什么是光闌?它有哪些應用?

2024-10-11 派大星

光闌是指凡在光學系統(tǒng)中對光束起著限制作用的實物,它可以是透鏡的邊緣、框架或特別設置的帶孔屏,光闌的作用主要可分為兩方面:限制光束或限制視場(成像范圍)大小。在光學系統(tǒng)中,限制光束最多的光闌,稱為孔徑光闌,限制視場(大小)最多的光闌,稱為視場光闌。


 什么是光闌?它有哪些應用?

(圖源網(wǎng)絡,侵刪)


由上可知,孔徑光闌和視場光闌兩者都是實物,決定光學系統(tǒng)的孔徑光闌的一般規(guī)則是:從物點看光闌或光闌的像,由其中張角最小的那一個,來決定光學系統(tǒng)的孔徑光闌。如果張角最小的是某光闌的像,則該光闌本身就是孔徑光闌。

分類:

孔徑光闌:限制光束最多的光闌,決定了光學系統(tǒng)的通光孔徑。

視場光闌:限制視場(成像范圍)最多的光闌,決定了光學系統(tǒng)能夠成像的物面范圍。


 孔徑光闌和視場光闌


光闌的主要功能

控制光線傳播方向:光闌通過限制光線的傳播路徑,確保只有有益的光線能夠進入光學系統(tǒng)并參與成像。

調(diào)節(jié)光線入射范圍:通過調(diào)整光闌的大小和位置,可以控制進入光學系統(tǒng)的光線數(shù)量,從而調(diào)節(jié)圖像的亮度和對比度。

優(yōu)化成像質(zhì)量:光闌的精確設計和調(diào)節(jié)可以減少像差和失真,提高光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量。


 孔徑光闌

(圖源網(wǎng)絡,侵刪)

光闌的應用領(lǐng)域

光學儀器:光闌在顯微鏡、望遠鏡、攝像機等光學儀器中發(fā)揮著重要作用,用于控制光線的傳播和成像質(zhì)量。

機器視覺:在機器視覺系統(tǒng)中,光闌用于調(diào)節(jié)鏡頭的進光量和景深,確保圖像清晰度和對比度滿足檢測要求。

科研與醫(yī)療:在科研和醫(yī)療領(lǐng)域,光闌常用于光譜儀、成像儀等高精度光學儀器中,以優(yōu)化成像質(zhì)量和提高檢測精度。

激光系統(tǒng):在激光系統(tǒng)中,光闌用于控制激光模式和光束質(zhì)量,確保激光的穩(wěn)定性和準確性。

光通信:在光纖通信系統(tǒng)中,光闌用于調(diào)節(jié)和控制光信號,確保光信號的傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性。


 光闌在鏡頭中的作用


光闌的制造與材料

光闌的制造材料通常選擇具有良好光學性能和機械強度的材料,如金屬(如鋁、不銹鋼)、光學玻璃或特殊的光學涂層材料。在制造過程中,可以采用蝕刻、電泳等工藝來確保光闌的表面平整度和精度。此外,飛秒激光技術(shù)也被廣泛應用于光闌的精密加工中,以實現(xiàn)微米甚至亞微米級別的精確加工。

 

綜上所述,光闌作為光學系統(tǒng)中的重要組成部分,在控制光線傳播、調(diào)節(jié)光線入射范圍以及優(yōu)化成像質(zhì)量等方面發(fā)揮著重要作用。其應用領(lǐng)域廣泛,包括光學儀器、機器視覺、科研與醫(yī)療、激光系統(tǒng)和光通信等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,光闌的制造材料和工藝也在不斷進步,以滿足更高精度和更復雜應用場景的需求。


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