第5章 光学系统中的光阑
光学系统中成像光束的选择----光阑(应用光学第六,七次课)
x f f物
D Γ D 1 D Γ nu D 2 f 物 f目 2 f 500 2 250
数值孔径
Γ NA nu D 500
增大数值孔径可以提高显微镜的视放大率。 增大物方孔径角 增大数值孔径的方法 增大物方介质的折射率 (浸液物镜)
光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
光学系统中总有一个光孔是限制光束的大小的。 看下图： 出射光瞳 孔径光阑
入射光瞳
A
-U
U
A
说明
(1) 孔径光阑通过其前面的透镜成像到物空间去， 入射光瞳(入瞳) 入瞳实际上限制着光学系统的物方孔径角 U (2) 孔径光阑通过其后面的透镜成像到像空间去， 出射光瞳(出瞳) 出瞳实际上限制着光学系统的像方孔径角 U (3) 入瞳位于物空间的；出瞳位于像空间的。 (4) 入射光瞳和出射光瞳对于整个光学系统是共轭的，即：
F物
非成像的光，来自反射面反射的光，仪器内壁反射的光等。
(2) 其危害：使像面产生明亮的背景，降低像的衬度 (3) 该光阑不限制通过光学系统的成像光束，只限制那些从非 成像物体射来的光，例如：各反射面反射的光，仪器内 壁反射的光等。
物镜
消杂光光阑 分划板
(4) 当然也只是一些重要的光学系统，专门设置消杂光光阑 的，且可以有几个的。例如：天文望远镜，长焦距平行 光管等。 (5) 一般的系统仅仅使用其镜管内壁加工成内螺纹，并涂以 黑色无光漆或者煮黑来达到消杂光的目的。
A 视场光阑
L2
L1
B
(9) 入射光瞳为有限大时，此时入射窗并不能完全决定光
学系统的成像范围
当入射光瞳无限小时
入射窗
光学系统中的光阑
5.1.3、 渐晕
由于轴外点斜光束宽度比轴上点光束宽度小，使像平面 边缘比中心暗的现象称为“渐晕”。
线渐晕系数
KD
D D
孔径光阑的位置不同，渐晕不同
面渐晕系数难以处理。
给渐晕的原因： 1. 为了减小元件的口径 2. 为了去处某些像差较大的光线
在某些望远镜中，渐晕系数可以达到0.5
30 F’物
对于轴向光束，物镜口径最大，目镜口径较小 为满足光学特性的要求，各光学元件的通光口径至少 应保证轴向光束通过。
3、轴外光束传播情况
1）孔径光阑确定：轴向光束口径最大的元件-----物镜
a F’物
a
2）、孔径光阑成像位置
a
b a
入瞳
F’物
出瞳
双目望远镜特点：物镜为孔径光阑，物镜垂直放置，可视 为薄透镜，位置确定，孔径光阑在像空间的像（即出瞳） 也是确定的。
S
光学元件的边框也起光阑的作用。
分类：
孔径光阑
视场光阑
5.1.1 孔径光阑
一、孔径光阑的定义与作用 定义：
限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑。
作用： 决定了轴上点发出平面光束的孔径角，有时也称为有效光阑。
其实光阑决定了进入光学系统的光能大小。
光阑可在外面也可在里面
二、光瞳
光瞳就是孔径光阑所成的像。分为入瞳和出瞳。 孔径光阑在透镜后，经前面光学系统所成的像，称为入瞳。 孔径光阑在透镜前，经后面光学系统所成的像，称为出瞳。
解决的办法：使主光线不变
孔径光阑
y1´=y´
远心光路：将孔径光阑放置在像方焦平面处， 入射主光线与光轴平行，出射主光线永远不变，与像平 面的交点位置也不变
+第5章 光学系统中的光阑
. 应用 . 光学
第 五 章 光学系统中的光阑
5.4
二、物空间轴外光束渐晕分析
. 应用 . 光学
第 五 章 光学系统中的光阑
5.4
分成三个区域： 第一个区域是以AB1为半径的圆形区。在该区域内，每一 点都以充满入射光瞳的全部光束成像。 B1点的确定：由入射光瞳的下边缘P2与入射窗的下边缘M2 的连线与物平面相交。 第二个区域是以B1B2绕光轴旋转一周所形成的环形区域。 在此区域内，已不能使所有点都以充满入射光瞳的光束通 过光学系统成像。在子午面内，由点B1和B2，从100%到 50%渐变，产生渐晕。 B2的确定：连接入瞳中心P与入射窗下边缘M2与物平面相 交。 第三个区域以B2B3绕光轴旋转一周所形成的环形区域。在 子午面内，有B2到B3产生50%到0渐变， B3的确定：连接入射光瞳上边缘P1和入射窗下边缘M2与物 平面相交。
