工程光学(几何光学部分)第4章 光学系统中的光束限制

合集下载

工程光学基础第4章光学系统的光束限制.pptx

工程光学基础第4章光学系统的光束限制.pptx
3 、渐晕光阑 4 、消杂光光阑
光学系统中的渐晕
一、轴外物点的渐晕 二、消除渐晕的条件 三、渐晕系数
想一想:为什么看许多照片时感觉远近都清楚?
理论上,只有共轭的物平面才能在像平面上成 清晰像,其他物点所成的像均为弥散斑。但当此斑 对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1’时,人眼看 起来仍为一点。此时,该弥散斑可认为是空间点在 平面上的像。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。14:13:1114:13:1114:1311/25/2020 2:13:11 PM 11、夫学须志也,才须学也,非学无以广才,非志无以成学。20.11.2514:13:1114:13Nov-2025-Nov-20 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。14:13:1114:13:1114:13Wednesday, November 25, 2020 13、志不立,天下无可成之事。20.11.2520.11.2514:13:1114:13:11November 25, 2020
(一)长景深的照片
要拍摄大景深的照片,如远景镜头,应选择短焦距、 小的相对孔径即大的光圈数,对准距离远。

工程光学 第4章 光学系统中的光束限制

工程光学 第4章 光学系统中的光束限制
lz'=20.5mm
2,物镜上 hz物=0mm hz分=8mm hz目=9.35mm
lz'=21mm
3,物镜右侧10mm hz物=0.82mm hz分=8mm hz目=9.51mm
lz'=21.3mm
三、阑位对轴外光束位置的选择
2. 用焦距=450mm 的翻拍物镜拍摄文件,文件上压一块折射率n=1.5,厚度
d=15mm 的玻璃平板,若拍摄倍率
,试求物镜后主面到平板玻璃第一面的距
离。
解:
此为平板平移后的像。
3. 画出经图中棱镜后的输出坐标系
第四章 光学系统中的光束限制
➢光阑 ➢照相系统中的光阑 ➢望远镜系统成像光束的选择 ➢显微系统中的光束限制与分析 ➢光学系统的景深
下,我们都用半视场ω来表示。
2、入射窗、出射窗 1)入射窗:视场光阑经前面的光组在物空间所 成的像; 2)出射窗:视场光阑经后面的光组在像空间所 成的像;
3)判断入射窗的方法: 将光学系统中所有的光学元件的通光口径分别 对其前(后)面的光学系统成像到系统的物 (像)空间去,并根据各像的位置及大小求出 它们对入(出)瞳中心的张角,其中张角最小 者为入射窗(出射窗)。
为圆形或矩形。
孔径光阑位置
第三节 望远系统中成像光束的选择
一、望远系统的基本结构和光学数据:
1、光学结构 2、光学数据:视角放大率Γ、视场角2W、出瞳
直径D’、出瞳距离lZ’ 、物镜焦距f物’、目镜 焦距f目’
双目望远镜系统
望远镜系统简化图
分划板(视场光阑)
孔径光阑
出瞳
二、望远系统中的光束限制:
第一节 光阑
一、概念: 光阑、孔径光阑、视场光阑
1、定义:光学系统中设置的带有内孔的金属薄 片

