第四章光学系统中的光阑和光束限制.ppt

B1’ B2 A2 B1 B2’ 物方远心光路 由于入瞳在无限远，物方主光线平行于光轴，故称之为物方远心光路，它可以消除因调焦不准而引起的误差，从而提高了测量精度。 A1 B2 B1 M1 M2 孔径光阑 F’ 第三十页，共四十五页，2022年，8月28日 像方远心光路 B2 M2 M1 B2’ B1’ B1 孔径光阑（入瞳） F 出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心，此光路称为像方远心光路。常用在大地测量仪器中，以提高测距精度；也常用在照明系统中，以使它与成像系统的物方远心光路相配合。 第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日 三、场镜的应用 场镜：和像平面重合或者和像平面很靠近的透镜。 作用：压低光线，减小后续光路的通光口径 在一些连续成像的组合系统中经常采用场镜 。当两个系统组合在一起成像时，为了使前一个系统出射光线都能进入后一个系统，而又不使后一个系统的通光口径过大，就需在中间像平面上加入一个场镜。 第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日 显微镜光学系统小结： 一般显微镜系统，孔径光阑置于显微物镜上，视场 光阑置于一次实像面处。 显微系统用于测长时，孔径光阑置于显微物镜的像方 焦平面处，以消除测量误差。 在长光路系统中，常利用场镜达到前后系统的光瞳 衔接，以减小光学零件的口径。 首页 第三十三页，共四十五页，2022年，8月28日 §4.5 光学系统的景深 一、光学系统的空间像： 1.空间中的物点成像：(图4-16) 2. 光瞳对成像的影响：透视失真 3. 视场对成像的影响：景象畸变 把空间中的物点成像在一个像平面上，称为平面上的空间像。如望远镜、照相物镜 物方空间点在平面上成像：以入射光瞳中心点为透视中心，以主光线为投影线，使空间点投影在对准平面上，则投影点在景像平面上的共轭点便是空间的平面像。 第三十四页，共四十五页，2022年，8月28日 第四章光学系统中的光阑和光束限制 第一页，共四十五页，2022年，8月28日 一、光 阑 光阑： 限制成像光束的光孔，或者是限制成像范围的光孔或金属框,可分为孔径光阑和视场光阑。 §4.1 光 阑 L：照相镜头 A： 可变光阑 B：感光底片 图4-1 照相系统简图 光阑在光学系统中的作用： 决定能通过光学系统的光束； 决定系统的视场； 限制光束中偏离理想位置最大 的一些光线，以改善成像质量； 拦截系统中有害杂散光； 第二页，共四十五页，2022年，8月28日 二、孔径光阑 孔径光阑：限制轴物点成像光束宽度、并有选择轴外 物点成像光束位置作用的光阑 1、定义 (2) 孔径光阑对轴外点成像光束的选择（图4-3） 2、孔径光阑的位置对选择光束的作用 (1) 孔径光阑对轴上点光束的限制（图4-2） 可以是系统中某个透镜的镜框，也可以是专门设置的光阑。 第三页，共四十五页，2022年，8月28日 -u u’ -u u’ -u u’ -u u’ 图4-2 孔径光阑对轴上物点光束的限制 第四页，共四十五页，2022年，8月28日 图4-3 孔径光阑位置对轴外点成像光束的选择 A A B C 第五页，共四十五页，2022年，8月28日 入射光瞳（简称入瞳）：入射光线的入口。 孔径光阑经其前面的透镜在光学系统物空间所成的像。 出射光瞳（简称出瞳）：出射光线的出口。 孔径光阑经其后面的透镜在光学系统像空间所成的像。 主光线： 通过入瞳中心的光线。 主光线（或其延长线）必须通过入瞳、孔径光阑、 出瞳的中心。 3、入射光瞳和出射光瞳（图4-4） 第六页，共四十五页，2022年，8月28日 图4-4 入瞳与出瞳 主光线 第七页，共四十五页，2022年，8月28日 入瞳 孔径光阑（出瞳） 第八页，共四十五页，2022年，8月28日 4、孔径光阑位置及安放原则 孔径光阑的安置通常和物镜镜框重合或在物镜附近，这可使同样孔径角的情况下，物镜的尺寸较小。 A B Umax 入瞳 B A Umax 入瞳 A B Umax 入瞳 第九页，共四十五页，2022年，8月28日 三、视场光阑及入射窗、出射窗（图4-6） 入射窗：视场光阑经其前面的光组在物空间所成的像 出射窗：视场光阑经其后面的光组在像空间所成的像 视场角：轴外点主光线与光轴间的夹角。 物方视场角：在物空间，入射窗边缘对入瞳中心所张的角度。 像方视场角：在像空间，出射窗边缘对出瞳中心所张的角度。 能清晰成像的物面范围称为光学系统的物方视场，相应的像面范围称为像方视场。 视场光阑：限制成像范