几何光学学习笔记（20）- 5.3视场光阑

几何光学学习笔记（20）- 5.3视场光阑

5.3 视场光阑

5.3 视场光阑

任何光学系统都能对系统光轴周围的空间成像，这就是该系统所可能有的视场。一般来说，这个视场应大于对系统所要求的成像视场。因此，在光学系统像平面或其共辄面上放置光阑来限制视场。这个光阑称为光学系统的视场光阑。

在进行光学系统设计时，必须保证在所限制的视场内有满意的成像质量和足够的光照度，以便能为接收器所接收。物体在有限距离时，可使视场光阑和物平面重合，限定物方视场，也可把光阑置于像平面，限定像方视场。一个光学系统只能有一个视场光阑。

视场可以用长度来度量，称为线视场。如果视场光阑为长方形或正方形，其线 视场按对角线计算。物方像线场为物高的两倍，用 2y表示。像方线视场为像高的两倍，用 2y’表示。理想光学系统的物、像方线视场的关系为：

y

′

=

b

y

y'=by

y′=by

视场也可以用角度来度量，称为视场角。物方视场角为

2

ω

2 \omega

2ω，像方视场角为

2

ω

′

2 \omega '

2ω′。它们分别为物像方线视场上、下边缘的主光线之间的夹角。物、像方视场角之间由光睦处的角放大率g联系起来，即：

t

a

n

ω

′

=

g

2

t

a

n

ω

tan\omega '=g_{2}tan\omega

tanω′=g2​tanω

当己知视场半角w或w’时，光瞳角放大率

g

z

g_{z}

gz​可由光幢处垂轴放大率

b

z

b_{z}

bz​来求得:

g

z

=

n

1

n

k

′

1

b

z

=

−

f

f

′

1

b

z

−

b

z

=

n

1

n

k

′

f

′

x

z

=

D

′

D

g_{z}={n_{1}\over{n'_{k}}} {1\over{b_{z}}}= -{f\over{f'}} {1\over{b_{z}}}\\ -\\ {b_{z}}={n_{1}\over{n'_{k}}} {f'\over{x_{z}}}= {D'\over{D}}

gz​=nk′​n1​​bz​1​=−f′f​bz​1​−bz​=nk′​n1​​xz​f′​=DD′​ D和 D’分别为入射光睡和出射光睡的直径。故：

g

z

=

x

z

f

′

g_{z}={x_{z}\over{f'}}

gz​=f′xz​​

物、像两空间视场角w 和2w’与线视场 2y 和 2y’的关系为：

t

a

n

ω

=

−

y

p

tan\omega=-{y\over p}

tanω=−py​

t

a

n

ω

′

=

−

y

′

p

′

tan\omega '=-{y'\over p'}

tanω′=−p′y′​ 当物体在无限远时 ， p’=f’只能在像平面(即后焦平面)上安置视场光阑。像方视场角2w’可写为:

t

a

n

ω

′

=

−

y

′

f

′

tan\omega '=-{y'\over f'}

tanω′=−f′y′​ 物空间只能用视场角2w表示。