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渐晕光阑与渐晕系数

发布时间:2021-04-06 10:32:25 浏览量:907 作者:Joe

摘要

轴外物点发出的充满入瞳的光被部分遮挡的现象叫渐晕,引起渐晕的光阑叫做渐晕光阑。一般用渐晕系数K来描述光束渐晕的程度。渐

晕光阑能起到阻挡视场边缘有害光线的作用,在光学系统的设计之中设置渐晕十分重要。

正文


一、渐晕现象-轴外物点

如下图,轴外物点B的下方边缘光线被L1阻挡,上方边缘光线被L2阻挡,所以对于物点B来说,B点的实际成像光束要小。



轴外物点发出的充满入瞳的光被部分遮挡的现象叫渐晕,引起渐晕的光阑叫做渐晕光阑。一般用渐晕系数K来描述光束渐晕的程度,有

两种表示方式,即面渐晕系数与线渐晕系数,分别定义如下:

面渐晕系数:轴外物点能通过光学系统的成像光束在入(出)瞳面上的截面积与入(出)瞳面积之比。

线渐晕系数:轴外物点能通过光学系统成像的子午光束在入(出)瞳面上的线度与入(出)瞳直径比。

渐晕系数K=1表示无渐晕,K=0表示极限情况,可以得到极限视场。容易得出,光孔离孔阑越远,越容易引起渐晕。由于每个光孔都有

一定大小,所以在没有视场光阑的系统中,一定存在渐晕光阑,在这种情况下,由渐晕光阑限制视场的大小;而在有视场光阑的系统

中,也可能存在渐晕光阑。如果把远离孔阑的透镜直径取的太大时,当视场边缘的物点以与轴上点相同孔径角的光束成像时,光束边缘

部分的光线总离理想光路较远,难以校正像差,所以可以通过减小离孔阑最远的透镜的直径,即增大渐晕光阑,来拦截这些影响像质的

有害光线。


二、在Zemax中设置渐晕系数

Zemax是通过VCX、VCY系数来缩放光瞳,并且通过VDX、VDY系数来平移光瞳。缩放加平移,从而把原来的无渐晕的通光区域变换

拟合到实际的通光的区域。即

Px’ = VDX + Px(1- VCX)

以及

Py’ = VDY + Py(1- VCY)


由于Zemax是使用高斯求积法的采样算法来计算系统的MTF,在Zemax中设置渐晕可以把消除实际系统中被渐晕光阑阻拦的非有效光

线对最终计算结果的影响,这对于MTF的优化来说非常重要,所以在使用Zemax设计光学系统的时候,务必设置渐晕。当然需要注意

的是,由于Zemax设置渐晕采用的方法是平移和缩放,所以不论是点列图还是MTF的计算结果,都是存在一定误差,更重要的是,需

要注意到,在Zemax中设置渐晕之后,主光线也进行了相应的缩放和平移,这会影响依赖主光线进行计算和分析的过程。


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