第四章光学系统的光阑精选文档.ppt

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1、第四章光学系统的光第四章光学系统的光阑阑开复课件网 本讲稿第一页，共三十一页开复课件网 光阑的作用光阑的作用光光学学系系统统中中，对对光光束束起起限限制制作作用用的的光光学学元元件件称称为为光光阑阑。如如透透镜镜的的边边框框、光光孔孔等等。光光阑按限制光束的目的，分为：阑按限制光束的目的，分为：1 孔径光阑孔径光阑 图图 2 视场光阑视场光阑 3 渐晕光阑渐晕光阑 4 消杂光光阑消杂光光阑本讲稿第二页，共三十一页开复课件网 孔径光阑孔径光阑本讲稿第三页，共三十一页开复课件网 光束限制的共轭原理光束限制的共轭原理一条光线如果被某一光学器件限制一条光线如果被某一光学器件限制,则该则该光线的共轭光线

2、也一定会受到该器件的光线的共轭光线也一定会受到该器件的共轭像所限制共轭像所限制本讲稿第四页，共三十一页开复课件网 第一节第一节 孔径光阑孔径光阑定定义义：用用于于限限制制成成像像光光束束大大小小的的光光阑阑称称孔径光阑孔径光阑,一般用轴上物点确定。一般用轴上物点确定。描描述述成成像像光光束束大大小小的的参参量量称称为为孔孔径径，近近距距离离物物体体成成像像的的孔孔径径用用孔孔径径角角U表表示示，无无限远物体成像的孔径用孔径高度限远物体成像的孔径用孔径高度h表示；表示；本讲稿第五页，共三十一页开复课件网 系统孔径的确定系统孔径的确定-孔径光阑的识别孔径光阑的识别求出所有的通光元件在系统物方的共轭

3、求出所有的通光元件在系统物方的共轭“像像”。对对给给定定的的轴轴上上物物点点在在物物空空间间确确定定各各器器件件允允许许通通过过光光束束的的最最大大孔孔径径角角（当当物物在在无无限限远远时时，确确定定所允许通过光束的最大高度）。所允许通过光束的最大高度）。比比较较找找出出其其中中孔孔径径角角为为最最小小（物物在在无无限限远远时时为为孔孔径径高高度度最最小小）所所对对应应的的器器件件，该该光光学学元元件件就就是系统的孔径光阑是系统的孔径光阑。本讲稿第六页，共三十一页开复课件网 举例举例题解图本讲稿第七页，共三十一页开复课件网 入瞳和出瞳入瞳和出瞳孔径光阑在物方空间的共轭孔径光阑在物方空间的共轭“

4、像像”称为入称为入射光瞳，简称入瞳射光瞳，简称入瞳 孔径光阑在像方空间的共轭像称为出射光孔径光阑在像方空间的共轭像称为出射光瞳，简称出瞳瞳，简称出瞳 孔径光阑、入瞳、出瞳三者互为共轭关系孔径光阑、入瞳、出瞳三者互为共轭关系入瞳在整个系统的物方对光束进行限制，入瞳在整个系统的物方对光束进行限制，出瞳在整个系统的像方对光束进行限制出瞳在整个系统的像方对光束进行限制 本讲稿第八页，共三十一页开复课件网 入瞳和出瞳入瞳和出瞳本讲稿第九页，共三十一页开复课件网 例题例题两个直径相等的正薄透镜，已知透镜的焦两个直径相等的正薄透镜，已知透镜的焦距距 ，物距为，物距为-100mm即即 ，间距，间距60mm，直

5、径，直径D1=D2=6mm，求此系统的孔径光阑。，求此系统的孔径光阑。本讲稿第十页，共三十一页开复课件网 本讲稿第十一页，共三十一页开复课件网 第二节第二节 视场光阑视场光阑 定义：限制成像范围大小的光阑称为视定义：限制成像范围大小的光阑称为视场光阑场光阑 描述成像范围大小的参量称为视场，近描述成像范围大小的参量称为视场，近距离物体成像的视场一般用物体的高度距离物体成像的视场一般用物体的高度y表示，无限远物体成像的视场用视场角表示，无限远物体成像的视场用视场角 表示。表示。主光线：通过入主光线：通过入瞳中心的光线瞳中心的光线本讲稿第十二页，共三十一页开复课件网 视场光阑设在像面视场光阑设在像面