z 1 主面与光瞳面重合，有
' z '
' k
xz x f f , p l , p l
'
'
此时上式变成一般形式的高斯公式
2）光瞳处的拉赫不变量为
n1hzuz n h u J z
' ' ' k z k
' z 和 z为第一近轴光线与入射和出射光瞳平面相交的高 度， z 和 ' 分别为第二近轴光线在物像空间的夹角。 k
同理，光瞳处的放大 率可写为
n1 '2 再利用牛顿公式 x x ff ' f nk
' 1 k '
可得
z
1 n1 1 1 ' ' ' p p nk z f
光学系统的光阑
整理ppt
视场光阑设在像面
孔径光阑
视场光阑
y'
F
物在有限远
y
y'
物在无限远
整理ppt
tg y ' f'
视场光阑设在物面
视场光阑 B y A
孔径光阑
y D视 2
tg y
空间深度 • 近景深：对准平面以近能成清晰像的物
空间深度 • 景深为近景深与远景深之和。
整理ppt
z2 z1
2a z'2
z'1
对准平面 B1
A B2
入射光瞳 出射光瞳 P'1
P1 P P'
景像平面 B"2
A'
P2
P'2
B"1
1
2
p2
p
p 1
p'1 p' p'2
z1 p1 p
D
p1
p1
Dp D z1
题解图
整理ppt
入瞳和出瞳
• 孔径光阑在物方空间的共轭“像”称为入 射光瞳，简称入瞳
• 孔径光阑在像方空间的共轭像称为出射光 瞳，简称出瞳
• 孔径光阑、入瞳、出瞳三者互为共轭关系 • 入瞳在整个系统的物方对光束进行限制，
出瞳在整个系统的像方对光束进行限制
整理ppt
入瞳和出瞳
C.R. M.R. 物
整理ppt
焦深
一个物平面能够获得清晰像的空间深度称为焦深
入瞳 出瞳
D D'
z'1 z'2
光学系统中的光阑
能量效率评价
能量传输效率
光阑应能有效地将光源的能量传输到 所需的光束中，同时避免不必要的散 射和反射。
能量利用率
热效应
光阑在传输大量能量的过程中可能会 产生热效应，影响光学系统的性能和 稳定性。
在保证光束质量的前提下，光阑应尽 可能提高能量的利用率，减少浪费。
成像质量评价
分辨率和对比度
光阑对成像的分辨率和对比度有 直接影响，是评价成像质量的重
03
光阑在光学系统中的应用
望远镜中的光阑
望远镜中的光阑主要用于控制进 入望远镜的光束的大小，以及阻
挡杂散光和防止过度曝光。
光阑可以调节望远镜的视场，使 得观测目标在望远镜的视场中清
晰可见。
光阑还可以减少望远镜的像差， 提高成像质量。
显微镜中的光阑
在显微镜中，光阑用 于控制照明光束的大 小，以适应不同的观 察需求。
光阑的成像改善作用
总结词
光阑可以改善光学系统的成像质量，提 高图像的清晰度和对比度。
VS
详细描述
在复杂的光学系统中，光阑可以起到重要 的成像改善作用。通过合理设计和放置光 阑，可以消除光学系统的像差，减少杂散 光和眩光的影响，提高图像的清晰度和对 比度。此外，光阑还可以用于调整光学系 统的焦距和景深，优化成像效果。
描述
不同类型的光阑具有不同的特性和用途，适用于不同的光学系统。选择合适的光 阑类型和规格对于保证光学系统的性能和稳定性至关重要。
光阑的作用
功能
光阑在光学系统中起着重要的作用，它可以控制光束的形状 、大小和方向，从而影响成像质量、光束质量和系统性能。 具体来说，光阑的作用包括限制光束的孔径、消除杂散光、 提高成像对比度和减小畸变等。
描述
第5章光学系统中的光阑
应. 用 光. 学
5.1 第 五 章
光学系统中的光阑
3、视场光阑：限制成像范围的光阑称为 视场光阑。
4、渐晕光阑：轴外点光束被拦截的现象 称“渐晕”，产生渐晕的光阑称为“渐晕光 阑”。
5、消杂光光阑：用来拦掉光学系统中非 成像或因折射面反射产生的杂光光阑称
“消杂光光阑。”
第5章光学系统中的光阑
应. 用 光. 学
x
' z
f'
xz
n1
n
' k
f
' z
,
x
' z
f ' z
f
