光阑与光束限制.pptVIP

实际光学系统与理想光学系统不同，其参与成像的光束宽度和成像范围都是有限的。限制来自于光学零件的尺寸大小和其他金属框。从光学设计的角度看，如何合理的选择成像光束是必须分析的问题。光学系统不同，对参与成像的光束位置和宽度要求也不同。　 组成光学系统的所有零件都有一定的尺寸大小 光阑的作用： 一、光阑—透光孔，起限制光束作用 光阑按上述的作用分为： 孔径光阑 视场光阑 渐晕光阑 消杂光光阑 如普通照像系统是由三个主要部分组成：照相镜头、可变光阑和感光底片。 照相镜头L将外面的景物成像在感光底片B上；可变光阑A是一个开口 大小可变的圆孔。随着 缩小或增大，参与成像的光束宽度就减小（相当于 角缩小）或加大，从而达到调节光能量以适应外界不同的照明条件。显然可变光阑不能放在镜头L上，否则 的大小就不可变了。 至于成像范围则是由照像系统的感光底片框 的大小确定的。超出底片框的范围，光线被遮拦，底片就不能感光。 在光学系统中，不论是限制成像光束口径、或者是限制成像范围的光孔或框，都统称为“光阑”。 　　限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为“孔径光阑” ，例如照像系统中的可变光阑 A 就是孔径光阑。 　　限制成像范围的光阑称为“视场光阑” ，例如照像系统中的底片框 就是视场光阑。  二、孔径光阑的位置—随系统而异 孔被自己前面部分的光具组所成的象叫做入射光瞳；它被自己后面部分的光具组所成的象叫做出射光瞳；入射光瞳与出射光瞳对整个光具组来讲是共轭的。 注意： 光学系统的孔阑只是对一定位置的物体而言的。 根据上面的分析，可以总结成如下几点 （1）在照像光学系统中，其大致位置在照 像物镜的某个空气间隔中，如图4-6所示。 （2）在照像光学系统中，感光底片的框子就是视场光阑。 （3）孔径光阑的形状一般为圆形，而视场光阑的形状为圆形或矩形等。 将望远镜系统图简化，把物镜、目镜当作薄透镜处理，暂不考虑棱镜并拉直光路，则得图 　两个光学系统联用共同工作时，大多遵从光瞳衔接原则，即前面系统的出瞳和后面系统的入瞳重合。双目望远系统是与人眼联用的，人眼的入瞳就是瞳孔，这样，满足光瞳衔接原则的望远镜系统其出瞳应该在目镜后，而且应离目镜最后一面有段距离，这段距离称为出瞳距，用 表示。 一、简单显微镜系统中的光束限制： 物镜框——孔径光阑 分划板框——视场光阑 二、远心光路 由于有景深，物错调到II处，在分划板上形成弥散斑，其中心误认为是点，则读出尺寸小了。这就是由于景深造成的调焦误差，引起了放大率误差，则测量也就有了误差。 1. 物方远心光路 将光阑放在像方焦面上，则入瞳在物方无穷远处。 此时可消除调焦不带来测量误差。 孔径光阑在像方焦点上，主光线（中心光线）平行于光轴，交光轴于物空间无穷远处，称为“物方远心”光路；或者理解成入瞳在无穷远处。 正是利用了“主光线方向不变”，因为主光线决定了像点或中心的位置。 远心光路的缺点是透镜的口径大。 三、转像系统和场镜 需要加长光路的显微镜系统，在系统内安放转像系统。 场镜的作用 具有转像系统的光学系统，为使通过物镜后的轴外光束折向转像系统，减少转像系统的横向尺寸 符号全用正号，因为这里的物像关系很肯定，只有实物成实像且物、像分居透镜两侧这一种情况。 以、允许到人眼不能觉察的范围来决定景深。 称为远景深， 称为近景深。 下面讨论：景深多大时，尚不致使底片上的、大到人眼能觉察的程度。 　　 1. 入瞳　　（相对孔径　　，即光圈数　　），则景深缩小。 　　　 解： 由 分划板上实像高： 1）若孔阑位于物镜左侧10mm 处，则其亦为入瞳。 追迹主光线，得到相关射高： l’z 物镜 目镜 分划板 2）若孔阑位于物镜上，同前方法，追迹主光线，得到相关射高： l’z 3）若孔阑位于物镜右侧10mm 处，为追迹主光线，先求出入瞳位置 再得到相关射高： l’z 根据所得的相关射高，各光学元件的通光口径如下表 21.3 24 16 31.6 （3） 21.0 23.7 16 30 （2） 20.5 23.5 16 31.5 （1） 孔阑位置 孔阑在第二种情况下,物镜口径最小。 （1） （2） （3） 孔阑位于三种情况下，对轴外光束得选择不同。 两个光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则。 目视光学仪器得出瞳一般在外，且出瞳距不能短于6mm。 望远镜系统得孔阑大致在物镜左右。 可放分划板得望远系统中，分划板就是视场光阑。 入瞳 出瞳 眼瞳 f目 目镜 出瞳 D’ 物镜 孔径光阑 视场光阑 §5 显微镜