L14-C5-2 视场光阑 渐晕光阑.ppt

1、应用光学Applied Optics,光信息0801-02 2010-2011第一学期,2,第五章 成像光束选择,3,C5-2. 视场光阑 渐晕光阑,4,5-3 视场光阑、入射窗、出射窗,光学系统的成像范围是有限的。 照相机中底片框限制了被成像范围的大小 工具显微镜中分划板的直径决定成像物体的大小,这种限制物体成像范围的光阑称为视场光阑,5,一、视场光阑的确定方法：,（2）确定孔径光阑；,（1）用计算法或作图法求每一光阑被它前面光组在物空间所成的像；,由入瞳中心向各光阑在物空间所成的像的边缘引光线，夹角最小者所对应的光阑即为视场光阑。,6,求上例中光组的视场光阑。 f1= - f1 =100m

2、m，D1 = 40mm；f2= - f2 =120mm，D2 = 30mm，d1 = 20mm； D3=20mm，d2 = 30mm ，L1 = -200mm,D1,D2,D3,F F,7,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）,D,3,（孔径光阑）,D,2,D,1,D,1,D,2,F,1,F,2,D,3,33.33,w1,w2,w3,8,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。,9,二、相关概念,光学系统的视场光阑确定后引入如下概念：,入射窗：视场光阑被其前面光组在物空间所成的像

3、。(简称入窗),出射窗：视场光阑被其后面光组在像空间所成的像。(简称出窗),入窗限制物空间的可成像范围,出窗限制像空间的成像范围,入窗和出窗共轭。,10,在上例中，出窗与视场光阑重合。,物方视场角：在物空间中，入窗边缘对入瞳中心的张角2,像方视场角：在像空间中，出窗边缘对出瞳中心的张角2 ,半视场角与也可以表示光组视场的大小，因此常把与称为视场角。,11,光学系统的视场大小用两种方法表示,线视场：对近距离成像的光组，常用能看到的物平面直径来表示,视场角：对远距离或无限远物体成像的光组，常用角度来表示其视场的大小,用于近距离成像系统，如显微系统,用于远距离成像系统，如望远镜，照相物镜,12,视场

4、光阑是对一定位置的孔径光阑而言的。 当孔径光阑位置改变时，原来的视场光阑将可能被另外的光孔所代替。,13,实际中入瞳总是有一定的大小,则A1以内的区域每点均以充满入瞳的全部光束成像,A1A2区域内每一点已不能用充满入瞳的全部光束成像，有一部分光线被入窗阻挡。,A2A3区域内每点光线被入窗阻挡的更多。,A3点以外的区域每点光线不能进入入瞳，不能成像。,渐晕现象,入瞳,入窗,14,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。,物点离光轴越远，渐晕越大,渐晕系数：被拦掉的光束在入瞳面上的截面积与入瞳面积之比。,由A1到A2，渐晕系数由0到0.5,由A2到A3，渐

5、晕系数由0.5到1,因此整个视场由亮逐渐变暗，没有清晰的界限。,15,vig = 1 （上上） 0.5（上中） 0（上下） 三个临界点,渐晕，可由 （物平面 入瞳 入窗） 或由 （像平面 出瞳 出窗）分析,16,入射光瞳具有一定大小时，没有渐晕的情况也是存在的 入射窗和物平面相重合 或把视场光阑设置在像平面上 视场具有清晰的界限,无渐晕的情况,17,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。,为了改善轴外点的成像，常有意识地缩小某一、二个透镜直径，挡去一部分成像光线，这种被缩小直径的透镜或光孔称为渐晕光阑。,18,三、两种

6、光阑作用的比较,孔径光阑与视场光阑 1）孔径光阑限制成像光束的孔径，即决定像的照度、分辩率。 2）视场光阑决定视场，即物体成像的范围。 3）孔径光阑缩小时，每一物点成像光束孔径角变小，像面照度减小，但成像范围不变 4）视场光阑缩小时，成像范围变小，但能成像物点的孔径角不变，即像的照度不变。,19,例1： 一薄透镜焦距为100mm，通光口径为40mm，用作放大镜。如果人眼位于透镜后的50mm的平行光路中，问人眼能看清的物体范围多大？,20,例2：有一架10倍开普勒望远镜，物镜和目镜间距为275mm，物镜的相对孔径为1：5，视场角2=6,求: 孔径光阑在何处? 分别求入瞳、出瞳、视场光阑的位置和大小。,21,例3： 将一个直径D1=30mm、焦距为f =40mm的薄透