'
n
' k
f
n1
f
n1
n
' k
f'
= n1
f'
x
' k
n
' k
x
f'
同理，光瞳处的放大
x1
p
x
z
,
x
' k
p'
x1
p
n1
n
' k
f
' z
,
x
' k
再利用牛顿公式 x1xk' ff
率可写为
可得 第5章光学系统中的光阑
z 1 n1 1 p' p nk' z
由物面中心通过入射光瞳边缘的光线称为第一辅 助光线。同理，使所有的光学零件通光孔通过其
后面的光学零件成像到像空间去，则出射光瞳对 像面中心孔角最小第；5章光学系统中的光阑
应. 用 光. 学
5.2 第 五 章
光学系统中的光阑
第5章 光学系统中的光阑
A1 A2 L
B1
B2
B
A
照相机系统简图
照相镜头L将外面的景物成像在感光底片B上；可变光阑A是一个开口 A1A2大小可变的圆孔。随着A1A2 缩小或增大，参与成像的光束宽度 就减小或加大，从而达到调节光能量以适应外界不同的照明条件，即 为孔径光阑 成像范围则是由照像系统的感光底片框B1B2的大小确定的。超出底片 框的范围，光线被遮拦，底片就不能感光；相机的视场光阑一般为矩 形，以对角线来表示线视场。
光学 系统
入 瞳
出 瞳
讨论1：人眼系统中的孔径光阑 入瞳 出瞳
眼睛入瞳：瞳孔经过其前面的系统（角膜、前房）所成的像， 大致位于角膜顶点后3.05mm； 眼睛出瞳：瞳孔经其后面的系统（晶状体、玻璃体）所成的像， 大致位于角膜顶点后3.67mm
讨论2：物体位置改变
光学系统的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，原来的孔径光阑将会失去限制光束的作用。 这是因为光孔在物空间的像对轴上物点的张角与物体的位置有关。
最简单情况：
L 光阑Q
A
·
-U
F
·
· F′
Q1
第1步：画出每一个光孔经过其前面的光路所成的物空间的像 第2步：画出轴上点到这些孔像边缘的光线 第3步：判断张角最小者所对应的光孔即为孔径光阑
孔径光阑
有多个透镜时：
首先应使所有的光孔处于同一空间
Q1 P1
L2’’
A
●
●
F -U L1 L2 Q2 P
2
中心与光轴重合且垂直于光轴放置的通光孔屏 可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框 一般为圆形，也可能为长方形，或直径可变 按要求在专门位置放置。
光学系统的光阑
即是其中心与光轴重合且垂直与光轴放置的 通光孔屏。
其可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框。 其按要求在专门位置放置。
光阑的种类
⑴ 孔径光阑 ( aperture diaphragm ) ⑵ 视场光阑 ( visual field diaphragm)
4、孔径光阑与入射光瞳、出射光瞳的关系
孔径光阑的确定：
Q1 L 光阑Q
A
·
-U
· F
F′
·
入瞳（出瞳） 孔径光阑
5、如何确定孔径光阑？
① 先求出系统中所有通光孔在物（或像）空间 的共轭像的大小和位置； ② 分别作出从轴上物（或像）点到这些孔像边 缘的连线； ③ 判别其中张角最小者，即最能限制轴上物点 （或像点）光束大小者就是入瞳（或出瞳）， 而与其相共轭的通光孔（实物）即为孔径光 阑。
为消除或避免渐晕，应尽量使入窗与物平面 重合；出窗尽量与像平面重合。
三、渐晕现象
三、渐晕系数
作业：
5-1， 5-2, 5-4。
薄透镜组的基点位置和焦距
F
F1
H
H'
F2'
F1' F'
F2
P2
2、孔径光阑与入射光瞳 （entrance pupil)
孔径光阑被其前面的光学零件在物 空间所成的像，称为入射光瞳（简称入 瞳），它决定了该光学系统的物方孔径 角U，这是因为在物空间的所有光孔中， 入瞳对轴上物点的张角为最小。
3、孔径光阑与出射光瞳 （emergent pupil)
孔径光阑被其后面的光学零件在像 空间所成的像，称为出射光瞳（简称出 瞳），它决定了该光学系统的像方孔径 角U'，这是因为在像空间的所有光孔中， 出瞳对轴上像点的张角为最小。
