工程光学 教学课件 作者 郁道银 第四章.ppt

《工程光学 教学课件 作者 郁道银 第四章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章光学系统中的光束限制光阑照相系统中的光阑望远系统中成像光束的选择显微镜系统中的光束限制与分析光学系统的景深本章重点孔径光阑、视场光阑的确定方法远心光路景深孔径光阑限制轴上物点光束大小的光孔，也称为“有效光阑”P1P2是孔径光阑,主要用于控制成像面的光能！孔径光阑BAP1P2O1PO2-UU'A’B’1、孔径光阑的定义与作用孔径光阑2、入射光瞳和出射光瞳P1P2孔径光阑经前方光学系统所成的像P'1P'2称为入射光瞳，简称入瞳，入瞳边缘对物点A的张角称为物方孔径角2U．当孔径光阑前方无光学系统，则孔径光阑就是入瞳。孔径光阑BAQ1Q2P1P2P'2P'1O1PP'O2-UU

2、'主光线孔径光阑2、入射光瞳和出射光瞳P1P2孔径光阑经后方光学系统所成的像P‘1P’2称为出射光瞳，简称出瞳，出瞳边缘对物点A的张角称为像方孔径角2U’．出射光瞳孔径光阑入射光瞳BAQ1Q2P1P2P'2P'1P''1P''2O1P''PP'O2-UU'当孔径光阑后方无光学系统，则孔径光阑就是出瞳。通过入瞳中心的光线称为主光线，也通过孔径光阑和出射光瞳中心,是各个物点发出的成像光束的光束轴线。出射光瞳孔径光阑入射光瞳BAQ1Q2P1P2P'2P'1P''1P''2O1P''PP'O2-UU'主光线孔径光阑3、关于孔径光阑需要注意的几个问题物平面发生变更，有可能是孔径光阑将易

3、主。孔径光阑3、关于孔径光阑需要注意的几个问题首先，将系统中所有零件的光孔成像到物空间，用计算方法确定其位置和大小。第二步，由物面中心A点对各个像的边缘引直线，入射光瞳是其中张角最小者，对应的物为孔径光阑。O'2AO1O2P'P'1P'2F'1P1P2孔径光阑的确定方法孔径光阑3、关于孔径光阑需要注意的几个问题若物体位于无限远，此时仅比较各个像本身的大小，其口径最小者即为入射光瞳。确定孔径光阑的方法，也可以先确定出射光瞳。对称于光阑的对称式系统：入射光瞳和出射光瞳的大小和倒正都一样，入瞳和出瞳之间的倍率为+1，入射光瞳面和出射光瞳面分别与光学系统的物方主平面和像方主平面重合。

4、孔径光阑3、关于孔径光阑需要注意的几个问题入瞳的大小是由光学系统对成像光能的要求或者对物体细节的分辨能力(分辨率)的要求来确定的。常以入瞳直径和焦距之比值来表示，称为相对孔径，它是光学系统的一个重要的性能指标。孔径光阑3、关于孔径光阑需要注意的几个问题孔径光阑的安放要遵循一定原则。对于目视光学系统，出瞳必须在目镜外，便于与其衔接。在投影计量光学中，要求入瞳或出瞳位于无穷远。在光学设计时，可以合理设置孔径光阑位置用以校正像差。可以合理设置孔径光阑的大小来匹配光学镜组之间的能量。视场光阑限制物平面或物空间范围的光阑称视场光阑。Q1Q2是视场光阑。Q'1Q'2为入射窗;Q1Q2本身

5、也为出射窗。通常设置在系统的实像平面或物平面出射光瞳孔径光阑入射光瞳BAQ1Q2P1P2P'2P'1P''1P''2O1P''PP'O2-UU'视场光阑(出射窗)入射窗Q1’Q2’(2)计算这些像的边缘对入瞳中心的张角大小。张角最小者即为入射窗，入射窗对应的光学零件视场光阑.入射窗边缘对入瞳中心的张角为物方视场角，同时也决定了视场边缘点。视场光阑经后面光学零件所成的像即为出射窗，出射窗对出瞳中心的张角即为像方视场角。视场光阑是对一定位置的孔径光阑而言的。确定视场光阑的方法：(1)把孔径光阑以外的所有光孔经前面的光学系统成像到物空间，确定入瞳中心位置(实际上在确定孔径光阑时这一

6、步骤已完成)。B'ABO'2O1O2PP'A'ωP''ω'入射窗出射光瞳孔径光阑入射光瞳孔径光阑为无限小时，物面范围由入窗边缘与入瞳中心连线决定。线视场:物方线视场为物高的两倍，以2y表示。像方线视场为像高的两倍，以2y'表示。减小孔径光阑并不会对视场产生影响孔径光阑的变化孔径光阑BAP1P2O1P''PPO2-UU'主光线视场光阑在像方对光线的限制在本质上是在物方对光线的限制。例：有一个由三个光学零件组成的光组，透镜O1,其口径D1＝4mm．f’1=36mm，透镜O2，其口径D2＝12mm，f’2=15mm,二透镜间隔195mm，在离透镜O1右180mm处设有一光孔D3＝1

7、0mm，物点离透镜Ol为-45mm．1）求孔径光阑和入瞳出瞳的大小和位置?2)求视场光阑和入窗出窗的大小和位置？AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm解：光孔D3经O1成像在O1左方与物点重合AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mmAO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm透镜O2经O1成像AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm（1）求孔径光阑、入瞳、出瞳U1最小，故