4工程光學(xué)講稿(光闌)-wenkub
2023-03-14 10:47:00 本頁(yè)面
【正文】 部分（畫有陰影線部分）通過(guò)系統(tǒng)成像，而其上下各有一部分分別被透鏡 L2與 L1的鏡框所遮攔。 視場(chǎng)光闌 入射窗 出射窗 L1 物 像 L2 孔徑光闌 入瞳 出瞳 主光線 入窗限制了物平面的成像范圍，是因?yàn)樵谒泄饪妆黄淝懊婀饨M所成的像中入射窗對(duì)光瞳中心的張角為最小，同樣，出射窗之所以限制了像方視場(chǎng)的大小，也是因?yàn)樵谒泄饪妆黄浜蟮墓饨M所成的像中，出射窗對(duì)出瞳中心的張角為最小。實(shí)際上，光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳總是有一定大小。 光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)大小，通常用兩種方法表示： 當(dāng)物體位于無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，如望遠(yuǎn)鏡，常用視場(chǎng)角 2ω表示其視場(chǎng)大小，稱為視場(chǎng)角； 當(dāng)物體位于有限距離或很近距離時(shí)，如顯微鏡，常用所見(jiàn)到的物平面直徑表示其視場(chǎng)大小，稱為線視場(chǎng)。 視場(chǎng)光闌、入窗和出窗三者是相互共扼的。 作用：限制物平面或物空間的成像范圍。2039。 因?yàn)榭讖焦怅@沒(méi)有變，所以出瞳的大小和位置不變。所以，此時(shí)只須比較位于系統(tǒng)物空間的所有光闌像的孔徑大小，直徑最小者就是入瞳，它對(duì)應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。所有光孔比較三個(gè)孔徑角pPPPDPuuuDtguDtguDtgu ,016 602/2401002/702/3301002/1002/61002/1239。21239。20140139。3039。由于 D1前面沒(méi)有光組，因而它在物方的共軛像 D1’就是它自己。孔徑光闌被它后面光組成像，這個(gè)像就是出射光瞳。如果設(shè)物距 l,入瞳距 lz，物高與視場(chǎng)角的關(guān)系為： ?tglly Z )( ??入瞳 主光線 － ω y － l lZ （三）孔徑光闌的判斷 1 ．讓每一個(gè)透鏡框和專用光闌分別由它前面光組依次作反向光路成像，得出各自像的位置和大小。 入射光瞳、出射光瞳和孔徑 光闌三者是共軛關(guān)系。 孔徑光闌對(duì)軸上點(diǎn)光束的限制，由圖可以看出，放在什么位置，效果一樣。 167。 消雜光光闌 —— 用來(lái)限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)雜光的光闌。 在多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)如照相機(jī)、顯微系統(tǒng)中，視場(chǎng)光闌的位置常被設(shè)置在系統(tǒng)物鏡的像平面上，這樣，視場(chǎng)才能具有清晰的邊界。 孔徑光闌的位置在某些光學(xué)系統(tǒng)中有特殊要求 。 孔徑可變的光闌稱為可變光闌 ， 常用于照相物鏡中 。 因此 ， 我們把 系統(tǒng)中起限制成像光束作用的光學(xué)零件的金屬框稱作 “光闌”。 光闌及其作用與分類 光學(xué)系統(tǒng)都是由若干個(gè)透鏡組或者再加上平面鏡 、 棱鏡組成 ， 每個(gè)光學(xué)零件都有一定的大小 。 因此 、 從物體發(fā)出的光束能夠進(jìn)入系統(tǒng)成像的只是其中一部分 。 在光學(xué)系統(tǒng)中 ， 不單用裝夾光學(xué)零件的金屬框的內(nèi)孔來(lái)限制光束 ， 有時(shí)還要專門設(shè)置一些帶孔的金屬薄片來(lái)限制光束 ， 這些就是專用光闌 。 又如人眼的瞳孔也是一個(gè)可變光闌 ， 其孔徑能隨外界光線的強(qiáng)弱 而自動(dòng)改變：當(dāng)外界景物過(guò)亮?xí)r ， 瞳孔縮小以減少進(jìn)入眼睛的光束 ， 避免過(guò)度刺激視神經(jīng)細(xì)胞；當(dāng)外界景物較暗時(shí) , 瞳孔的直徑變大 ， 使進(jìn)入眼睛的 光能增多，以便看清昏暗中的物體。 如在目視光學(xué)儀器中 ， 孔徑光闌被其后方光組所成的像一定要位于光學(xué)系統(tǒng)之外 ， 以便使眼睛的瞳孔與之重合 ， 達(dá)到良好的觀察效果 。 漸暈光闌 —— 就是對(duì)軸外物點(diǎn)的成像光束刻意產(chǎn)生部分限制作用的光闌 。 光學(xué)系統(tǒng)的雜光一般是由折射面和鏡簡(jiǎn)內(nèi)壁的反射光產(chǎn)生，它會(huì)降低像平面的襯度。 孔徑光闌 （一）孔徑光闌的定義和作用 定義：用來(lái)限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束的光闌，被稱為孔徑光闌。 孔徑光闌對(duì)軸外點(diǎn) 光束的限制 A B C u u’ u’ u u u’ u u’ （二）入射光瞳、出射光瞳 入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其前面的光組在物空間的像。 入射光瞳 是光束進(jìn)入系統(tǒng)的公共入口出射光瞳 是成像光束射出系統(tǒng)的出口。系統(tǒng)最前面的那個(gè)透鏡框的像與它本身重合，也計(jì)入這些像之內(nèi)。 3．當(dāng)軸上物點(diǎn)位子無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，只須比較各鏡框或?qū)Ｓ霉怅@被其前面光組所成像的大小，其中徑最小的光闌像所對(duì)應(yīng)的光闌就是孔徑光闌。 2. D2對(duì) D1成像，求 D1’、 D2’的像對(duì)光軸張的孔徑角最小的是入瞳，它對(duì)應(yīng)的光闌是孔徑光闌。20160139。139。??????????????????????????????????得得：成像：對(duì)再將透鏡符號(hào)計(jì)算直徑大小可不考慮得得： 透鏡 L1本身在物空間不必成像。39。 由上例計(jì)算可知， D’ 1 的直徑為 6 mm， D’ p的直徑為 2mm， D’ 2的直徑為 3mm。 將 Dp被后面的光組成像。10120139。 （二）視場(chǎng)光闌、入射窗和出射窗的判斷 具體方法是：由入瞳中心向系統(tǒng)物空間所有光闌像 (被其前面光組所成的像 )的邊緣引伸光線，共中對(duì)入瞳中心張角最小者被稱為系統(tǒng)的
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