关于光阑
关于光阑光学系统中，只用光学零件的金属框内孔来限制光束有时是不够的，有许多光学系统还设置一些带孔的金属薄片，称为“光阑”。
光阑分为“孔径光阑”和“视场光阑”。
孔径光阑：也称有效光阑，它限制入射光束大小的孔，其大小和位置对镜头成像的分辨率、亮度和景深都有影响。
孔径光阑变小，亮度和分辨率就变低，景深则变大，图像大小不变。
如照相机镜头上的圆形光阑（俗称光圈）。
光圈转动时带动镜头内的黑色叶片以光轴为中心做伸缩运动，从而调节入光孔的大小。
如下图所示：由于不同镜头的光阑位置不同，焦距不同，入射瞳直径也不相同，用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。
为了方便在取像时，计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头孔径光阑的实际作用，通用“相对孔径”的概念来衡量镜头痛光能力的大小。
相对孔径= 镜头焦距/ 入射瞳直径= f/d，通常表示相对孔径的方法是在相对孔径前面加入[f/]或F，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，f/或F后面的数值越小，透光量越大；数字越大，透光量越小。
由于采用了这样的标准化方式，对于不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要f数值相同，曝光量就是相同的。
入射光瞳和出射光瞳。
孔径光阑由其前方光学系统所成的像称为入射光瞳；由其后方光学系统所成的像称为出射光瞳。
孔径光阑可与入射光瞳或出射光瞳重合，也可不重合。
对单个透镜，透镜边框是孔径光阑，由于其前方和后方均无其他光学系统，故透镜边框既是入射光瞳也是出射光瞳。
图中表示孔径光阑与透镜面不重合时的入射光瞳和出射光瞳。
图a 中孔径光阑D位于透镜L之前，在其前方无别的光学系统，故孔径光阑本身就是入射光瞳；D由后方透镜L所成的像D ′就是出射光瞳。
图b中孔径光阑D位于透镜的后方，D本身就是出射光瞳；D由其前方透镜成的像D′为入射光瞳。
入射光瞳和出射光瞳为一对共轭面。
(end)。
光学孔径光阑作用 知乎
光学孔径光阑作用知乎光学孔径光阑是光学系统中常见的一个元件，它起到限制光线传输的作用。
光学孔径光阑的主要作用是控制光线的入射角度和传输光线的数量，从而影响图像的清晰度和亮度。
光学孔径光阑通常由一个圆形或方形的开口构成，它位于光学系统的焦点处或物镜前，能够限制光线的传播范围。
当光线通过光学孔径光阑时，只有落在光阑开口范围内的光线才能够通过，其他超出范围的光线将被阻挡或散射。
光学孔径光阑的大小对于光线的传输起着重要的影响。
当光学孔径光阑较大时，可以允许更多的光线通过，图像的亮度较高；而当光学孔径光阑较小时，只有少量的光线能够通过，图像的亮度较低。
因此，通过调节光学孔径光阑的大小，可以控制图像的亮度。
光学孔径光阑还能够控制光线的入射角度。
当光线通过光学孔径光阑时，只有垂直于光阑平面的光线才能够通过，其他斜向入射的光线将被阻挡或散射。
通过调节光学孔径光阑的大小，可以控制光线的入射角度，进而影响光线在光学系统中的传输路径和成像效果。
光学孔径光阑的作用在于控制光线的传输，从而影响图像的清晰度和亮度。
当光线通过光学孔径光阑时，只有符合一定条件的光线才能够通过，其他光线将被阻挡或散射。
这样可以避免一些非理想的光线参与成像，从而提高图像的清晰度和质量。
在实际应用中，光学孔径光阑的大小需要根据具体的需求进行选择。
如果要求图像具有较高的亮度，可以选择较大的光学孔径光阑；如果要求图像具有较高的清晰度，可以选择较小的光学孔径光阑。
此外，光学孔径光阑的形状也可以根据实际需要进行选择，圆形光阑适用于对称性较强的光学系统，而方形光阑适用于对称性较差的光学系统。
光学孔径光阑在光学系统中起到了限制光线传输的重要作用。
通过控制光学孔径光阑的大小和形状，可以调节光线的入射角度和传输光线的数量，从而影响图像的清晰度和亮度。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的光学孔径光阑，可以提高图像的质量和成像效果。
