光阑-光瞳.pptx

4-6 光阑（光阑（stop）光瞳光瞳（pupil）1 光学成像系统的孔径光阑光学成像系统的孔径光阑(aperture stop)和视场光阑和视场光阑(field stop)实际成像系统对成像光线的限制，例：实际成像系统对成像光线的限制，例：透镜的大小透镜的大小照相机的光圈照相机的光圈底片的尺寸等等底片的尺寸等等（1）保证近轴条件，改善成像质量（像的清晰度），控制景深保证近轴条件，改善成像质量（像的清晰度），控制景深（2）控制成像物空间的范围控制成像物空间的范围（3）控制像面的亮度控制像面的亮度（1）孔径光阑：诸挡光孔中孔径光阑：诸挡光孔中,最有效的控制成像光束光最有效的控制成像光束光能量者，称为孔径光阑简称孔阑能量者，称为孔径光阑简称孔阑1)光阑的作用：光阑的作用：2)光阑的种类：光阑的种类：ABAB孔径光阑孔径光阑底片底片瞳孔瞳孔（2）视视场场光光阑阑：诸诸挡挡光光孔孔中中,最最有有效效的的控控制制成成像像物物空空间间范围者，称为视场光阑范围者，称为视场光阑.简称场阑简称场阑人眼瞳孔：孔径光阑，人眼瞳孔：孔径光阑，窗窗：视场光阑窗：视场光阑物点物点ABAB孔径光阑孔径光阑视场光阑视场光阑底片底片2 光瞳（光瞳（pupil）孔径光阑在物空间中的等效孔径孔径光阑在物空间中的等效孔径 孔径光阑在像空间中的等效孔径孔径光阑在像空间中的等效孔径 入射光瞳入射光瞳(入瞳入瞳)：限制入射光束的有效孔径：限制入射光束的有效孔径,是孔径光阑对前方光学系统所成的像是孔径光阑对前方光学系统所成的像出射光瞳出射光瞳(出瞳出瞳)：限制出射光束的有效孔径：限制出射光束的有效孔径,孔径光阑对后方光学系统所成的像孔径光阑对后方光学系统所成的像 孔径光阑与光轴上物点位置有关，欲确定孔阑孔径光阑与光轴上物点位置有关，欲确定孔阑，必必须首先明确是对光轴上哪个物点须首先明确是对光轴上哪个物点 将系统所有的通光孔成像于将系统所有的通光孔成像于光学系统的物空间，其中对轴光学系统的物空间，其中对轴上物点张角最小者，称为入瞳，上物点张角最小者，称为入瞳，入瞳对应的物叫做孔阑入瞳对应的物叫做孔阑 孔阑对后光学系统的像，为出射孔阑对后光学系统的像，为出射光瞳，简称出瞳光瞳，简称出瞳怎样确定孔阑？怎样确定孔阑？在这个系统中，孔径光阑同时也是出瞳在这个系统中，孔径光阑同时也是出瞳孔径光阑孔径光阑入瞳入瞳-孔径光阑对孔径光阑对前方系统成的像前方系统成的像入射孔径角入射孔径角出射孔径角出射孔径角uu在这个系统中，孔径光阑同时也是入瞳在这个系统中，孔径光阑同时也是入瞳孔径光阑孔径光阑出瞳出瞳-孔径光阑对孔径光阑对后方系统成的像后方系统成的像uu入射孔径角入射孔径角出射孔径角出射孔径角？入瞳入瞳出瞳出瞳入瞳入瞳出瞳出瞳孔径光阑孔径光阑共共轭轭共共轭轭uu孔径光阑孔径光阑出瞳出瞳入瞳入瞳？共共轭轭入瞳入瞳出瞳出瞳某某种种相相机机镜镜头头的的孔孔径径光光阑阑、光光瞳瞳3 主光线（主光线（chief ray）和边缘光线（）和边缘光线（marginal ray）AABB边缘光线边缘光线主光线主光线主光线主光线-通过孔径光阑中心的光线通过孔径光阑中心的光线;边缘光线边缘光线-通过孔径光阑边缘的光线通过孔径光阑边缘的光线;孔径光阑孔径光阑出瞳出瞳入瞳入瞳主光线或其延长线分别通过光阑和光瞳的中心主光线或其延长线分别通过光阑和光瞳的中心边缘光线或其延长线分别通过光阑和光瞳的边缘边缘光线或其延长线分别通过光阑和光瞳的边缘关于孔径光阑：关于孔径光阑：孔径光阑是成像系统中限制入射光束最孔径光阑是成像系统中限制入射光束最 