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光阑 5.1光阑在光学系统中的作用-苏州安嘉

更新时间  2024-05-12 10:15 阅读

5.1 光圈在光学系统中的作用

光学系统除了满足前述的物像共轭位置和成像倍率外,还应有两个要求:一定的成像范围; 像平面上一定的光能量和反映物体细节的能力(即分辨率,根据衍射理论,它与光束的孔径成正比)。 设计光学系统时,应根据其用途,要求成像范围内的各点通过光学系统以一定的光束立体角成像。 总之,上述要求是一个如何合理限制光束的问题。

在光学系统中,仅仅利用光学元件金属框架的内孔(通光孔径)来限制光束有时是不够的。 许多光学系统还有一些带孔的金属片(也可能使用透镜框架),称为“光束”。 “兰”。 孔径可以是圆形、矩形或正方形,具体取决于其用途。 在大多数情况下,光圈是圆形的,在一些系统(例如摄影物镜)中提供可变直径光圈。 孔径中心一般与系统光轴重合,孔径平面垂直于光轴。 实际光学系统中的光阑按其功能可分为以下几种类型。

1.孔径光阑

孔径光阑也称为有效光阑。 如果在穿过光轴的平面(如子午面)考虑,则决定了从该轴点发出的平面光束的孔径角。

在某些光学系统中,孔径光阑的位置有特定的要求。 例如,对于视觉光学系统,孔径光阑或其图像必须在光学系统之外,以便眼睛的瞳孔与其对准,以达到良好的观察效果。 在某些光学系统中,合理选择光阑位置可以提高离轴点的成像质量,因为对于离轴点发出的宽光束,不同的光阑位置并不会改变轴上点光束。 可以选择不同部分的光束参与成像,即选择成像质量较好的部分光束。

光阑

作为视觉观察的光学系统,例如放大镜、望远镜等系统,眼睛的孔径必须被视为整个系统的孔径。

2.视场光阑

放置在物平面或像平面上以限制成像范围的光阑称为视场光阑,如相机系统或摄影系统中专门安装的胶片门,多为正方形或长方形。 另一个例子是测量显微镜的标线是视场光阑。 视场光阑的形状由光学系统的用途决定。

3.暗角系统

光阑

图中阴影部分是被渐晕光阑阻挡的光线。 渐晕光圈主要是镜头框架。 它对轴上光没有阻挡作用,但对轴外光有阻挡作用。 离轴光被阻挡的现象称为渐晕,产生渐晕的光阑称为渐晕光阑。

在某些光学系统中,如摄影物镜,一般允许存在一定量的渐晕,使离轴点成像时的光束比轴上点窄,即成像不良的部分光束画质受阻,可以适当提高图像质量。 质量。 但由于渐晕的存在,像平面上离轴点的照度低于轴上点的照度。 允许渐晕的存在还可以减小光学系统的整体尺寸。

4.杂散光消除光阑

除穿过光学系统的成像光束外,非成像物体发出的一部分光进入光学系统,经仪器内壁反射后投射到成像面上。 另外,成像光束在通过光学元件成像时,有一部分被折射面反射,经过多次反射后投射到像面。 这种光称为杂散光或杂散光。 杂散光投射到系统后均匀分布在成像表面,可能会淹没低对比度部分,损害成像质量。 安装杂散光消除光阑可以阻挡部分杂散光。

对于一些重要的光学系统,如天文望远镜、长焦距准直管等,专门安装了杂散光消除光阑。 光学系统的镜筒中可以有多个杂散光孔径。 在一般光学系统中,有时会将镜筒内壁加工成螺纹并涂成黑色,以消除杂散光。

光阑

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