华中科技大学 应光系统习题2
华中科技大学应光系统习题2习题对于几何光学中光的传播的4个基本定律各举两个例子说明其现象，并设计有关的实验来证明这些基本定律，同时提出这些基本定律的限制条件。
已知光在真空中的速度为3x108m／s，求光在以下各介质中的速度：水(n=1．333)；冕玻璃(n=1．51)；重火石玻璃(／2=1．65)；加拿大树胶(n=1．526)。
筐，壹丌，柯卉：晕的袭本定律和成像的概念、17一个玻璃球，其折射率为1．73，入射光线的入射角为60‘，求反射光线和折射光线的方向，并求折射光线与反射光线间的夹角。
一个玻璃平板厚200nllTl，其下放一块直径为10mn'l的金属片，在平板上放一张与平板下金属片同心的圆纸片，使在平板上任何方向上观看金属片都被纸片挡住，设平板玻璃的折射率n=1．5，问纸片的最小直径应为多少?一个液槽内液体的折射率设在n=1．5~1．8范围内连续变化，问发生全反射的临界角的变化情况，并绘出折射率和临界角间的关系曲线。
你能否提出使液体的折射率发生连续变化的方法，并说明怎样实现该实验。
设入射光线为A二COSJ十COS卢／+cos7k，反射光线为AJ：COSa\卢・／十COS7'k，试求此平面反射镜法线的方向。
丈量A表示的光线投射到折射平面XOZ上，该平面是折射率为n和n／的分界面，求在第一种介质n中的反射光线AJ及在第二种介质n，中的折射光线A／，设法线N”与y轴同向。
谥光纤心的折射率n1二1．75，光纤包皮的折射率n：：1．50，试求在光纤端面上入射角在何值范围内变化时，可以保证光线发生全反射并通过光纤。
若光纤直径0：4gm，长厦为100m，试求光线在光纤内路程的长度和发生全反射的次数。
某一曲面是折射率分别为n二1．50和n二1．0的两种介质的分界面，设其对无限远和 J，二]00iilnl处的点为等光程面，试求该分界面的表示式。
3 4 5 另了另身t。
1― 1． 1 1 ・ 1 128 应用光学(第3版)一个玻璃球的直径为400mm，玻璃折射率／2：1．5，球中有两个小气泡，一个正在球心，另一个在1／2半径处，沿两气泡的连线方向在球的两边观察两个气泡，它们应在什么位置?如果在水中(n：1．33)观察，则它们应在什么位置?一个玻璃球直径为60mm，玻璃折射率／2：1．5，一束平行光射在玻璃球上，其会聚点应在什么位置?题2．3中，如果凸面向着平行光的半球镀上反射膜，其会聚点应在什么地方?如果凹面向着光束的半球镀上反射膜，其会聚点应在什么地方?如果反射光束经前面的折射面折射，其会聚点又在什么地方?并说明各个会聚点的虚实。
光阑
出射孔径角— 出射孔径角 像点的对出射光瞳张角的一
半。 注意： 射光瞳 孔径光阑、 射光瞳三者 瞳三者相互共轭 注意：入射光瞳、孔径光阑、出射光瞳三者相互共轭
孔径光阑、 射光瞳 射光瞳的确定方法 2 孔径光阑、入射光瞳、出射光瞳的确定方法
(1) 将系统中各光阑分别经其前面的所有光学元件成像。 将系统中各光阑分别经其前面的所有光学元件成像。 (2) 作轴上物点与各光阑像的张角，张角最小的像—入射光瞳。 作轴上物点与各光阑像的张角，张角最小的像 入射光瞳 入射光瞳。 物点对入射光瞳张角的一半—入射孔径角 物点对入射光瞳张角的一半 入射孔径角 。 与入射光瞳对应的光阑—孔径光阑 孔径光阑。 与入射光瞳对应的光阑 孔径光阑。 出射光瞳。 (3) 孔径光阑经其后面所有光学元件的成像 出射光瞳。 孔径光阑经其后面所有光学元件的成像—出射光瞳 像点对出射光瞳张角的一半——出射孔径角。 出射孔径角。 像点对出射光瞳张角的一半 出射孔径角 注意： 注意：孔径光阑与轴上物点位置有关。
