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工程光学-第4章 光学系统中的光束限制 53

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3 、渐晕光阑 4 、消杂光光阑
光学系统中的渐晕
一、轴外物点的渐晕 二、消除渐晕的条件 三、渐晕系数
想一想：为什么看许多照片时感觉远近都清楚？
理论上，只有共轭的物平面才能在像平面上成 清晰像，其他物点所成的像均为弥散斑。但当此斑 对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1’时，人眼看 起来仍为一点。此时，该弥散斑可认为是空间点在 平面上的像。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。14:13:1114:13:1114:1311/25/2020 2:13:11 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.11.2514:13:1114:13Nov-2025-Nov-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:13:1114:13:1114:13Wednesday, November 25, 2020 13、志不立，天下无可成之事。20.11.2520.11.2514:13:1114:13:11November 25, 2020
（一）长景深的照片
要拍摄大景深的照片，如远景镜头，应选择短焦距、 小的相对孔径即大的光圈数，对准距离远。

工程光学 第4章 光学系统中的光束限制

工程光学 第4章 光学系统中的光束限制
lz'=20.5mm
2，物镜上 hz物＝0mm hz分＝8mm hz目＝9.35mm
lz'=21mm
3，物镜右侧10mm hz物＝0.82mm hz分＝8mm hz目＝9.51mm
lz'=21.3mm
三、阑位对轴外光束位置的选择
2. 用焦距=450mm 的翻拍物镜拍摄文件，文件上压一块折射率n=1.5，厚度
d=15mm 的玻璃平板，若拍摄倍率
，试求物镜后主面到平板玻璃第一面的距
离。
解：
此为平板平移后的像。
3. 画出经图中棱镜后的输出坐标系
第四章 光学系统中的光束限制
➢光阑 ➢照相系统中的光阑 ➢望远镜系统成像光束的选择 ➢显微系统中的光束限制与分析 ➢光学系统的景深
下，我们都用半视场ω来表示。
2、入射窗、出射窗 1）入射窗：视场光阑经前面的光组在物空间所 成的像； 2）出射窗：视场光阑经后面的光组在像空间所 成的像；
3）判断入射窗的方法： 将光学系统中所有的光学元件的通光口径分别 对其前（后）面的光学系统成像到系统的物 （像）空间去，并根据各像的位置及大小求出 它们对入（出）瞳中心的张角，其中张角最小 者为入射窗（出射窗）。
为圆形或矩形。
孔径光阑位置
第三节 望远系统中成像光束的选择
一、望远系统的基本结构和光学数据：
1、光学结构 2、光学数据：视角放大率Γ、视场角2W、出瞳
直径D’、出瞳距离lZ’ 、物镜焦距f物’、目镜 焦距f目’
双目望远镜系统
望远镜系统简化图
分划板（视场光阑）
孔径光阑
出瞳
二、望远系统中的光束限制：
第一节 光阑
一、概念: 光阑、孔径光阑、视场光阑
1、定义：光学系统中设置的带有内孔的金属薄 片

