第五章 成像光束的选择幻灯片.ppt

第五章成像光束的选择
问题的提出:
在利用作图法求像时,如果系统口径不够时怎么办?
光学零件的口径与两个因素有关:
1。成像光束的大小
2。成像光束的位置
H
H’
§5-1 照相机和光阑

照相机的构造与眼睛很相似。
前面的透镜用来使外界景物成像。景物通过透镜以后在感光底片K上成一倒像。底片的作用相当于人眼的网膜。
透镜的后面还有一个和人眼虹膜的作用相似:的圆孔MN,其作用为限制到达感光底片上一个点的成像光束口径。
这种限制成像光束的圆孔称为“光阑”。
照相机中光阑的孔径一般是可以改变的,这种孔径可以改变的光阑称为“可变光阑”。
成像的范围(视场)则是由照相机
的底片框AB的大小确定的。超出了底
片框的范围,光线被遮拦,底片就不能
感光。
图 7-1
不论是限制成像光束的口径,或者是限制成像范围的孔或框,都统称为“光阑”。
孔径光阑:限制进入光学系统的成像光束口径的光阑。
视场光阑:限制成像范围的光阑
消杂光光阑:消除杂光
实际上,光学系统中每个光学零件的外框,如透镜框、棱镜框,都能起到限制光束的作用,也可以看作光阑。
图 7-2
如图所示的简单照相机中,当透镜口径一定时,视场角超过某一范围,成像光束就不能充满孔径光阑MN,而被透镜框切割。它虽然不限制轴上点成像光束的口径,但对视场边缘成像光束口径仍有限制作用。
渐晕:斜光束的宽度比轴上点的光束宽度小,像平面边缘部分比像平面中心暗,这种现象称为“渐晕”。
线渐晕系数:假定轴向光柬口径为D,视场角为ω的斜光束在子午截面内的光束宽度为Dω,则Dω与口D之比称为“线渐晕系数”。
KD=Dω/D
面渐晕系数
渐晕的应用
图 7-2
§5-2 望远系统中的成像光束
一般军用光学仪器都是望远系统
望远系统得成像光束选择非常重要
直接影响到系统中各个光学零件尺寸和整个仪器的大小

讨论两个实际光学仪器——
双目望远镜
周视瞄准镜
一双目望远镜
由一个物镜,两个棱镜,一个分划镜和一组目镜构成。
光学性能:
视放大率:Γ=6×
出射光束口径:D'=5mm
成像范围(视场角):
出瞳距离:lz'≥11mm
物镜焦距:f物'=108mm
目镜焦距:f目'=18mm
图 7-3
把棱镜展开,并将展开以后的平行玻璃板用相当空气层代替,系统如图。


轴上点成像光束
Γ=D/D'
Γ=6
D'=5mm
D=30mm
系统入射光束的口径应等于30mm。平行光束经过物镜聚焦以后,显然应会聚在物镜的像方焦点F物'上。光束通过分划镜以后,又经过目镜组的会聚,仍然以平行光束出射。出射光束的口径为5mm。
图 7-4
对轴向光束来说,物镜的口径最大。
系统中各个光学零件的通光口径不得小于对应的轴向光束的口径。
由于仪器有一定的视场,单是根据轴向光束的口径还不能决定系统中每个零件的尺寸。系统的视场角2ω=8° 30’
要求和光轴倾斜角ω=4°15’的轴外光束也能通过系统成像。如果要求轴外光束的出射口径和轴向光束相同,等于5mm,即边缘视场没有渐晕,则入射斜光束的口径也要等于30mm。为了保证斜光束的通过,它所要求的各个光学零件的尺寸不仅和光束口径有关,而且和所选取的成像光束的位置有关。
图 7-4
轴外点成像光束情况
两束口径为30mm的斜平行光束
a-a
b-b
对应的像高
y'=-f物'·tgω=8mm
分划镜的通光直径等于两倍的像高,即
D分=2y'=16mm
分划镜框限制了系统的视场,它就是
系统“的视场光阑”。
a-a光束:物镜口径小,棱镜和目镜的口径要求比轴向光束的口径大
b-b光束:物镜的口径比轴向光束的口径大,棱镜的尺寸虽然也要求
比轴向光束的口径要大,但比a-a光束增加得少些。目镜的口径则要比a-a
光束所要求的口径大些。
实际采用的是a-a光束的情况