轴上物点光束孔径限制最多的光阑 1 孔径光阑：对轴上物点光束孔径限制最多的光阑 ——有效光阑。 有效光阑。 有效光阑 作用：限制轴上物点成像光束口径，限制到达像面的光能 作用：限制轴上物点成像光束口径，限制到达像面的光能。 口径 前面光学系统所成的像 入射光瞳—孔径光阑通过其前面光学系统所成的像。 射光瞳 孔径光阑通过其前面光学系统所成的像。 可确定参与成像的入射光束的大小。 可确定参与成像的入射光束的大小。 入射光束的大小 入射孔径角—轴上物点对入射光瞳张角的一半。 入射孔径角 轴上物点对入射光瞳张角的一半。 后面光学系统所成的像 出射光瞳—孔径光阑通过它后面光学系统所成的像。 射光瞳 孔径光阑通过它后面光学系统所成的像。 可确定参与成像的出射光束的大小。 出射光束的大小 可确定参与成像的出射光束的大小。
几何光学学习笔记（19）-5.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
⼏何光学学习笔记（19）-5.2光学系统的孔径光阑、⼊射光瞳和出射光瞳⼏何光学学习笔记（19）- 5.2光学系统的孔径光阑、⼊射光瞳和出射光瞳5.2光学系统的孔径光阑、⼊射光瞳和出射光瞳1.孔径光阑、⼊射光瞳和出射光瞳光学零件的直径是有⼀定⼤⼩的，不可能让任意⼤的光束通过，⽽实际光学系统总是对⼀定孔径的光束成像。
因此，必须有⼀个光孔(可能是⼀个透镜框，也可能是⼀个专门设置的光阑)限制着光束的⼤⼩。
这个光孔就叫做孔径光阑。
孔径光阑通过其前⾯的透镜成像到物空间去，其像决定了光学系统的物⽅孔径⾓，就形成了⼊射光瞳，简称⼊瞳；孔径光阑通过其后⾯的透镜成像到像空间去，其像决定了光学系统的像⽅孔径⾓，就形成了出射光瞳，简称出瞳；显然，⼊射光瞳通过整个光学系统所成的像就是出射光瞳，⼆者对整个光学系统是共辄的。
如果光阑在整个系统的像壁间，那么它本⾝也是出射光瞳。
反之，在物空间，它就是⼊射光瞳。
使所有的光学零件的通光孔通过其前⾯的光学零件成像到物空间去，则出射光瞳对物⾯中⼼的张⾓最⼩，此即像⽅孔径⾓ U。
使所有的光学零件的通光孔通过其后⾯的光学零件成像到像空间去，则出射光瞳对像⾯中⼼的张⾓最⼩，此即像⽅孔径⾓ U’。
由物⾯中⼼通过⼊射光瞌边缘的光线常称为第⼀辅助光线。
如果透镜L1和 L2完全相同，并对称于光阑放置，则其⼊射光瞳和出射光瞳的⼤⼩和倒正完全⼀样，即⼊射光瞳和出射光瞳之间的垂轴放⼤率为+1。
因⽽结构对称于光阑的对称式系统⼊射光瞳和出射光瞳与光学系统的物⽅主⾯和像⽅主⾯相重合。
2.孔径光阑、⼊射光瞳和出射光瞳之间的关系，主光线P PP 12P P P 1′′2′通过⼊射光瞳中⼼的光线称为主光线。
对于理想光学系统，主光线也必然通过孔径光阑和出射光瞳中⼼。
主光线是物⾯上发出充满光学系统⼊射光瞳的成像光束的轴线。
由物⽅视场边缘发出通过⼊射光瞳中⼼的近轴光线，称为第⼆近轴光线。
因为近轴光计算具有理想光学系统计算的性质，故其必然通过孔径光阑中⼼和出射光瞳中⼼。
光学成像系统的孔径光阑(aperture
爱心影院管理制度范文爱心影院管理制度第一章总则第一条为了规范影院管理，提高服务质量，形成良好的工作风气和服务态度，树立爱心影院品牌形象，制定本管理制度。
第二条爱心影院是专为弱势群体提供免费或优惠观影服务的公益机构，本制度适用于所有爱心影院工作人员。
第三条爱心影院管理部门是负责制定影院管理政策和工作方案，组织实施影院管理工作的部门。
第四条爱心影院工作人员必须遵守法律法规，做到服务热情周到、礼貌待客、文明用语，杜绝任何不文明行为。
第五条爱心影院管理部门应定期对影院工作人员进行培训，提高其服务意识和专业素质。
第六条爱心影院工作人员应保守观影者的个人信息，不得私自泄漏，违者将受到严肃处理。
第七条爱心影院工作人员应当以身作则，积极投身公益事业，倡导爱心、助人为乐的精神。
第八条爱心影院工作人员之间应互相尊重、互相帮助，共同营造一个和谐的工作环境。
第二章影院服务管理第九条爱心影院工作人员应热情接待观影者，积极提供相关咨询和协助，确保其安全、便利地观影。
第十条影院服务人员应掌握影片信息，及时提供最新和丰富的影片播放安排。
第十一条影院服务人员应确保影厅卫生整洁，座椅干净舒适，保证观影者的用眼健康和舒适体验。
第十二条影院服务人员应提供一对一的辅助服务，协助需要特殊照顾的观影者，确保其观影过程安全顺利。
第十三条影院服务人员应及时了解观影者的需求和意见，结合实际情况改进服务，加强与观影者的沟通和交流。