厉害的光阑，即入射孔径角最小的光阑厉害的光阑，即入射孔径角最小的光阑;与物点的位置有关与物点的位置有关 P1P1P2P2u1u2 孔径光阑与物点位置的关系孔径光阑与物点位置的关系例、相距例、相距 d=5cm 的两个薄透镜的两个薄透镜 L1和和 L1，焦距分别为，焦距分别为 f1=9cm 和和 f2=3cm，直径分别为，直径分别为 D1=6cm和和 D2=4cm，直径直径 D=3cm 的圆的圆孔光阑孔光阑 A放在透镜间距放在透镜间距 L2 2cm处，当轴上一物点在处，当轴上一物点在 L1左方左方 12cm 处时，处时，求：求：a）孔径光阑；）孔径光阑；b）光瞳的位置和大小）光瞳的位置和大小 6cm4cm3cmP12cm2cm3cm解：解：已知：已知：先求出先求出各光阑各光阑的的入瞳入瞳位置和大小位置和大小 和和L1：入瞳即为透镜边缘本身：入瞳即为透镜边缘本身 2cmD1=6cmD2=4cmD=3cmP12cm3cmP点到点到L1入瞳的距离：入瞳的距离：D：入瞳即为对透镜：入瞳即为对透镜L1成的像成的像D L2：入瞳即为对透镜：入瞳即为对透镜L1成的像成的像D2 2cmD1=6cmD2=4cmD=3cmP12cm3cmD1=6cmD2=4cmP12cm3cmD=4.5cm16.5cm23.25cm光阑为孔径光阑光阑为孔径光阑孔径都等孔径都等4cm的两个薄透镜组成同轴光具组，一个透镜是会聚的，的两个薄透镜组成同轴光具组，一个透镜是会聚的，其焦距为其焦距为5cm；另一个是发散的，其焦距为；另一个是发散的，其焦距为10cm。两个透镜中心。两个透镜中心间的距离为间的距离为4cm。对于会聚透镜前面。对于会聚透镜前面6cm处的一个物点，试问：处的一个物点，试问：（1）哪一个透镜是有效光阑？）哪一个透镜是有效光阑？（2）入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？入射光瞳和出射光）入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？入射光瞳和出射光瞳的大小各等于多少？瞳的大小各等于多少？4场阑场阑 入窗入窗 出窗出窗 确定场阑，应首先给出入瞳中心确定场阑，应首先给出入瞳中心将系统所有的孔作为物对前光学系将系统所有的孔作为物对前光学系统成像，诸像中对入瞳中心张角最统成像，诸像中对入瞳中心张角最小者为入射窗，简称入窗与入窗小者为入射窗，简称入窗与入窗对应的孔为视场光阑，简称场阑对应的孔为视场光阑，简称场阑 场阑对后光学系统的像，称为出射窗，简称出窗场阑对后光学系统的像，称为出射窗，简称出窗怎样确定怎样确定场阑？场阑？入窗，场阑，出窗两两相互共轭入窗，场阑，出窗两两相互共轭入射窗对入瞳中心的张角称物方视场角入射窗对入瞳中心的张角称物方视场角通过入瞳中心、孔径光阑和出瞳中心的光线叫做主光线通过入瞳中心、孔径光阑和出瞳中心的光线叫做主光线出射窗对出瞳中心张角称像方视场角出射窗对出瞳中心张角称像方视场角场阑一般放置在物面、像面，或中间像面上场阑一般放置在物面、像面，或中间像面上作业作业:P208:4-9 4-10