工程光学第4章光学系统中的光阑和光束限制

工程光学第4章光学系统中的光阑和光束限制

11m m 出瞳直径： D 5m m 出瞳距离： lz 108m m 目镜焦距： 18m m 物镜焦距： f物 f目
计算孔径光阑在以下三个位置时，光学元件的 孔径大小。 （1）物镜左侧10mm； （2）物镜上； （3）物镜右侧10mm；
D D 30m m (入瞳直径) tan 8m m y f 物 （分划板上的一次实像 高）
在长光路显微镜系统中，设有转像镜，造成主 光线在后面的透镜上投射高度很高，需要增大 透镜口径。 再加一个场镜解决这个问题
场镜和物镜的像平面重合，降低主光线在后面 系统上的投射高度，不改变轴上点的光束行进 走向，将孔径光阑成像在转像透镜上，起到光 瞳衔接的作用。
第五节 光学系统的景深 一. 光学系统的空间像 照相制版、电影放映：平面像； 望远镜、照相物镜：空间像。
2. 入射光瞳和出射光瞳
组合光学系统涉及到孔径光阑的匹配问题，首 先必须明确两个概念：入射光瞳和出射光瞳。 入射光瞳：孔径光阑对其前面光学系统所成的像 出射光瞳：孔径光阑对其后面光学系统所成的像
入瞳确定了，能够进入系统的光线也就确定了； 出瞳同理。 孔径光阑在系统的最前面，孔径光阑本身就是入瞳； 系统是一个薄透镜，当孔径光阑按放其上时，光阑既是入 瞳也是出瞳； 孔径光阑在系统的最后面，孔径光阑本身就是出瞳；
3. 讨论
在具体光学系统中，当物平面位置变动时，需 分析真正起作用的光阑是谁。
对于由多个口径已经确定的透镜组合在一起的镜头， 对于位置确定的轴上物点，要分析哪个透镜的边框 是孔径光阑。 方法1： 从确定的轴上物点追踪一条近轴光线，求出在每个 折射面上的投射高度，投射高度与口径之比最大的 透镜边框就是镜头的孔径光阑。 方法2： 将每一块透镜经它前面的所有透镜成像，并求出像 的大小，这些像中对给定的轴上物点所张的角最小 者，其对应的透镜边框就是镜头的孔径光阑。

5 第四章 光阑与光束限制

5 第四章 光阑与光束限制

' 2
1
2
P P'
1'
景 像 畸 变
• 根据理想光学系统特性，物空间一个平 面，在像空间只有一个平面与之共轭。
• 讨论:当入射光瞳一定时，在物空间有多 大深度范围的物体能在景象平面上成清 晰像(以摄影物镜为例）
任何光接收器都不能接受到真正的几何像点，且 分辨本领也不一样，因此只要像的弥散斑足够小 并能满足接受器的分辨本领，就可认为这个弥散 斑是一个点
B1
z1
P1 P1’
A
2 a
z2 ’
A’ P2 P2’ B1’
B2’
z2
△ △1 △2
B2
P’1
p2
z1 ’
P’
P’2
P p1
若弥散斑在明视距离对眼睛的张角小于 分辨角(1’)用 表示，看上去就是一个 点。

对准平面
入射光 瞳 P1
出射光 瞳 P1′
影像平 面(底片) B′ y′ A′
R
A
y B
• 在大多数的计量光学仪器中，其孔径光阑（或出瞳） 常安置在显微镜物镜或投影物镜像方焦平面上以形 成物方远心光路以提高观测精度。
没 有 远 心 镜 头
CCD偏左
CCD偏右 加 上 远 心 镜 头
转向系统和场镜
• 系统需成正像，在系统内安放转像系统
• 作用是正像和系统加长 • 增加了光学长度
F’1 F2
• 综上所述，孔径光阑和视场光阑是光学系 统中起重要作用的两种光阑， • 前者主要限制成像光束的孔径，即决定像 的照度。 • 后者决定视场，即物体被成像的范围。 • 切不可把孔径光阑和视场光阑混为一谈
第四节 显微系统中的光路限制与分析

第四章 光学系统中的光束限制

第四章 光学系统中的光束限制

5.1.4 消杂光光阑
消杂光光阑是限制那些非成像物体射来的光、光学 系统各折射面反射的光和仪器壳体内壁反射的光。一 般系统中，常把镜管内壁加工成内螺纹并使其发黑， 用来消除杂光。
5.2 孔径光阑和视场光阑的确 定方法
• 5.2.1 确定孔径光阑的方法 • 5.2.2 确定视场光阑的方法
P'1
主光线
B
-
P1 Q1 O2 O1 P
U
A
U'
P' Q2
P2
孔径光阑
P'2
孔径光阑在像方对光线的限制在本质上是在物方对光 线的限制。
5.2.1 确定孔径光阑的方法
P'1
O'2 A P1 F'1 P2 图5.2-1 P'2
O1
O2
P'
首先，将系统中所有零件的光孔成像到物空间， 用计算方法确定其位置和大小 。 第二步，由物面中心A点对各个像的边缘引直线， 入射光瞳是其中张角最小者，对应的物为孔径光阑。
-
P1
U
U'
P
P2
孔径光阑
减小孔径光阑并不会对视场产生影响
视场光阑在像方对光线的限制在本质上是在物方对光 线的限制。
照相系统中的光阑
照相系统组成
f/1
f/1.4
f/2
f/2.8
f/4
f/5.6
f/8
f/11
f/16
f/22
f/32
f/45
f/64
光阑位置对成像光束的影响
光阑位置对成像光束的影响
光阑
孔径光阑
1、孔径光阑的定义与作用 限制轴上物点光束大小的光孔，也称为“有效光阑” P1P2是孔径光阑,主要用于控制成像面的光能！

