渐晕
轴外光束被拦截的现象
渐晕是离轴越远(越接近最大视场) 的光线经过光学系统的有效孔径阑越小,所以越离轴的光线在离轴的像面上的光强度就越弱,而形成影像由中心轴向离轴晕开。简单来说,就是轴外光束被拦截的现象称为“渐晕”。
渐晕光阑
定义
产生渐晕的光阑称为“渐晕光阑”。(结果拦截轴外点光束,使其孔径角小于轴上物点孔径角)。渐晕光阑多是透镜框。
说明
视场光阑有时与渐晕光阑重合,故有以下定义:
入射窗:渐晕光阑被前面光学元件在物空间所成的像;
出射窗:渐晕光阑被后面光学元件在像空间所成的像;
(1)透镜L1边框拦截光束下半部、透镜L2边框拦截光束上半部有两个渐晕光阑,(第一、第二渐晕光阑);
(2)透镜L1本身在物空间,应为第一入窗,在物空间限制下边缘光束;透镜L1被后面元件成像应为第一出窗,在像空间限制下边缘光束;
(3)L2本身在像空间,应为第二出窗,在像空间限制上边缘光束; L2被前面元件成像应为第二入窗,在物空间限制上边缘光束。
作用
提高轴外点成像质量,减小光学零件尺寸。
物平面的三个渐晕区域
分类
光学系统可以简化为:传递能量由入瞳入,出窗拦。
即:物平面发出光能,入瞳进入,入窗拦截。
第一区域:,物平面上以AB1为半径的圆,充满入瞳的全部光束成像100%。无渐晕,照度最大;
第二区域:,物面B1B2的圆环内,充满入瞳光束100% → 50%。渐晕逐渐增大,照度逐渐减小;
第三区域:, B2B3物面上圆环内,充满入瞳光束的50% → 0,渐晕增大到最大,直至无照度。
结论
1)当系统存在渐晕时,视场没有确定的界线;只能是对确定的渐晕,有确定的视场大小;
2)存在渐晕时,轴上物点像亮,边缘像点逐渐变暗;
3)渐晕产生的原因多是透镜框;
4)透镜横向尺寸渐晕小,渐晕越大透镜横向尺寸越小;
5)可利用渐晕拦截像差大的成像光束——提高成像质量。
6)当一个系统的入瞳入窗的位置与大小确定后,物体上各点的成像光束情况也就确定了!
消除渐晕的条件
即渐晕区B2B3为零,物面上AB1内无渐晕,相当于入射窗和物平面重合,出射窗和象平面重合,像面上有清晰的边界。
在有的光学系统中,不存在实像平面,视场光阑无法与像平面重合,这种系统的视场边缘存在一个由亮到暗的过渡区域,没有清晰的视场边界。
结论
1)系统没有渐晕光阑,只有视场光阑;B1 点以外对成像无贡献。
2)系统内的光阑通过光组成像在物面上,通过后面光组成像在像面上。
3)入窗不与物面重合(q≠p),就存在渐晕,存在B1点以外的轴外光束参与成像。
分析
(1)视场光阑在像平面无渐晕时,视场光阑严格限制视场大小;
(2)有视场光阑,但也有渐晕光阑,必先确定渐晕大小,再确定相应视场;
(3)没有视场光阑,渐晕光阑限制视场,但亦先确定渐晕,再确定相应视场。
渐晕系数
实质说明有多大宽度的轴外光束参与成像,通常用线渐晕系数。
2b:子午面内斜光束宽度。
2h:子午面内轴上点光束宽度。(理想情况下出瞳面上的光束宽度之比!)
线渐晕系数
斜光束在入瞳处的垂轴宽度;
D:入瞳直径。
几何渐晕系数
斜光束在入瞳面上的截面积;
入瞳面积。
举例
(1)不同系统中,渐晕情况不同
(2)显微系统中无渐晕;
(3)望远镜中,允许50%渐晕;
(4)放大镜中无视场光阑。
参考资料
最新修订时间:2024-06-24 13:07
目录
概述
渐晕光阑
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