光瞳與光闌的介紹.ppt

1、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,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。,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 (

2、3) 相對孔徑和F數(shù),2、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。,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。,3、入瞳和出瞳-孔徑光闌和入瞳、出瞳,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。,4、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

3、物點對入瞳的半張角(U). 像方孔徑角:光軸上像點對出瞳的半張角(U),(2)主光線 軸外物點發(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.,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,2、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。,說明: 光學(xué)系統(tǒng)視場光闌與光

4、學(xué)系統(tǒng)和物平面位置有關(guān)。,3、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。,4、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),1、漸暈及漸暈系數(shù)-漸暈,(1) 漸暈,軸外物點發(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。,2、光學(xué)系統(tǒng)消漸暈條件-漸暈,(1)、分析,

5、(2)、條件,(a)入窗和入瞳重合(q=0) (b)入窗和物面重合(q=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,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。,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2