工程光学第4章光学系统中的光阑和光束限制

工程光学第4章光学系统中的光阑和光束限制

11m m 出瞳直径: D 5m m 出瞳距离: lz 108m m 目镜焦距: 18m m 物镜焦距: f物 f目
计算孔径光阑在以下三个位置时,光学元件的 孔径大小。 (1)物镜左侧10mm; (2)物镜上; (3)物镜右侧10mm;
D D 30m m (入瞳直径) tan 8m m y f 物 (分划板上的一次实像 高)
在长光路显微镜系统中,设有转像镜,造成主 光线在后面的透镜上投射高度很高,需要增大 透镜口径。 再加一个场镜解决这个问题
场镜和物镜的像平面重合,降低主光线在后面 系统上的投射高度,不改变轴上点的光束行进 走向,将孔径光阑成像在转像透镜上,起到光 瞳衔接的作用。
第五节 光学系统的景深 一. 光学系统的空间像 照相制版、电影放映:平面像; 望远镜、照相物镜:空间像。
2. 入射光瞳和出射光瞳
组合光学系统涉及到孔径光阑的匹配问题,首 先必须明确两个概念:入射光瞳和出射光瞳。 入射光瞳:孔径光阑对其前面光学系统所成的像 出射光瞳:孔径光阑对其后面光学系统所成的像
入瞳确定了,能够进入系统的光线也就确定了; 出瞳同理。 孔径光阑在系统的最前面,孔径光阑本身就是入瞳; 系统是一个薄透镜,当孔径光阑按放其上时,光阑既是入 瞳也是出瞳; 孔径光阑在系统的最后面,孔径光阑本身就是出瞳;
3. 讨论
在具体光学系统中,当物平面位置变动时,需 分析真正起作用的光阑是谁。
对于由多个口径已经确定的透镜组合在一起的镜头, 对于位置确定的轴上物点,要分析哪个透镜的边框 是孔径光阑。 方法1: 从确定的轴上物点追踪一条近轴光线,求出在每个 折射面上的投射高度,投射高度与口径之比最大的 透镜边框就是镜头的孔径光阑。 方法2: 将每一块透镜经它前面的所有透镜成像,并求出像 的大小,这些像中对给定的轴上物点所张的角最小 者,其对应的透镜边框就是镜头的孔径光阑。

工程光学习题解答__第四章_光学系统中的光束限制-推荐下载

工程光学习题解答__第四章_光学系统中的光束限制-推荐下载

解:(1)
ω目
x
108 18 x 15
x 252mm
10
f‘物
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力通根保1据护过生高管产中线工资0不艺料仅高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配,机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2,下卷而高总且中体可资配保料置障试时各卷,类调需管控要路试在习验最题;大到对限位设度。备内在进来管行确路调保敷整机设使组过其高程在中1正资中常料,工试要况卷加下安强与全看过,25度并52工且22作尽护下可1关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料;中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整,中核或资对者料定对试值某卷,些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置,卷.编工保写况护复进层杂行防设自腐备动跨与处接装理地置,线高尤弯中其曲资要半料避径试免标卷错高调误等试高,方中要案资求,料技编试术5写、卷交重电保底要气护。设设装管备备置线4高调、动敷中试电作设资高气,技料中课并术3试资件且、中卷料中拒管包试试调绝路含验卷试动敷线方技作设槽案术,技、以来术管及避架系免等统不多启必项动要方方高式案中,;资为对料解整试决套卷高启突中动然语过停文程机电中。气高因课中此件资,中料电管试力壁卷高薄电中、气资接设料口备试不进卷严行保等调护问试装题工置,作调合并试理且技利进术用行,管过要线关求敷运电设行力技高保术中护。资装线料置缆试做敷卷到设技准原术确则指灵:导活在。。分对对线于于盒调差处试动,过保当程护不中装同高置电中高压资中回料资路试料交卷试叉技卷时术调,问试应题技采,术用作是金为指属调发隔试电板人机进员一行,变隔需压开要器处在组理事在;前发同掌生一握内线图部槽纸故内资障,料时强、,电设需回备要路制进须造行同厂外时家部切出电断具源习高高题中中电资资源料料,试试线卷卷缆试切敷验除设报从完告而毕与采,相用要关高进技中行术资检资料查料试和,卷检并主测且要处了保理解护。现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