第十四条影院服务人员应以友好、礼貌的态度与观影者交流，主动帮助解决观影过程中的问题和困惑。
第十五条影院服务人员应遵守工作纪律，如若发现违规行为，应积极报告并配合处理。
第三章影院安全管理第十六条影院工作人员应认真熟悉观影安全管理规定，确保观影者的安全。
第十七条影院工作人员应定期检查电影放映设备的安全性，确保设备正常运行，及时维修和更换故障设备。
第十八条影院工作人员应制定应急预案，确保观影者在遇到紧急情况时能够迅速有序地撤离。
5.1光阑在光学系统中的作用
➢ 4)、消杂光光阑 ➢ 杂光：非成像物点射入系统的光束，由折射面或由仪
器内壁反射等产生的光束。
➢ 危害：使系统像面产生明亮的背景。降低像的衬度，
影响像质。
➢ 消杂光光阑：光学系统中限制杂散光的光阑。 ➢ 实现消杂光的一般方法：镜筒内壁加工螺纹并涂
黑色无光漆或煮黑。（吸收、遮挡光）
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作业：
Thank You！
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51光阑在光学系统中的作用1陈道群200972151光阑在光学系统中的作用?在设计光学系统时在成象范围内的各物点以一定立体角的光束通过光学系统成象
5.1 光阑在光学系统中的作用 陈道群
2009.7.21
1
5.1 光阑在光学系统中的作用 ➢ 在设计光学系统时，在成象范围内的各物点以
一定立体角的光束通过光学系统成象。这就是 一个如何合理地限制光束的问题。
①孔径光阑：限制轴上点成像光束的孔径角。(有效光阑)
②视场光阑：限制物面或像面上的物体成像范围。 ③渐晕光阑：去掉成像质量差的光束，改善轴外物点和 远轴光成像质量。
④消杂散光阑:限制非成像物体射来的光（即杂散光）的 光阑它不限制成像光束。
4
扩展：为何研究光阑？
对一个光学系统，要求用光学特性参数表示： 1）成像特性：l, l ‘ , f ',b,(由f ' 确定像的位置大小及性质)
6
➢ 1)、孔径光阑定义：在子午面内限制轴上物点成像
光束的孔径角的光阑——孔径光阑。
➢ 作用：
① 对轴上物点，限制了成像光束； ② 对轴外物点：选择成像光束；
➢ 若光阑大小，位置不同:
① 对轴上物点——限制不同； ② 对轴外物点——选择不同。
➢ 任何一个光学系统中都有孔径光阑。
应用光学小论文：孔径光阑和视场光阑
孔径光阑和视场光阑一、内容摘要光阑及其有关概念在几何光学中占有一定的地位, 对其进行研究有其现实意义和理论价值, 通过对孔径光阑、视场光阑的各自的概念、特点、判定方法以及两种光阑的比较, 进一步了解这两种光阑。
二、关键词光学系统、孔径光阑、视场光阑三、引言由于光学系统对光束限制的要求多种多样，因此产生了许多不同种类、不同性质的光阑，按照光阑所起的作用不同，大体上可分为孔径光阑、视场光阑、渐晕光阑及消光光阑。
一般的光学系统都会有一个孔径光阑和一个视场光阑。
四、概念（一）孔径光阑在光学系统中，描述成像光束大小的参量为孔径，当物体在有限远时其孔径的大小用孔径角U表示，若物体在无限远时孔径的大小用孔径高度h来加以表示。
我们称光学系统中限制轴上物电成像光束大小的光阑为孔径光阑，该光阑实际上限制的是成像光束立体角的大小。
如果在子午面内（轴外点与光轴所构成的平面）进行分析，孔径光阑决定了轴上点发出的最大孔径角U的大小，例如，人眼的瞳孔就是孔径光阑。
（二）视场光阑视场通常描述的是成像光学系统物、像平面上（或物、像空间中）成像范围。
在光学系统中一般将安置在物平面或者像平面上用以限制成像范围的光阑成为视场光阑，它可能是光学系统中的某个或者某组透镜边框，也可能是专设的光孔。
例如，测量显微镜的分划板、照相机的底片边框都起到视场光阑的作用，其形状多为圆形、矩形或方形。
五、特点（一）孔径光阑1、孔径光阑的位置不同，但都起到了对轴上物点成像光束宽度的限制作用；只需相应的改变光阑大小，即可保证轴上物点成像光束的孔径角不变。