工程光学第四章光学系统中的光阑和光束限制

工程光学第四章光学系统中的光阑和光束限制
曝光:相机的感光元件在有限的时间（快门速度时间）内接受光，并成像，这个过程叫做曝光。感光元件，胶片时代是指的胶片，数码时代指的是感光元件CCD或CMOS。
设置方法:
光圈优先:指由机器自动测光系统计算出曝光量的值，然后根据你选定的光圈大小自动决定用多少的快门。手动设置光圈值，由测光结果自动调整快门速度。
★入射光瞳：孔径光阑经其前面光学系统所成的像（物空间） ★出射光瞳：孔径光阑经其后面光学系统所成的像（像空间）
照相机镜头中的孔径光阑
孔径光阑
孔径光阑
物像关系
后面 光学 系统
入瞳
出瞳
孔径光阑
前面 光学 系统
整 个 光 学 系 统
出瞳
孔径 光阑
入瞳
出瞳：决定光学系统的像方光束的孔径角。
入瞳：决定光学系统的物方光束的孔径角。
2
没有对光学零件的大小加以限制
3
01
通常光学系统中用一些中心开孔的薄金属片来合理地限制成像光束的宽度、位置和成像范围。这些限制成像光束和成像范围的薄金属片称为光阑。
02
如果光学系统中安放光阑的位置与光学元件的某一面重合，则光学系统的边框就是光阑
4-1 光阑
使用光圈优先模式的目的是，使用者可以自己控制景深。在风景摄影中，当使用者希望近处和远处的画质都要清晰，而快门速度并不重要的时候，需要设定一个较小的光圈值。在人物摄影中，相机使用者更希望一个较大的光圈值，使得人物的背景失焦，用以强调人物主题而淡化背景。
02
使用光圈优先的另一个目的是让相机选择快门速度，以防止不恰当的曝光时间。在风景摄影中，使用者当为瀑布拍照时，会选用较大的光圈值，也就是较小的光圈配合较长快门时间，使得瀑布的水滴变得模糊。但当在较暗的灯光下摄影时，一个较小的光圈值，也就是获得更大的光圈，使更多的光线进入镜头。

工程光学光学系统中的光阑和光束限制

照相制版、电影放映：平面像； 望远镜、照相物镜：空间像。
景像平面 AB； 在物空间和景象平面共轭的平面AB称为对准平面。
以入射光瞳中心点P为投影中心，将空间点沿主 光线向对准平面上投影，投影点在景象平面上的 共轭点就是空间点的平面像。
非对准平面内的空间点发出的充满光瞳的光束 和对准平面交为弥散斑，相应的在景象平面上 的像也是一个弥散斑，弥散斑的大小和光瞳直径 、空间点到对准平面的距离有关。
➢参与成像的光束空间位置不同； ➢光束通过透镜的部位不一样（像质差异）； ➢通过全部成像光束需要的透镜孔径不一样。
实际的光学系统，透镜的孔径是有限的，其 边框阻挡部分轴外参与成像的光线，使轴外 点参与成像光束的宽度比轴上点小，从而边缘像 比中心暗----渐晕。
渐晕系数：
K
D D
入射光瞳示意
第三节 望远镜系统成像光束的选择
假设光学参数如下： 视觉放大率： 6x 视场角：2 8030
出瞳直径：D 5mm 出瞳距离：lz 11mm 物镜焦距：f物 108 mm 目镜焦距：f目 18mm
计算孔径光阑在以下三个位置时，光学元件的 孔径大小。 （1）物镜左侧10mm； （2）物镜上； （3）物镜右侧10mm；
D D 30mm (入瞳直径)
第四章 光学系统中的光阑和光束限制
实际光学系统与理想光学系统不同，其参与 成像的光束宽度和成像范围都是有限的，如 何合理的选择成像光束很重要。
光阑 照相系统中的光阑 望远镜系统成像光束的选择 显微镜系统中的光束限制与分析 光学系统的景深
第一节 光阑
光学系统中一些中心开孔的用来限制成像光束 和成像范围的薄金属片，称为光阑。 光阑也可能是光学元件的边框。
视场是用光阑主动限定的---视场光阑