《工程光学教学课件》第04章-1

《工程光学教学课件》第04章-1

P''2
孔径光阑
P'2
实像平面或物平面
15
出射光瞳
入射光瞳
确定视场光阑的方法: (1) 将所有光孔经前面的光学系统成像到物空间,确 定入瞳中心位置 (实际上在确定孔径光阑时这一步骤 已完成)。
(2)计算这些像的边缘对入瞳中心的张角大小。张角最 小者即为入射窗,入射窗对应的光学元件为视场光阑.
入射窗边缘对入瞳中心的张角为物方视场角 2w ,同 时也决定了视场边缘点。 视场光阑经后面光学零件所成的像即为出射窗,出射 窗对出瞳中心的张角即为像方视场角 2w ' 。
P'2
第二步,由物面中心A点对各个像的边缘引直线,入 10 射光瞳是其中张角最小者,对应的物为孔径光阑。
孔径光阑
3、关于孔径光阑需要注意的几个问题
若物体位于无限远,此时仅比较各个像本身的大 小,其口径最小者即为入射光瞳。 确定孔径光阑的方法,也可以先确定出射光瞳。
对称于光阑的对称式系统:入射光瞳和出射光瞳的 大小和倒正都一样,入瞳和出瞳之间的倍率为+1,入 射光瞳面和出射光瞳面分别与光学系统的物方主平面 和像方主平面重合。
视场光阑是对一定位置的孔径光阑而言的。
16
孔径光阑的变化
主光线
B A P''
-
P1
U
O1 P O2
U'
P
P2
孔径光阑
减小孔径光阑并不会对视场产生影响(过入射光瞳 中心的主光线也一定过孔径光阑中心。 ) 视场光阑在像方对光线的限制在本质上是在物方对光 线的限制。 18
视场与成像范围
视场较大
视场较小
24
作业
B
O'4

工程光学基础第4章光学系统的光束限制

工程光学基础第4章光学系统的光束限制

作业标准记得牢,驾轻就熟除烦恼。2020年12月24日星期 四2时34分17秒 02:34: 1724 December 2020
好的事情马上就会到来,一切都是最 好的安 排。上 午2时34分17秒 上午2时34分02:34:1720.12.24
专注今天,好好努力,剩下的交给时 间。20.12.2420.12.2402:3402:34:1702:34:17Dec-20
同一位置不同景深的效果
二、光学系统的景深
★ 成像空间的景深:
1 2
在景象平面上所获得的成清晰像的物空间深度。
近景平面
远景 平面
入瞳中心: 物空间参数 的起算原点
p2 p p1
p1 p
p2
出瞳中心: 像空间参数 的起算原点
孔径光阑——光圈
不F/3同.5 光圈的效果
F/11 F/32
安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20.12.2402:34:1702:34Dec-2024-Dec-20
加强交通建设管理,确保工程建设质 量。02: 34:1702:34:1702:34T hursday, December 24, 2020
安全在于心细,事故出在麻痹。20.12.2420.12.2402: 34:1702:34:17Decem ber 24, 2020
2.什么是视场光阑(作用)、入窗、出窗、视场角? 它们的关系如何?
3.什么是渐晕、渐晕光阑、渐晕系数?渐晕光阑和 视场光阑的关系如何?
4.系统中光阑的判断方法如何?
62
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.2420.12.24Thursday, December 24, 2020
人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。02:34:1702:34: 1702:3412/24/2020 2:34:17 AM

工程光学第四章光学系统中的光阑和光束限制

工程光学第四章光学系统中的光阑和光束限制
曝光:相机的感光元件在有限的时间(快门速度时间)内接受光,并成像,这个过程叫做曝光。感光元件,胶片时代是指的胶片,数码时代指的是感光元件CCD或CMOS。
设置方法:
光圈优先:指由机器自动测光系统计算出曝光量的值,然后根据你选定的光圈大小自动决定用多少的快门。手动设置光圈值,由测光结果自动调整快门速度。
★入射光瞳:孔径光阑经其前面光学系统所成的像(物空间) ★出射光瞳:孔径光阑经其后面光学系统所成的像(像空间)
照相机镜头中的孔径光阑
孔径光阑
孔径光阑
物像关系
后面 光学 系统
入瞳
出瞳
孔径光阑
前面 光学 系统
整 个 光 学 系 统
出瞳
孔径 光阑
入瞳
出瞳:决定光学系统的像方光束的孔径角。
入瞳:决定光学系统的物方光束的孔径角。
2
没有对光学零件的大小加以限制
3
01
通常光学系统中用一些中心开孔的薄金属片来合理地限制成像光束的宽度、位置和成像范围。这些限制成像光束和成像范围的薄金属片称为光阑。
02
如果光学系统中安放光阑的位置与光学元件的某一面重合,则光学系统的边框就是光阑
4-1 光阑
使用光圈优先模式的目的是,使用者可以自己控制景深。在风景摄影中,当使用者希望近处和远处的画质都要清晰,而快门速度并不重要的时候,需要设定一个较小的光圈值。在人物摄影中,相机使用者更希望一个较大的光圈值,使得人物的背景失焦,用以强调人物主题而淡化背景。
02
使用光圈优先的另一个目的是让相机选择快门速度,以防止不恰当的曝光时间。在风景摄影中,使用者当为瀑布拍照时,会选用较大的光圈值,也就是较小的光圈配合较长快门时间,使得瀑布的水滴变得模糊。但当在较暗的灯光下摄影时,一个较小的光圈值,也就是获得更大的光圈,使更多的光线进入镜头。

