[理学]应用光学chapter.pptVIP

第五章 成像系统中光束的选择;前面的研究没有对光学零件的大小加以限制 组成光学系统的所有零件都有一定的尺寸大小 实际的光学系统除了应满足前述的物象共轭位置关系和成像放大率的要求外，还要有一定的成像范围 ;由一点发出能进入透镜或光学系统的光束，其立体角大小决定于透镜的直径。;光阑的定义;光阑在光学系统中的作用：;光阑按上述的作用分为：;视场光阑 限制物平面或物空间能被光学系统成像的最大范围的光阑称为视场光阑; 渐晕光阑 光阑以减少轴外像差为目的，使物空间轴外点发出的、原本能通过上述两种光阑的成像光束只能部分通过，这种光阑称为渐晕光阑;消杂光光阑 这种光阑不限制通过光学系统中的成像光束，只限制那些从非成像物体射来的光、光学系统各折射面反射的光和仪器内壁反射的光等，这些光阑称为消杂光光阑。 ;§5-2 孔径光阑、入瞳、出瞳;例 已知一光学系统由三个零件组成，透镜1其焦距 f1′= - f1 =100mm，口径D1 = 40mm；透镜2的焦距f2′= - f2 =120mm，口径D2 = 30mm，它和透镜1之间的距离为d1 = 20mm；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2 = 30mm。物点A的位置L1 = -200mm，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑。 ;1、图解法;由物点向各个像边缘引光线，得到夹角最小者所对应的光阑即为孔径光阑。;解：1.由于透镜1的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。;2、因为 f1’= - f1 =100mm，l 2’ = 20mm，利用高斯公式：;3. 再求光阑3被前面光组所成的像。;同理，求得光阑3在物空间的像;物点A对光阑D1’ 的张角;将孔径光阑Q1Q Q2通过其前面的透镜成像到物空间去，则其像P1PP2 就决定了光学系统的物方孔径角U。;孔径光阑被其前面的光组在光学系统物空间所成的像称为入射光瞳，简称入瞳。 ;孔径光阑Q1QQ2被其后面的透镜（光组）在像空间所成的像P1‘P’P2‘ 称为出射光瞳，简称出瞳，其决定了系统像方孔径角U’ ;入射光瞳通过整个光学系统所成的像就是出射光瞳;将光学系统中所有光学零件的通光孔分别通过其前面的光学零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。 ;Q;将光学系统中所有光学零件的通光孔分别通过其后面的光学零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面中心的张角为最小的一个。 ;P; 通过入射光瞳中心的光线称为主光线;对于不同类型的光学系统，有不同的表示方法来表征这种孔径角相应的性能参数 ;望远系统和摄影系统常用相对孔径A来表示 ;必须注意：;注：在目视仪器中，出瞳的像一定要成在系统外面，以使眼睛的瞳孔与之重合。;1）一光阑口径为50mm，放在透镜后30mm处， 透镜焦距 50mm，口径60mm。物点P置于透镜前120mm处。试求： 1）入射光瞳与出射光瞳的位置 2）像的位置;§5-3 视场光阑、入射窗、出射窗;一、视场光阑的确定方法：;求上例中光组的视场光阑。 f1′= - f1 =100mm，D1 = 40mm；f2′= - f2 =120mm，D2 = 30mm，d1 = 20mm； D3=20mm，d2 = 30mm ，L1 = -200mm;求出系统每一个光阑被它前面光组在物空间所成的像（此步骤在求孔径光阑时已经进行） ;D1′ 对入瞳中心的张角为 D2′ 本身是入瞳，D3′对入瞳中心的张角为 D3′对入瞳中心的张角最小，故光阑3 是视场光阑。 ;二、相关概念;D;在上例中，出窗与视场光阑重合。;实际中入瞳总是有一定的大小;这种由轴外点发出充满入瞳的光束中部分光线被其他光孔遮拦的现象称为轴外点光束的渐晕。;入射光瞳具有一定大小时，没有渐晕的情况也是存在的。 即 入射窗和物平面相重合。 或者把视场光阑设置在像平面上。 视场具有清晰的界限。 ;光学系统的视场大小用两种方法表示 ;光学系统中还有一种光阑并不限制通过光学系统参与成像的光束，只对非成像物体射进系统的杂光起限制作用，称为消杂光光阑。;三、两种光阑作用的比较;例题：一个望远系统由两个正薄透镜组成，已知物镜的焦距 ，通光口径 ，物镜与目镜相隔 ， 目镜的通光口径 ，物镜与目镜的光学间隔 。 今在 处设置一直径为 的圆孔，求次系统的瞳、窗 及物方视场角。 ; 将一个直径D1=30mm、焦距为f ?=40mm的薄透镜做成一放大镜，眼瞳2放在透镜像方焦点F1?上，眼瞳直径D2=4mm，物面放在透镜物