工程光学习题参考答案第四章光学系统中的光束限制

第四章 光学系统中的光束限制1.设照相物镜的焦距等于75mm ，底片尺寸为55×55㎜2，求该照相物镜的最大视场角等于多少 解：3.假定显微镜目镜的视角放大率Γ目=15⨯，物镜的倍率β=⨯,求物镜的焦距和要求的通光口径。

如该显微镜用于测量，问物镜的通光口径需要多大（u =-︒3.42y =8mm 显微镜物镜的物平面到像平面的距离为180mm ） 解： （1）5.2'-==ll β mm l 428.51-=180'=-l l mm l 57.128'=‘物f l l 111'=- mm f 73.36=‘物 在此情况下，物镜即为显微镜的孔径光阑︒-=3.4u mm tg ltgu D 734.73.4428.5122=⨯⨯==︒物（2）用于测量时，系统中加入了孔径光阑，目镜是视场光阑 由于u 已知，根据u 可确定孔径光阑的大小 mm tg tgu L OM A 8668.33.4428.51=︒⨯=⋅=OA PA OM D A ’‘孔=2mm OM L f L D A 52.58668.357.12873.3657.12822'=⨯-⨯=⨯-⨯=∴’‘物孔L 目L目L Z在中M M B B '∆ OA P AB A O M B A D B ‘‘’‘’‘孔=++21 mm y 1045.2'=⨯= mm O M B 863.7=∴ mm D 726.15=物答：物镜的焦距为36.73mm ，物镜的孔径为7.734mm ，用于测量时物镜孔径为15.726mm 。

4. 在本章第二节中的双目望远镜系统中，假定物镜的口径为30mm ，目镜的通光口径为20mm ，如果系统中没有视场光阑，问该望远镜最大的极限视场角等于多少渐晕系数k =的视场角等于多少 解：（1）151018108=++x xmm x 252=1081825218252108181815+++=+++=x x y714286.10=y︒=33.112目ω （2）0793651.0181081021=+=+=’目‘物目f f D tg ω ︒︒==∴08.932492‘’‘ω答：极限视场角等于︒渐晕系数为的视场角为︒。

第四章光学系统中的光阑和光束限制 ppt课件

一光阑被它前面光
组所成的像。(2) 再由入瞳中心向各光阑在物空间所成
像的边缘引光线，找出其中对入瞳中心张角最小的那
个光阑像，与此张角最小的光阑像对应的那个光阑即
为视场光阑。
D3’
D1 D1’ D2
D2’
视场光阑
D3
ω1
ω2
ω3
孔径 光阑
入瞳
§4.2 照相系统中的光阑
轴外点成像光束位置确定后，计算边缘视场上、下边缘 光线，以确定各个光学零件的实际通光口径。
望远镜光学系统小结：
两个光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则。 目视光学系统的出瞳一般在外，且出瞳距不能短于
6mm。 望远镜的物镜框是系统的孔径光阑。 分划板框是望远系统的视场光阑。目镜是渐晕光阑，
(2) 物镜上； (3)物镜右侧10mm.
出瞳直径： D'5mm
视场角： 415'
入瞳直径： D D ' 6 5 3m 0m
若孔径光阑在（2）位置上，分划板上一次实像像高：
y'f物'ta n8mm
分划板框限制了系统视场。因此分划板框为视场光阑。
表4-1 通光口径
在第二种位置时，即将物镜框作为系统的孔径 光阑，物镜口径最小。
渐晕系数：斜光束在子午面内光束 宽度与轴上点光束的口径之比：
K D D
照相光学系统小结：
可变光阑为系统的孔径光阑，为保证轴外光束的像质 孔径光阑设在照相物镜的某个空气间隔中。
在有渐晕的情形下，轴外点光束的宽度不仅由孔径 光阑的口径决定，而且与渐晕光阑的口径有关。
在照相光学系统中，感光底片的框子就是视场光阑。 孔径光阑的形状一般为圆形，视场光阑的形状为圆形
L：照相镜头 A： 可变光阑 B：感光底片

