【大學(xué)】光學(xué)系統(tǒng)的光束限制

§9.1光學(xué)系統(tǒng)的光束限制一、光闌及其分類二、孔徑光闌和入瞳、出瞳三、視場光闌和入窗、出窗四、漸暈

1、漸暈及漸暈系數(shù)

2、光學(xué)系統(tǒng)消漸暈條件五、景深編輯ppt一、光闌及其分類-光學(xué)系統(tǒng)的光束限制1、光闌

光學(xué)系統(tǒng)中可以限制光束的光學(xué)元件的邊框，或者帶孔的金屬薄片通稱為光闌。2、光闌的分類

光闌根據(jù)在光學(xué)系統(tǒng)中的作用不同主要有三類：

孔徑光闌、視場光闌和消雜光光闌。

編輯ppt二、孔徑光闌和入瞳、出瞳-光學(xué)系統(tǒng)的光束限制1、孔徑光闌

光學(xué)系統(tǒng)中對于光軸上物點(diǎn)發(fā)出的光束起主要限制作用的光闌。2、孔徑光闌的確定方法3、入瞳和出瞳4、幾組相關(guān)的概念

(1)物方和像方孔徑角

(2)主光線

(3)相對孔徑和F數(shù)

編輯ppt2、孔徑光闌的確定方法-孔徑光闌和入瞳、出瞳(1)作出光學(xué)系統(tǒng)中所有光闌在系統(tǒng)物(像)空間的像；(2)在系統(tǒng)的物(像)空間比較光闌的像對A(A')的張角，張角最小的光闌的像對應(yīng)的光闌即為孔徑光闌。M3iAA'M3M2M1說明:(1)光學(xué)系統(tǒng)孔徑光闌與系統(tǒng)和物平面位置有關(guān)。

(2)當(dāng)物(像)位于無窮遠(yuǎn)時，在物(像)空間比較張角變?yōu)楸容^光闌的像的大小。編輯ppt3、入瞳和出瞳-孔徑光闌和入瞳、出瞳AA'M3M2M1M3i入瞳:孔徑光闌在光學(xué)系統(tǒng)物空間的像。出瞳:孔徑光闌在光學(xué)系統(tǒng)像空間的像。說明:

入瞳和出瞳關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)共軛。編輯ppt4、幾組相關(guān)的概念-孔徑光闌和入瞳、出瞳(1)物方和像方孔徑角物方孔徑角:光軸上物點(diǎn)對入瞳的半張角(U).

像方孔徑角:光軸上像點(diǎn)對出瞳的半張角(U')AA'D'D-UU'(2)主光線軸外物點(diǎn)發(fā)出的經(jīng)過入瞳中心的光線.(3)相對孔徑和F數(shù)

相對孔徑:D/f';F數(shù):

f'/D.編輯ppt三、視場光闌和入窗、出窗-光學(xué)系統(tǒng)的光束限制1、視場光闌

光學(xué)系統(tǒng)中對物面上成像范圍起主要限制作用的光闌。2、視場光闌的確定方法3、入窗和出窗、物方和像方半視場角編輯ppt2、視場光闌的確定方法-視場光闌和入窗、出窗(1)作出光學(xué)系統(tǒng)中除孔徑光闌外其余光闌在系統(tǒng)物(像)空間的像；(2)在系統(tǒng)的物(像)空間比較光闌的像對入(出)瞳中心的張角，張角最小的光闌的像對應(yīng)的光闌即為視場光闌。M3iAA'M3M2M1說明:

光學(xué)系統(tǒng)視場光闌與光學(xué)系統(tǒng)和物平面位置有關(guān)。編輯ppt3、入窗和出窗-視場光闌和入窗、出窗入窗:視場光闌在光學(xué)系統(tǒng)物空間的像。出窗:視場光闌在光學(xué)系統(tǒng)像空間的像。D'Dw'w4、物方和像方半視場角物方半視場角:入瞳中心對入窗的半張角(w).像方半視場角:出瞳中心對出窗的半張角(w')編輯pptD入窗入瞳物面1、漸暈及漸暈系數(shù)-漸暈(1)漸暈A1A2

軸外物點(diǎn)發(fā)出的充滿入瞳的光束被別的光闌部分遮擋的現(xiàn)象，稱為漸暈。(2)

漸暈系數(shù)

線漸暈系數(shù)：軸外物點(diǎn)發(fā)出的成像光束在入瞳面上光束的寬度和入瞳直徑的比值，表示為KD。

面漸暈系數(shù)：軸外物點(diǎn)發(fā)出的成像光束在入瞳面上光束的截面和入瞳截面的比值，表示為KS。編輯pptD入窗入瞳物面-q-p2、光學(xué)系統(tǒng)消漸暈條件-漸暈(1)、分析

B1B2B3B0(2)、條件(a)入窗和入瞳重合(q=0)

(b)入窗和物面重合(q=p)編輯pptD'出瞳景像平面D入瞳對準(zhǔn)平面-p五、景深-光學(xué)系統(tǒng)的光束限制遠(yuǎn)景:在景象平面上能夠成“清晰”像的最遠(yuǎn)的平面。近景遠(yuǎn)景-p2-p1D1D2ABA'近景:在景象平面上能夠成“清晰”像的最近的平面。遠(yuǎn)景深度:遠(yuǎn)景到對準(zhǔn)面的距離;近景深度:近景到對準(zhǔn)面的距離。景深:遠(yuǎn)景和近景之間的距離。編輯ppt例題-光學(xué)系統(tǒng)的光束限制例題1:如圖,一個開孔的金屬板和兩個焦距依次為10cm和20cm的透鏡構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng),三者之間的空間間隔均為30cm。如果金屬板的孔徑和兩個透鏡的孔徑依次為2cm,4cm和5cm,試問(1)當(dāng)物位于無窮遠(yuǎn)時的孔徑和視場光闌，入瞳、入窗的位置及物方視場角.(2)位于金屬板前20cm的物平面