光学系统的光阑PPT讲稿.ppt

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1、光学系统的光阑第1页，共29页，编辑于2022年，星期四何谓何谓光阑光阑（diaphragm or stop)？u即是其中心与光轴重合且垂直与光轴放置的通光孔即是其中心与光轴重合且垂直与光轴放置的通光孔屏。屏。u其可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框。其可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框。u其按要求在专门位置放置。其按要求在专门位置放置。第2页，共29页，编辑于2022年，星期四光阑的种类光阑的种类 孔径光阑孔径光阑 (aperture diaphragm)视场光阑视场光阑 (visual field diaphragm)消杂光光阑消杂光光阑 第3页，共29页，编辑于2022年，星期四一、一

2、、孔径光阑孔径光阑它是限制轴上物点入射光束大小（即它是限制轴上物点入射光束大小（即立体角）的光阑立体角）的光阑。从子午面上来看，此光阑决定了轴上从子午面上来看，此光阑决定了轴上点入射光束的孔径角，故称为点入射光束的孔径角，故称为孔径光阑孔径光阑。-UAA 第4页，共29页，编辑于2022年，星期四1 1、孔径光阑的作用孔径光阑的作用第5页，共29页，编辑于2022年，星期四1 1、孔径光阑的作用孔径光阑的作用P2P1PAABB-UQP2P1PUQ1Q2入瞳入瞳出瞳出瞳孔径光阑孔径光阑第6页，共29页，编辑于2022年，星期四2 2、孔径光阑孔径光阑与与入射光瞳入射光瞳 （entrance pu

3、pil)entrance pupil)孔径光阑被其前面的光学零件在物孔径光阑被其前面的光学零件在物空间所成的像，称为空间所成的像，称为入射光瞳入射光瞳（简称（简称入入瞳瞳），它决定了该光学系统的物方孔径），它决定了该光学系统的物方孔径角角U U，这是因为在物空间的所有光孔中，这是因为在物空间的所有光孔中，入瞳对轴上物点的张角为最小。入瞳对轴上物点的张角为最小。第7页，共29页，编辑于2022年，星期四3 3、孔径光阑孔径光阑与与出射光瞳出射光瞳（emergent pupil)emergent pupil)孔径光阑被其后面的光学零件在像孔径光阑被其后面的光学零件在像空间所成的像，称为空间所成的像

4、，称为出射光瞳出射光瞳（简称（简称出出瞳瞳），它决定了该光学系统的像方孔径），它决定了该光学系统的像方孔径角角U U，这是因为在像空间的所有光孔中，这是因为在像空间的所有光孔中，出瞳对轴上像点的张角为最小。出瞳对轴上像点的张角为最小。第8页，共29页，编辑于2022年，星期四4 4、孔径光阑孔径光阑与与入射光瞳入射光瞳、出射光瞳的关系出射光瞳的关系第9页，共29页，编辑于2022年，星期四光阑光阑QAL孔径光阑的确定孔径光阑的确定：-UF FQ1入瞳入瞳（出瞳）（出瞳）孔孔径光阑径光阑第10页，共29页，编辑于2022年，星期四5 5、如何确定如何确定孔径光阑孔径光阑？先求出系统中所有通光孔在

5、物（或像）空间的共轭先求出系统中所有通光孔在物（或像）空间的共轭像的大小和位置；像的大小和位置；分分别别作作出出从从轴轴上上物物（或或像像）点点到到这这些些孔孔像像边边缘缘的的连线；连线；判别其中张角最小者，即最能限制轴上物点判别其中张角最小者，即最能限制轴上物点（或像点）光束大小者就是入瞳（或出瞳），（或像点）光束大小者就是入瞳（或出瞳），而与其相共轭的通光孔（实物）即为孔径光阑。而与其相共轭的通光孔（实物）即为孔径光阑。第11页，共29页，编辑于2022年，星期四孔径光阑的确定孔径光阑的确定：-UA光阑光阑QLF F出瞳出瞳入瞳入瞳孔径光阑孔径光阑Q1第12页，共29页，编辑于2022年，

6、星期四光阑位置不同，所起的作用也不同光阑位置不同，所起的作用也不同AAQL F F第13页，共29页，编辑于2022年，星期四孔径光阑随一定的物体位置而定孔径光阑随一定的物体位置而定：AQALF F A1A2第14页，共29页，编辑于2022年，星期四6 6、何谓、何谓主光线主光线和和相对孔径相对孔径？主光线主光线通过入瞳中心的光线，根据共轭关系，通过入瞳中心的光线，根据共轭关系，它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。显然，主光线是各物点发出的光束的轴显然，主光线是各物点发出的光束的轴线。线。相对孔径相对孔径即为入瞳直径与焦距之比值。即为入瞳直径与焦距之比值。