第4章 光学系统中的光束限制


在多数情况下，入射窗并不能完全决定光学系 统的成像范围.
★由入瞳和入射窗共同限制所产生的渐晕（不一定）
33
★在大多数的情况下，轴外点发出并充满入瞳的光束， 会被某些透镜边框或某些光阑所遮挡，使轴外物点的成 像光束小于轴上点的成像光束，造成像面边缘的光照度 有所下降。这种轴外点光束被部分地拦掉的现象称为光 学系统的轴外点光束的渐晕。
Q1
L1 L1 L2 L2
Q1
Q1
入瞳

Q2
A
Q2
Q2
孔径光阑
3、孔径角
Q1
L1 L1
U
L2
Q1
Q1
Q2
A
Q2
U
A
Q2
出瞳
孔径光阑
入瞳
入瞳对轴上物点A的张角称物方孔径角2U； 出瞳对轴上像点A的张角称像方孔径角2U 。


光束的孔径角是表征实际光学系统功能的重要性 能参数之一。 它不但决定了像面的照度，而且还决定了光学系统 分辨能力。
如何判断孔径光阑？
判断依据：孔径光阑是光学系统中对于光轴上 物点发出的光束起主要限制作用的光阑。
10
★判断孔径光阑的步骤
1、成像 2、比较
首先将光学系统所有光学元件和开孔屏的内孔，经其 前方的光学系统成像到整个系统物空间，然后比较这 些像的边缘对轴上物点张角的大小，其中张角最小者， 即为入射光瞳；与入射光瞳共轭的实际光阑即为孔径 光阑。孔径光阑经其后方的光学系统成像即为出射光 瞳。
Q1
L1 L1
U
L2
L2
Q1
Q2
Q1
入瞳
Q2
11
A
Q2
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第四章 光学系统中的光束限制
对准平面外物方空间点成像 相当于以入射光瞳中心为投影中心 以主光线为投影线使空间点投影在对准平面上，再成像在景像平面上 相机、望远镜、投影仪 现实中理想的点是不存在的 当弥散斑足够小 小于系统要求的最小分辨率 或小到可被系统认为是点时 该弥散斑便可被认为是对准平面外物点在景像平面所成的点像 因此，在景像平面上可得到对准平面外空间物点的清晰像 而能在景像平面成清晰像的物空间深度称为系统的景深
第四章 光学系统中的光束限制
4、孔径光阑设置原则 （1）对于目视仪器，人眼瞳孔起限制光束作用，故光学系统的出瞳和人眼 瞳孔在位置上必须重合 （2）入瞳和光学元件重合时，元件口径最小 （3）为提高测量精度，在测量物体大小的显微镜中，需要把孔径光阑置于 光学系统的像方焦平面上，以消除由于物平面位置不准确所引起的测量 误差 （4）在某些用于测量物体距离的大地测量仪器中，常需要把孔径光阑置于 光学系统的物方焦平面上，以消除由于调焦不准而造成的误差
D
′ + ( − f目 ′ )]tg( − 4.25D ) hz目 = hz物 − dtgU ′ = 0 − [ f物 = 9.36mm；
第四章 光学系统中的光束限制
（3）光阑在物镜右侧10 mm 为追迹主光线 可先根据高斯公式 求出人瞳住置在物镜右侧11mm 再按上面方法计算
1 1 1 1 1 1 ' − = → − = → l z ≈ 11mm ' ' lz l f ′ lz 10 −108
第四章 光学系统中的光束限制
第三节 望远镜系统中成像光束的选择
一、双目望远镜的组成
1、组成
第四章 光学系统中的光束限制
2、望远镜系统参数 视觉放大率： Γ = 6× 出瞳直径： 目镜焦距： 视场角：
2ω = 8o 30′
D′ = 5mm
′ = 18mm l目
′ = 108mm 物镜焦距： f 物
第四章 光学系统中的光束限制
第五节 光学系统的景深
一、光学系统的空间像
1、空间像分析
第四章 光学系统中的光束限制
像距是物距的函数，物像平面为一对共轭面 理论上： 立体空间内物体经光学系统成像时， 只有与像平面共轭的物平面上物点才能真正成像于像平面， 其他非共轭平面上的物点在其共轭像平面上 只能得到相应光束的截面而形成一个弥散斑 现实需要：光学系统是把空间中的物点成像在一个像平面上 平面上的空间像：空间物点在像平面所成的像 该像平面称为景像平面 对准平面：在物空间与景像平面共轭的物平面 对准平面前后空间物点在景像平面所成的像为一个弥散斑源自第四章 光学系统中的光束限制
