§34光学系统的光束限制.PPTVIP

§9. 1 光学系统的光束限制 一、光阑及其分类 二、孔径光阑和入瞳、出瞳 三、视场光阑和入窗、出窗 四、渐晕 1、渐晕及渐晕系数 2、光学系统消渐晕条件 五、景深 一、光阑及其分类-光学系统的光束限制 1、光阑 光学系统中可以限制光束的光学元件的边框，或者带孔的金属薄片通称为光阑。 2、光阑的分类 光阑根据在光学系统中的作用不同主要有三类： 孔径光阑、视场光阑和消杂光光阑。 二、孔径光阑和入瞳、出瞳-光学系统的光束限制 1、孔径光阑 光学系统中对于光轴上物点发出的光束起主要限制作用的光阑。 2、孔径光阑的确定方法 3、入瞳和出瞳 4、几组相关的概念 (1) 物方和像方孔径角 (2) 主光线 (3) 相对孔径和F数 2、孔径光阑的确定方法-孔径光阑和入瞳、出瞳 (1) 作出光学系统中所有光阑在系统物(像)空间的像； (2) 在系统的物(像)空间比较光阑的像对A(A)的张角，张角最小的光阑的像对应的光阑即为孔径光阑。 M3i A A M3 M2 M1 说明: (1)光学系统孔径光阑与系统和物平面位置有关。 (2)当物(像)位于无穷远时，在物(像)空间比较张角变为比较光阑的像的大小。 3、入瞳和出瞳-孔径光阑和入瞳、出瞳 A A M3 M2 M1 M3i 入瞳: 孔径光阑在光学系统物空间的像。 出瞳: 孔径光阑在光学系统像空间的像。 说明: 入瞳和出瞳关于光学系统共轭。 4、几组相关的概念-孔径光阑和入瞳、出瞳 (1)物方和像方孔径角 物方孔径角:光轴上物点对入瞳的半张角(U). 像方孔径角:光轴上像点对出瞳的半张角(U) A A D D -U U (2)主光线 轴外物点发出的经过入瞳中心的光线. (3)相对孔径和F数 相对孔径:D/f; F数: f/D. 三、视场光阑和入窗、出窗-光学系统的光束限制 1、视场光阑 光学系统中对物面上成像范围起主要限制作用的光阑。 2、视场光阑的确定方法 3、入窗和出窗、物方和像方半视场角 2、视场光阑的确定方法-视场光阑和入窗、出窗 (1) 作出光学系统中除孔径光阑外其余光阑在系统物(像)空间的像； (2)在系统的物(像)空间比较光阑的像对入(出)瞳中心的张角，张角最小的光阑的像对应的光阑即为视场光阑。 M3i A A M3 M2 M1 说明: 光学系统视场光阑与光学系统和物平面位置有关。 3、入窗和出窗 -视场光阑和入窗、出窗 入窗: 视场光阑在光学系统物空间的像。 出窗: 视场光阑在光学系统像空间的像。 D D w w 4、物方和像方半视场角 物方半视场角:入瞳中心对入窗的半张角(w). 像方半视场角:出瞳中心对出窗的半张角(w) D 入窗 入瞳 物面 1、渐晕及渐晕系数-渐晕 (1) 渐晕 A1 A2 轴外物点发出的充满入瞳的光束被别的光阑部分遮挡的现象，称为渐晕。 (2) 渐晕系数 线渐晕系数：轴外物点发出的成像光束在入瞳面上光束的宽度和入瞳直径的比值，表示为KD。 面渐晕系数：轴外物点发出的成像光束在入瞳面上光束的截面和入瞳截面的比值，表示为KS。 D 入窗 入瞳 物面 -q -p 2、光学系统消渐晕条件-渐晕 (1)、分析 B1 B2 B3 B0 (2)、条件 (a)入窗和入瞳重合(q=0) (b)入窗和物面重合(q=p) D 出瞳 景像平面 D 入瞳 对准平面 -p 五、景深 -光学系统的光束限制 远景:在景象平面上能够成“清晰”像的最远的平面。 近景 远景 -p2 -p1 D1 D2 A B A 近景:在景象平面上能够成“清晰”像的最近的平面。 远景深度:远景到对准面的距离;近景深度:近景到对准面的距离。 景深:远景和近景之间的距离。 例题-光学系统的光束限制 例题1: 如图,一个开孔的金属板和两个焦距依次为10cm和20cm的透镜构成光学系统,三者之间的空间间隔均为30cm。如果金属板的孔径和两个透镜的孔径依次为2cm,4cm和5cm,试问 (1)当物位于无穷远时的孔径和视场光阑，入瞳、入窗的位置及物方视场角. (2) 位于金属板前20cm的物平面来说，孔径和视场光阑分别是哪个，入瞳、入窗的位置及物方视场角和孔径角的大小。 M3 M2 M1 30 30 M3i 15 作业-光学系统的光束限制 9-1(8-18) 9-2(8-19)