞳； ③此入瞳所对应的光阑即是孔径光阑 求法：作图法；解析法（例） 三 入射窗与出射窗 光窗：确定成像范围的概念 入射窗：视场光阑经其前面的光组在系统物空间成的像 出射窗：视场光阑经其后面的光组在系统像空间成的像 ①视场光阑安放在像平面上 ②视场光阑安放在物平面上 二 应用 在连续成像的组合系统中经常采用。 当两个系统组合在一起成像时，为了使前一个系统的出射光束都能进入后一个系统，而又不使后一个系统的通光口径过大，这就需要在中间像平面上加入一个场镜。 例：在像平面A’B’加一场镜，把成像光束向光轴偏转，使主光线透过后透镜中心，则后组透镜的口径大大减小。 三 场镜焦距计算 根据某一条光线通过场镜前后所要的位置，用成像公式计算。 例：在上例中，假设 要求主光线即通过前透镜的中心又通过后组透镜中心，即要求前组透镜经过场镜后成像在后组透镜上。 一 弥散斑（Blur Circle） 景象平面：象平面 对准平面：在物空间与景象共轭的平面 主光线：B1、B2、A与入瞳中心点的连线，分别为这些点的主光线 对准平面上的弥散斑：B1、B2沿各自的主光线在对准平面上的投影z1、z2 景象平面上的弥散斑:z1’、z2’ 二 景深（Field Depth） 设z’为像平面上允许的最大弥散斑直径， 讨论 ①容许的光斑直径z’越大，景深越大 ②焦距与景深的关系 景深除与入瞳直径2a有关以外，还与对准平面的距离 p 和垂轴放大率 ? 有关 ③当入瞳大小2a和对准平面的位置以及极限角一定时，远景深度近景深度 相对孔径D/f’=2a/f’ 镜头的光圈数＝相对孔径的倒数 如果光圈系数的标称值数字越大，也就表示其实际光圈就越小 对于一定f’,D越大景深越小 要拍摄小景深的照片，如特定镜头，应选择长焦距、大的相对孔径即小的光