如图：由轴上A点发出的光束首先被入射光瞳限制 然后经过光学系统前组充满整个孔径光阑 最后经过光学系统后组，从出瞳边缘射出会聚到像点A′
第四章 光学系统中的光束限制
主光线：由轴外一物点发出并通过入瞳中心的光线 视场角：主光线与光轴的夹角 主光线不仅通过入瞳中心也通过孔径光阑中心及出瞳中心， 同时，过入瞳边缘的光线也必经过光阑边缘和出瞳边缘。
第四章 光学系统中的光束限制
4、计算结果 （1）光阑在物镜的左侧10mm 应用第二章光线投射高度追踪公式
⎧ ⎫ h1 ⎪ tan U1′ = tan U 2 = ⎪ ⎪ ⎪ f1′ ⎪ ⎪ ′ h tan h d U = − 1 ⎪ hk ⎧ ⎫ ⎪ 2 1 1 ′ = tan U k + 2 − 41) ⎪ ⎪ ( ⎪ h2 ⎪ ⎪ tan U k ⎪ ′ f ′ = tan U 3 = tan U 2 + ⎬ k ⎨ ⎬ → ⎨ tan U 2 f 2′ ⎪ ⎪h = h − d tan U ′ ⎪ ⎪ 42 2 − ( ) k −1 k −1 k −1 ⎩ k ⎭ ⎪ ⎪ ′ h3 = h2 − d 2 tan U 2 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ h3 ′ U U t an ta n = + 3 3 ⎪ ⎪ ′ f3 ⎪ ⎪ ⎩ ⎭
计算得： ′ tan ω = 8mm 入瞳直径：D = ΓD′ = 30mm 划分板像高： y ′ = − f 物
分划板框起了照相机中底片框的作用 限制了系统视场 → 系统的"视场光阑"
第四章 光学系统中的光束限制
3、确定光阑的设置 光阑设置的三个假定位置 （1）物镜的左侧10mm （2）物镜上 （3）物镜右侧10 mm 分别求出孔径光阑位于三个假位置上时 主光线在各光学零件上的投射高度及出瞳距 然后比较哪个位置较优
( 2 − 43)
制
hz物 = −lz tg( − 4.25D ) = −10mm × tg( − 4.25D ) ≈ 0.75mm； ′ tg( − 4.25D ) ≈ 8mm； hz分 = y′ = − f物 hz物 0.75 D = tg( − 4.25 ) + tgU ′ = tg( − 4.25 ) + ′ 108 f物
第四章 光学系统中的光束限制
注意：
孔径光阑只是对一定位置的物体而言的 如果物体位置发生变化 原来限制光束的孔径光阑将会失去限光作用，光束会被其他光孔所限制
第四章 光学系统中的光束限制
三、视场光阑、入窗和出窗
1、视场光阑 物方视场：能够清晰成像的物面范围 像方视场：能够清晰成像的像面范围 视场光阑：限制物平面或物空间能被光学系统成像的最大范围的光阑 视场光阑决定光学系统的视场 2、入窗和出窗 入射窗（入窗）：视场光阑经其前面的光组在物空间所成的像 出射窗（出窗）：视场光阑经其后面的光组在像空间所成的像 视场光阑、入窗和出窗三者互为共轭关系 出窗可看作是入窗经光学系统所成的像
第四章 光学系统中的光束限制
第四章 光学系统中的光束限制
第二节 照相系统和光阑
一、照相机的三个组成部分
1、镜头：渐晕光阑（有渐晕时） 2、可变光阑：孔径光阑 3、感光底片（暗盒）：视场光阑
第四章 光学系统中的光束限制
第四章 光学系统中的光束限制
二、照相系统的光阑总结
1、孔径光阑在物镜的空气间隔中 2、渐晕现象与孔径光阑渐晕光阑有关 3、底片框就是视场光阑
( 4 − 1)
Dω：轴外物点通过系统的光束直径 D：轴上物点通过系统的光束直径 渐晕光阑不是系统必需的 消除渐晕现象的条件： 入窗与物平面重合或出窗与像平面重合
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2、场镜的应用 场镜：在系统的中间像面或其附近加入的正透镜 场镜能改变成像光束的位置而不影响系统的光学特性 在显微光学系统中
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3、孔径光阑对轴外点光束的限制 对于轴外点，孔径光阑的大小和位置不同： 参与成像的轴外光束不同 轴外光束通过透镜的部位不同 需要透过全部成像光的透镜口径大小不同