7、此是此是（D/D/f）光学系统的一个重要性能指标。光学系统的一个重要性能指标。第15页，共29页，编辑于2022年，星期四二、二、视场光阑视场光阑-C第16页，共29页，编辑于2022年，星期四1 1、视场光阑与入射窗视场光阑与入射窗当入瞳很小时，视场光阑是限制物空间当入瞳很小时，视场光阑是限制物空间（或像空间）成像范围的光阑。（或像空间）成像范围的光阑。视场光阑被其前面的光学零件在物空间所成的视场光阑被其前面的光学零件在物空间所成的像，称为像，称为入射窗入射窗（简称（简称入窗入窗）；）；它决定了该光学它决定了该光学系统的物方视场角系统的物方视场角2 2，这是因为在物空间的所，这是因为在物空间

8、的所有其它光孔中，入窗对入瞳中心的张角为最小。有其它光孔中，入窗对入瞳中心的张角为最小。第17页，共29页，编辑于2022年，星期四2 2、视场光阑视场光阑与与出射窗出射窗 视场光阑被其后面的光学零件在像空间所成的视场光阑被其后面的光学零件在像空间所成的像，称为像，称为出射窗出射窗（简称（简称出窗出窗）；它决定了该光学）；它决定了该光学系统的像方视场角系统的像方视场角2 2 ，这是因为在像空间的所，这是因为在像空间的所有其它光孔中，出窗对出瞳中心的张角为最小。有其它光孔中，出窗对出瞳中心的张角为最小。第18页，共29页，编辑于2022年，星期四3 3、视场光阑与入射窗、出射窗的关系视场光阑与入

9、射窗、出射窗的关系-第19页，共29页，编辑于2022年，星期四-UA光阑光阑QQ1视场光阑的确定视场光阑的确定：入瞳入瞳（出瞳）（出瞳）入射窗入射窗-出射窗出射窗视场光阑视场光阑LF F孔径光阑孔径光阑第20页，共29页，编辑于2022年，星期四5 5、如何确定如何确定视场光阑视场光阑？在确定了光学系统的孔径光阑后；在确定了光学系统的孔径光阑后；自入瞳中心引向系统物空间中所有其它通光自入瞳中心引向系统物空间中所有其它通光孔的实物或像的边缘；孔的实物或像的边缘；其其对对入入瞳瞳中中心心张张角角最最小小者者即即为为入入射射窗窗，因因它它最最能能限限制制物物空空间间成成像像范范围围，与与其其相相共

10、共轭轭的的实实物物光光孔，即为孔，即为视场光阑视场光阑。第21页，共29页，编辑于2022年，星期四视场光阑随孔径光阑的确定而定视场光阑随孔径光阑的确定而定：例例1AQA F FLA1A2第22页，共29页，编辑于2022年，星期四-UALAQ光阑光阑Q视场光阑随孔径光阑的确定而定视场光阑随孔径光阑的确定而定：例：例2入瞳（出瞳）入瞳（出瞳）孔径光阑孔径光阑-U 入窗入窗视场光阑视场光阑出窗出窗第23页，共29页，编辑于2022年，星期四ALA线视场线视场：物方物方2y 和像方和像方2y 入瞳（出瞳）入瞳（出瞳）孔径光阑孔径光阑y-y 第24页，共29页，编辑于2022年，星期四三、三、渐晕渐

11、晕此此是指轴外物点发出的光束经光学系统后被部是指轴外物点发出的光束经光学系统后被部分拦光的现象分拦光的现象。轴外点成像光束与轴上点在光瞳面上的线度之比，轴外点成像光束与轴上点在光瞳面上的线度之比，称为称为渐晕系数。渐晕系数。一般光学系统的视场边缘点可允许渐晕系数为一般光学系统的视场边缘点可允许渐晕系数为50%50%，即刚好拦掉光束的一半。，即刚好拦掉光束的一半。为消除或避免渐晕，应尽量使入窗与物平面重为消除或避免渐晕，应尽量使入窗与物平面重合；出窗尽量与像平面重合。合；出窗尽量与像平面重合。第25页，共29页，编辑于2022年，星期四三、三、渐晕现象渐晕现象第26页，共29页，编辑于2022年，星期四三、三、渐晕系数渐晕系数第27页，共29页，编辑于2022年，星期四作业作业：5-15-1，5-2,5-2,5-45-4。第28页，共29页，编辑于2022年，星期四薄透镜组的基点位置和焦距薄透镜组的基点位置和焦距FHH FF2F2F1F1第29页，共29页，编辑于2022年，星期四