文档介绍：第4章光学系统中的光束限制
光阑
照相系统中的光阑
望远系统中成像光束的选择
显微镜系统中的光束限制与分析
光学系统的景深
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本章重点
孔径光阑、视场光阑的确定方法
远心光路
景深
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光阑:构成光具组的各种光学元件的边框或一些开孔屏,对成像光束的截面和空间立体角的大小等起到一定限制作用。
光阑的作用:通过限制光具组的光束孔径和视场,影响着光具组成像的像差、像的亮暗、景深、分辨本领及空间范围等。
光阑的类型:孔径光阑,视场光阑
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孔径光阑
限制轴上物点光束宽度的光孔,也称为“有效光阑”
P1P2是孔径光阑,主要用于控制成像面的光能!
孔径光阑
B
A
P1
P2
O1
P
O2
-U
U'
A’
B’
1、孔径光阑的定义与作用
孔径光阑同时具有选择轴外物点成像光束的位置作用
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孔径光阑
2、入射光瞳和出射光瞳
P1P2孔径光阑经前方光学系统所成的像 P'1P'2称为入射光瞳,简称入瞳,入瞳边缘对物点A的张角称为物方孔径角2U.
当孔径光阑前方无光学系统,则孔径光阑就是入瞳。
孔径光阑
B
A
Q1
Q2
P1
P2
P'2
P'1
O1
P
P'
O2
-U
U'
5
孔径光阑
2、入射光瞳和出射光瞳
P1P2孔径光阑经后方光学系统所成的像 P”1P”2称为出射光瞳,简称出瞳,出瞳边缘对像点A’的张角称为像方孔径角2U’.
出射光瞳
孔径光阑
入射光瞳
B
A
Q1
Q2
P1
P2
P'2
P'1
P''1
P''2
O1
P''
P
P'
O2
-U
U'
当孔径光阑后方无光学系统,则孔径光阑就是出瞳。
6
通过入瞳中心的光线称为主光线,也通过孔径光阑和出射光瞳中心,是各个物点发出的成像光束的光束轴线。
出射光瞳
孔径光阑
入射光瞳
B
A
Q1
Q2
P1
P2
P'2
P'1
P''1
P''2
O1
P''
P
P'
O2
-U
U'
主光线
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光瞳图
Q
Q'
D
D'
D
D'
由于光组的孔径光阑分别与入射光瞳和出射光瞳相对于孔径光阑前、后部分共轭,因此入射光瞳与出射光瞳相对于整个光组共轭。根据这些共轭特性,凡是能够进入入射光瞳的光线,就一定能够通过孔径光阑和出射光瞳;过入射光瞳边沿的光线(边沿光线),也一定过孔径光阑和和出射瞳边沿;而过入射光瞳中心的光线(通常称为主光线),也一定过孔径光阑和出射光瞳中心。这表明,可以利用光瞳图来表征一个光学系统。
入瞳
出瞳
光瞳图
边沿光线
主光线
8
孔径光阑
3、关于孔径光阑需要注意的几个问题
孔径光阑是针对轴上物点定义的,物平面发生变更,孔径光阑将有可能易主。
A
B
孔径光阑
孔径光阑
9
孔径光阑
3、关于孔径光阑需要注意的几个问题
首先,将系统中所有元件的光孔成像到物空间,用计算方法确定其位置和大小。
第二步,由物面中心A点对各个像的边缘引直线,入射光瞳是其中张角最小者,对应的物为孔径光阑。
O'2
A
O1
O2
P'
P'1
P'2
F'1
P1
P2
孔径光阑的确定方法
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