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合理选择光阑的位置 有助于改善轴外点的成像质量 阻拦偏离于理想成像要求较远的光束 从而提高或改善成像质量
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五、渐晕光阑及场镜的应用
1、渐晕及渐晕光阑 渐晕：轴外点发出的充满入瞳的光束被光学系统的通光口径所拦截的现象
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渐晕光阑：引起渐晕的光阑 轴外点的渐晕现象导致像面边缘部分比像面中心暗 渐晕系数：渐晕严重程度的表示
Dω Kω = D
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光阑、入瞳和出瞳的共轭关系 出瞳可看作是入瞳经光学系统所成的像
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二、孔径光阑、入瞳和出瞳的判定方法
判断原则： 1、将光学系统中所有的光学元件的通光口径分别对其前（后）面的光学系统 成像到系统的物（像）空间去 2、根据各像的位置及大小写求出它们对轴上物（像）点的张角 3、其中张角最小者为入瞳（出瞳），入瞳（出瞳）对应的物即为孔径光阑。 若物体位于无限远 无法比较各光学元件通光孔径经前面光组所成像对物点张角的大小 则仅需比较各像本身的大小，其口径最小者为入瞳
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5、入瞳和出瞳 光瞳：孔径光阑的像 入射光瞳（入瞳）： 孔径光阑经其前面的透镜或透镜组在光学系统物空间所成的像 入瞳决定了物方最大孔径角的大小，是所有入射光束的入口 出射光瞳（出瞳）： 孔径光阑经其后面的透镜或透镜组在光学系统像空间所成的像 出瞳决定了像方孔径角的大小，是所有出射光束的出口
一、孔径光阑、入瞳和出瞳
1、孔径光阑： 光学系统中用限制成像光束大小或限制进入系统的成像光束口径的光阑 任何光学系统都存在孔径光阑 2、孔径光阑对轴上点光束的限制 对轴上点，孔径光阑是指限制轴上物点成像光束立体角的光阑
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光束孔径角是表征光学系统性能的重要参数之一 决定像面照度、系统分辨能力、成像质量 孔径光阑：决定轴上点物像孔径角、像平面照度
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四、视场光阑、入窗和出窗的判定方法
判断原则： 1、将光学系统中所有的光学元件的通光口径分别对其前（后）面的光学系统 成像到系统的物（像）空间去 2、根据各像的位置及大小求出它们对入（出）瞳中心的张角 3、其中张角最小者为入窗（出窗），入窗（出窗）对应的物即为视场光阑。 光学系统中视场光阑的位置是固定的 其设置原则是： 尽量使入窗与物面重合或像平面与出窗重合 它是不产生渐晕的必要条件
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第四节 显微镜系统中的光束限制与分析
一、简单显微镜系统中的光束限制
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二、远心光路
1、远心光路 用于计量仪器 1）测量长度 物方远心光路： 孔径光阑设置在物镜的像方焦面上，则入瞳中心在物方无限远处 2）测量距离 像方远心光路： 孔径光阑设置在物镜的物方焦面上，则出瞳中心在像方无限远处
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2、远心光路的作用
物方远心光路
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