光学系统的光束限制课件.ppt

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1、9.1 光学系统的光束限制,一、光阑及其分类二、孔径光阑和入瞳、出瞳三、视场光阑和入窗、出窗四、渐晕 1、渐晕及渐晕系数 2、光学系统消渐晕条件五、景深,一、光阑及其分类-光学系统的光束限制,1、光阑 光学系统中可以限制光束的光学元件的边框，或者带孔的金属薄片通称为光阑。2、光阑的分类 光阑根据在光学系统中的作用不同主要有三类：孔径光阑、视场光阑和消杂光光阑。,二、孔径光阑和入瞳、出瞳-光学系统的光束限制,1、孔径光阑 光学系统中对于光轴上物点发出的光束起主要限制作用的光阑。2、孔径光阑的确定方法3、入瞳和出瞳4、几组相关的概念(1)物方和像方孔径角(2)主光线(3)相对孔径和F数,2、孔径光

2、阑的确定方法-孔径光阑和入瞳、出瞳,(1)作出光学系统中所有光阑在系统物(像)空间的像；(2)在系统的物(像)空间比较光阑的像对A(A)的张角，张角最小的光阑的像对应的光阑即为孔径光阑。,说明:(1)光学系统孔径光阑与系统和物平面位置有关。(2)当物(像)位于无穷远时，在物(像)空间比较张角变为比较光阑的像的大小。,3、入瞳和出瞳-孔径光阑和入瞳、出瞳,入瞳:孔径光阑在光学系统物空间的像。出瞳:孔径光阑在光学系统像空间的像。,说明:入瞳和出瞳关于光学系统共轭。,4、几组相关的概念-孔径光阑和入瞳、出瞳,(1)物方和像方孔径角 物方孔径角:光轴上物点对入瞳的半张角(U).像方孔径角:光轴上像点对

3、出瞳的半张角(U),(2)主光线 轴外物点发出的经过入瞳中心的光线.(3)相对孔径和F数 相对孔径:D/f;F数:f/D.,三、视场光阑和入窗、出窗-光学系统的光束限制,1、视场光阑 光学系统中对物面上成像范围起主要限制作用的光阑。2、视场光阑的确定方法3、入窗和出窗、物方和像方半视场角,2、视场光阑的确定方法-视场光阑和入窗、出窗,(1)作出光学系统中除孔径光阑外其余光阑在系统物(像)空间的像；(2)在系统的物(像)空间比较光阑的像对入(出)瞳中心的张角，张角最小的光阑的像对应的光阑即为视场光阑。,说明:光学系统视场光阑与光学系统和物平面位置有关。,3、入窗和出窗-视场光阑和入窗、出窗,入窗

4、:视场光阑在光学系统物空间的像。出窗:视场光阑在光学系统像空间的像。,4、物方和像方半视场角,物方半视场角:入瞳中心对入窗的半张角(w).像方半视场角:出瞳中心对出窗的半张角(w),1、渐晕及渐晕系数-渐晕,(1)渐晕,轴外物点发出的充满入瞳的光束被别的光阑部分遮挡的现象，称为渐晕。(2)渐晕系数,线渐晕系数：轴外物点发出的成像光束在入瞳面上光束的宽度和入瞳直径的比值，表示为KD。面渐晕系数：轴外物点发出的成像光束在入瞳面上光束的截面和入瞳截面的比值，表示为KS。,2、光学系统消渐晕条件-渐晕,(1)、分析,(2)、条件,(a)入窗和入瞳重合(q=0)(b)入窗和物面重合(q=p),五、景深-

5、光学系统的光束限制,远景:在景象平面上能够成“清晰”像的最远的平面。,近景,远景,近景:在景象平面上能够成“清晰”像的最近的平面。,远景深度:远景到对准面的距离;近景深度:近景到对准面的距离。景深:远景和近景之间的距离。,例题-光学系统的光束限制,例题1:如图,一个开孔的金属板和两个焦距依次为10cm和20cm的透镜构成光学系统,三者之间的空间间隔均为30cm。如果金属板的孔径和两个透镜的孔径依次为2cm,4cm和5cm,试问(1)当物位于无穷远时的孔径和视场光阑，入瞳、入窗的位置及物方视场角.(2)位于金属板前20cm的物平面来说，孔径和视场光阑分别是哪个，入瞳、入窗的位置及物方视场角和孔径角的大小。,作业-光学系统的光束限制,9-1(8-18)9-2(8-19),