第四章 光学系统中的光束限制

第四章 光学系统中的光束限制

第四章光学系统中的光束限制Stops in Optical Systems•实际光学系统的成像光束将会受到限制组成光学系统的所有零件都有一定的尺寸大小透镜的大小和像面的大小有限,从而限制了成像光束的宽度和成像范围•实际光学系统必须限制参与成像的光束宽度和光束范围,以保证成像质量透镜的大小限制A点发出的成像光束的孔径角像面的大小限制像面成像范围,实际也就限制了物面成像范围都是对光束的限制,称为光阑本章内容•§4.1 光阑¾概念¾入瞳与出瞳¾入射窗与出射窗•§4.2 场镜•§4.3 光学系统的景深•§4.4 远心光路§4.1 光阑一、概念光阑:光学系统中所有限制光束的孔或框(透镜框、棱镜框)光孔的大小是可变化的,这种光阑称为“可变光阑”光阑是实际光学系统成满意(完善)像必不可少的零件。

光阑在光学系统中的作用:•决定像面的照度。

•决定系统的视场。

•限制光束中偏离理想位置的一些光线,用以改善系统的成像质量•拦截系统中有害的杂散光。

光阑按上述的作用分为:•孔径光阑•视场光阑•消杂光光阑•渐晕光阑•任何光学系统中,孔径光阑都是存在的•孔径角U的大小受光阑大小和位置的影响•孔径光阑的位置不同,轴外物点参与成像的光束位置就不同•孔径光阑的位置不同,轴外物点发出并参与成像的光束通过透镜的部位就不同•光阑只针对物体的某一位置而言,如果物体位置发生变化,光阑可能失去作用视场光阑Field Stop:限制物平面上或物空间中最大成像范围的光阑位置固定,总是设在系统的实像平面或中间实像平面上没有实像平面,就没有视场光阑照相机中的底片框消杂光光阑:消除杂光的光阑非成像物体射来的光,光学系统各折射表面的反射光,内壁的反射光都是杂光杂光能引起成像对比度的下降不限制成像光束的大小把镜筒内壁加工成螺纹,并涂以黑色无光漆•渐晕光阑¾光阑以减少轴外像差为目的,使物空间轴外点发出的、原本能通过上述两种光孔的成像光束只能部分通过,这种光阑称为渐晕光阑。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

★入射窗:视场光阑经其前面光学系统所成的像 ★出射窗:视场光阑经其后面光学系统所成的像
3)视场光阑、入射窗与出射窗三者互为物象关系。
5、
轴外物点发出并充满入瞳的光束不一定能全部通过系统, 还可能受到远离孔阑的光孔的阻拦,这就是渐晕。当视场逐渐 增大时,轴外点发出充满孔阑的光束被前后两个透镜所拦,其 中上光线被第2个透镜拦,下光线被第1个透镜拦。轴外点的实 际成像光束孔径要比轴上点小。
出瞳直径: D'
11mm lz 5mm 出瞳距离:

视觉放大率: 6
视场角:2 8o30
在显微镜光学系统的实像平面上,放置已知刻 度值的透明刻尺(称为分划板),分划板上刻尺的 格值已考虑了物镜的放大率 ,按此方法测量,刻 尺与物镜之间的距离应保持不变,使物镜的放大率 保持常数。
一、照相机的三个组成部分
镜头、光圈(孔径光阑)、感光底片(视场光阑)
轴上物点:孔径光阑在不同 位置,对成像光束宽度的限 制作用相同:都是光束的中 间部分参与成像。
A
轴外物点:孔径光阑在 不同位置,参与成像光 束的空间位置不同,成 像质量不同。
M
N A´
——轴外光束决定 孔径光阑的位置
M´ N´
一、构成
物镜、目镜的 共同焦面上
转像
入 瞳 D
f物
f目
出 瞳
D
f物 tan tan f目
f物 f物 D D f目 f目
望远镜系统简化图
D D
D D 30mm
根据光学参数可求出入瞳为多少mm?
' 18mm f物 108mm 目镜焦距:f目 物镜焦距:
p2 p
p1
p p2
理论上,只有共轭的物平面才能在像平面上成清晰像,其他物点所成的像均 为弥散斑。但当此斑对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1’时,人眼看起来仍为 一点。此时,该弥散斑,所得投影像与景物不成比例。
华南虎事件
1) 入瞳位于物方无穷远。 2) A和A1、B和B1的主 光线分别重合,且 轴外点的主光线平 行于光轴。 3) 主光线是物点成像 光束的中心轴,则 物点A1 B1在刻尺平 面构成的两个弥散 斑的中心间隔始终 不变。
(b) 调焦不准:
—— 物方远心光路
为什么调节光圈,像片清晰成像区域会发生变化?
p1
4、视场光阑
1)视场光阑:
物方视场光阑:能够清晰成像的物面范围; 像方视场光阑:相应的能够清晰成像的像面范围;
定义:在物/像面上安放的、限定光学系统成像范围的光阑。
接收面或中间实像面上的分划板。
摄影系统:像面的大小决 定视场角2W的大小 2)入射窗与出射窗
望远镜:中间实像面上分划板的 大小决定视场角2W的大小
渐晕现象:像平面的边缘比中间暗(离轴物点)。
渐晕光阑在 物平面的像
B1的成像光束不被拦,B2的成像光束主光线以下被拦, B3发出的光线只有一条通过,B3以下不能成像。
四、照相系统的光阑总结
孔径光阑在物镜中的位置 1、根据轴外光束的像质选择孔径光阑位置; 2、轴外点成像光束宽度取决于孔径光阑、渐晕光阑均有关; 3、感光底片边框,即视场光阑; 4、孔径光阑一般为圆形,视场光阑为圆形或者矩形。

2007年10月12日,陕西林业厅公布猎人周 正龙用数码相机和胶片相机拍摄的华南虎 照片。随后,照片真实性受到来自部分网 友、华南虎专家和中科院专家等方面质疑, 并引发全国性关注的事件。
没有透视失真
(景像畸变)
景像畸变
二、光学系统的景深
近景平面 远景 平面
p1
p2 p
p1
p p2
3、
入瞳:孔径光阑经其前面光学系统所成的像 出瞳:孔径光阑经其后面光学系统所成的像 照相机镜头中 的孔径光阑
孔径光阑
F
F
孔径光阑
孔径光阑、入瞳与出瞳
1)入瞳:决定光学系统的物方光束的孔径角。
2)出瞳:决定光学系统的像方光束的孔径角。 3)孔径光阑:实际起对光束限制作用的元件,决定了 入瞳、出瞳;三者互为物像关系。
p 2 1 2a p
p 2 2 2a p
p1
p2 p
p1
p p2
照相机的景深
(一)长景深的照片
(二)短景深照片
物镜 分划板
A y B
B’
y’ A’
(a) 测距原理:
1、孔径光阑在物镜上
1) 入瞳与物镜边框重合; 主光线:离轴物点发 出的、通过孔径光阑 中心的光线。 2) 由于调焦不精确,引
(b) 调焦不准:
起像平面和标尺平面
不重合,从而导致测 量误差。
(a) 测距原理:
2、孔径光阑在物镜 的像方焦平面上
相关文档
最新文档