L14-C5-2視場光闌漸暈光闌.pptVIP

應用光學 Applied Optics,光信息0801-02 2010-2011第一學期,2,第五章 成像光束選擇,3,C5-2. 視場光闌 漸暈光闌,4,5-3 視場光闌、入射窗、出射窗,光學系統(tǒng)的成像范圍是有限的。 照相機中底片框限制了被成像范圍的大小 工具顯微鏡中分劃板的直徑?jīng)Q定成像物體的大小,這種限制物體成像范圍的光闌稱為視場光闌,5,一、視場光闌的確定方法：,（2）確定孔徑光闌；,（1）用計算法或作圖法求每一光闌被它前面光組在物空間所成的像；,由入瞳中心向各光闌在物空間所成的像的邊緣引光線，夾角最小者所對應的光闌即為視場光闌。,6,求上例中光組的視場光闌。 f1= - f1 =100mm，D1 = 40mm；f2= - f2 =120mm，D2 = 30mm，d1 = 20mm； D3=20mm，d2 = 30mm ，L1 = -200mm,D1,D2,D3,F F,7,求出系統(tǒng)每一個光闌被它前面光組在物空間所成的像（此步驟在求孔徑光闌時已經(jīng)進行）,D,3,（孔徑光闌）,D,2,D,1,D,1,D,2,F,1,F,2,D,3,33.33,w1,w2,w3,8,D1 對入瞳中心的張角為 D2 本身是入瞳，D3對入瞳中心的張角為 D3對入瞳中心的張角最小，故光闌3是視場光闌。,9,二、相關概念,光學系統(tǒng)的視場光闌確定后引入如下概念：,入射窗：視場光闌被其前面光組在物空間所成的像。(簡稱入窗),出射窗：視場光闌被其后面光組在像空間所成的像。(簡稱出窗),入窗限制物空間的可成像范圍,出窗限制像空間的成像范圍,入窗和出窗共軛。,10,在上例中，出窗與視場光闌重合。,物方視場角：在物空間中，入窗邊緣對入瞳中心的張角2,像方視場角：在像空間中，出窗邊緣對出瞳中心的張角2 ,半視場角與也可以表示光組視場的大小，因此常把與稱為視場角。,11,光學系統(tǒng)的視場大小用兩種方法表示,線視場：對近距離成像的光組，常用能看到的物平面直徑來表示,視場角：對遠距離或無限遠物體成像的光組，常用角度來表示其視場的大小,用于近距離成像系統(tǒng)，如顯微系統(tǒng),用于遠距離成像系統(tǒng)，如望遠鏡，照相物鏡,12,視場光闌是對一定位置的孔徑光闌而言的。 當孔徑光闌位置改變時，原來的視場光闌將可能被另外的光孔所代替。,13,實際中入瞳總是有一定的大小,則A1以內(nèi)的區(qū)域每點均以充滿入瞳的全部光束成像,A1A2區(qū)域內(nèi)每一點已不能用充滿入瞳的全部光束成像，有一部分光線被入窗阻擋。,A2A3區(qū)域內(nèi)每點光線被入窗阻擋的更多。,A3點以外的區(qū)域每點光線不能進入入瞳，不能成像。,漸暈現(xiàn)象,入瞳,入窗,14,這種由軸外點發(fā)出充滿入瞳的光束中部分光線被其他光孔遮攔的現(xiàn)象稱為軸外點光束的漸暈。,物點離光軸越遠，漸暈越大,漸暈系數(shù)：被攔掉的光束在入瞳面上的截面積與入瞳面積之比。,由A1到A2，漸暈系數(shù)由0到0.5,由A2到A3，漸暈系數(shù)由0.5到1,因此整個視場由亮逐漸變暗，沒有清晰的界限。,15,vig = 1 （上上） 0.5（上中） 0（上下） 三個臨界點,漸暈，可由 （物平面 入瞳 入窗） 或由 （像平面 出瞳 出窗）分析,16,入射光瞳具有一定大小時，沒有漸暈的情況也是存在的 入射窗和物平面相重合 或把視場光闌設置在像平面上 視場具有清晰的界限,無漸暈的情況,17,光學系統(tǒng)中還有一種光闌并不限制通過光學系統(tǒng)參與成像的光束，只對非成像物體射進系統(tǒng)的雜光起限制作用，稱為消雜光光闌。,為了改善軸外點的成像，常有意識地縮小某一、二個透鏡直徑，擋去一部分成像光線，這種被縮小直徑的透鏡或光孔稱為漸暈光闌。,18,三、兩種光闌作用的比較,孔徑光闌與視場光闌 1）孔徑光闌限制成像光束的孔徑，即決定像的照度、分辯率。 2）視場光闌決定視場，即物體成像的范圍。 3）孔徑光闌縮小時，每一物點成像光束孔徑角變小，像面照度減小，但成像范圍不變 4）視場光闌縮小時，成像范圍變小，但能成像物點的孔徑角不變，即像的照度不變。,19,例1： 一薄透鏡焦距為100mm，通光口徑為40mm，用作放大鏡。如果人眼位于透鏡后的50mm的平行光路中，問人眼能看清的物體范圍多大？,20,例2：有一架10倍開普勒望遠鏡，物鏡和目鏡間距為275mm，物鏡的相對孔徑為1：5，視場角2=6,求: 孔徑光闌在何處? 分別求入瞳、出瞳、視場光闌的位置和大小。,21,例3： 將一個直徑D1=30mm、焦距為f =40mm的薄透