6、物在有限远物在无限远本讲稿第十三页，共三十一页开复课件网 视场光阑设在物面视场光阑设在物面其中为入瞳的位置 本讲稿第十四页，共三十一页开复课件网 第三节第三节 渐晕光阑渐晕光阑当孔径光阑和视场光阑确定以后，其余当孔径光阑和视场光阑确定以后，其余限制轴外光束的光阑对轴外点将产生渐限制轴外光束的光阑对轴外点将产生渐晕作用，称为渐晕光阑。晕作用，称为渐晕光阑。渐晕光阑的作用渐晕光阑的作用 1。减小光学系统的横向尺寸减小光学系统的横向尺寸 2。改善轴外点的成向质量改善轴外点的成向质量本讲稿第十五页，共三十一页开复课件网 减小光学系统的横向尺寸减小光学系统的横向尺寸本讲稿第十六页，共三十一页开复课件网

7、第五节第五节 景深和焦深景深和焦深景深景深焦深焦深结束结束本讲稿第十七页，共三十一页开复课件网 景深景深本讲稿第十八页，共三十一页开复课件网 景深景深景深：在平面上成清晰像的空间深度称：在平面上成清晰像的空间深度称为景深为景深 对准平面：像面所对应的共轭面：像面所对应的共轭面远景深：对准平面以远能成清晰像的物：对准平面以远能成清晰像的物空间深度空间深度近景深：对准平面以近能成清晰像的物对准平面以近能成清晰像的物空间深度空间深度景深为近景深与远景深之和。本讲稿第十九页，共三十一页开复课件网 本讲稿第二十页，共三十一页开复课件网 景深的计算景深的计算本讲稿第二十一页，共三十一页开复课件网 与景深有

8、关的因素与景深有关的因素景深随入瞳的增大而减小景深随入瞳的增大而减小 景深随对准平面距离的增大而增大景深随对准平面距离的增大而增大 景深随放大率（或焦距）的增大而减小景深随放大率（或焦距）的增大而减小 景深随像面分辨率的增加而减小景深随像面分辨率的增加而减小本讲稿第二十二页，共三十一页开复课件网 焦深焦深一个物平面能够获得清晰像的空间深度称为焦深一个物平面能够获得清晰像的空间深度称为焦深 本讲稿第二十三页，共三十一页开复课件网 焦深的计算焦深的计算本讲稿第二十四页，共三十一页开复课件网 第五节远心光路一、物方远心光路一、物方远心光路二、像方远心光路二、像方远心光路本讲稿第二十五页，共三十一页开

9、复课件网 物方远心光路 孔径光阑设置在光学系统的像方焦点处孔径光阑设置在光学系统的像方焦点处时，其入瞳在物方无穷远，这种光路称时，其入瞳在物方无穷远，这种光路称为物方远心光路，在用于测量物体大小为物方远心光路，在用于测量物体大小的显微镜中经常被采用，用以提高测量的显微镜中经常被采用，用以提高测量精度。精度。本讲稿第二十六页，共三十一页开复课件网 非物方远心光路的测量误差非物方远心光路的测量误差本讲稿第二十七页，共三十一页开复课件网 物方远心光路消除测量误差物方远心光路消除测量误差本讲稿第二十八页，共三十一页开复课件网 像方远心光路像方远心光路孔孔径径光光阑阑置置于于光光学学系系统统的的物物方方焦焦面面上上时时，其其出出瞳瞳位位于于像像方方无无穷穷远远，这这种种光光路路称称为为像像方方远远心心光光路路，在在用用于于测测量量物物体体距距离离的的望望远远系系统统中中经经常常被被采采用用，也也同同样样可可以以提提高测量精度。高测量精度。本讲稿第二十九页，共三十一页开复课件网 非像方远心光路测量系统非像方远心光路测量系统 本讲稿第三十页，共三十一页开复课件网 像方远心光路测量系统像方远心光路测量系统本讲稿第三十一页，共三十一页