2、孔径光阑的位置不同，则对应于选择轴外物点发出光束的不同部分参与成像。
3.入射光瞳与出射光瞳(Entrance and Exit pupils)孔径光阑可能位于系统前面，也可能位于后面，还可能位于中间。
为方便讨论系统物像方光束限制的具体情况，我们定义：●入射光瞳：孔径光阑经其前面光学系统所成的像，主要限制系统物方空间中物点发出光束的孔径角。
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中心与光轴重合且垂直于光轴放置的通光孔屏 可能是带孔的金属片；也可能是透镜边框 一般为圆形，也可能为长方形，或直径可变 按要求在专门位置放置。
光阑在光学系统中的作用
决定像面的照度和系统分辨能力：孔径光阑 ( Aperture Diaphragm )，一定存在 (光圈) 决定系统的视场：视场光阑 ( Field Diaphragm )，一定 存在 (相机底片) 限制轴外点成像光束的口径；渐晕光阑 ( Vignetting Stop )：可能没有，也可能多个 拦截系统中有害的杂散光：消杂光光阑。
最简单情况：
L 光阑Q
A
·
-U
F
·
· F′
Q1
第1步：画出每一个光孔经过其前面的光路所成的物空间的像 第2步：画出轴上点到这些孔像边缘的光线 第3步：判断张角最小者所对应的光孔即为孔径光阑
孔径光阑
有多个透镜时：
首先应使所有的光孔处于同一空间
Q1 P1
L2’’
A
●
●
F -U L1 L2 Q2 P
2
孔径光阑的作用： 1. 决定轴上点成像光束的宽度； 2. 选择轴外点成像光束的位置
孔径光阑的确定
先求出系统中所有通光孔由在其之前（之后）光路形成的 物（或像）空间的共轭像的大小和位置； 分别作出从轴上物（或像）点到这些孔像边缘的连线； 判别其中张角最小者，即最能限制轴上物点（或像点）光 束大小者，与其相共轭的通光孔（实物）即为孔径光阑。
L
A
标准镜头: 焦距约等于感光面对角线长度（36×24mm,43mm，47°） 广角镜头：焦距小于标准镜头，视角大于标准镜头； 长焦镜头：焦距大于标准镜头，视角小于标准镜头。
视场光阑的确定
Q1
L1’
L2’
A
·
-
-U
· F
· F’
B 入射窗 入瞳
视场光阑随孔径光阑而定
孔 径 光 阑 （ 入 瞳 ） Q
视 场 光 阑
（ 入 射 窗 ） L
· 1 A ·A2 · A
-
F
A’
F’
视 场 光 阑
（ 入 射 窗
孔 径 光 阑
（ 入 瞳 ）
线视场：物方2y 和像方2y’
当物体在无穷远时，用物方视场角（像方视场角）表示 视场大小； 当物体在有限距离时，常用物高2y（像高2y‘）表示视 场大小，称为线视场。
光学 系统
入 瞳
出 瞳
讨论1：人眼系统中的孔径光阑 入瞳 出瞳
眼睛入瞳：瞳孔经过其前面的系统（角膜、前房）所成的像， 大致位于角膜顶点后3.05mm； 眼睛出瞳：瞳孔经其后面的系统（晶状体、玻璃体）所成的像， 大致位于角膜顶点后3.67mm
讨论2：物体位置改变
光学系统的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，原来的孔径光阑将会失去限制光束的作用。 这是因为光孔在物空间的像对轴上物点的张角与物体的位置有关。
1 A B C
2
1是孔径光阑 2是孔径光阑
结论：物体位置变了，孔阑可能改变
讨论3：光阑尺寸改变
孔径光阑
孔径光阑
讨论4：孔径光阑的设置原则
孔阑大小的决定因素：
要求的孔径角
孔阑位置的决定因素：
两个光学系统组合时，需遵守光瞳衔接原则：即前一 个系统的出瞳与后一个系统的入瞳重合； 在投影光学系统中：系统的出瞳或入瞳在无限远处， 即孔径光阑设置在投影物镜的焦面； 有利于轴外光束的像差校正，改善轴外点的成像质量 合理匹配光学系统各元件的口径。
A 20
(1）先求L2通过L1所成的像，可以将L2视作像，求物： 由f1' 100mm, l ' 20mm, 根据物像公式得l 25mm,
30
(3)求轴上物点对各光阑像的张角 D 20 tgu1 1 0.1 200 200 18.75 tgu2 0.0833 225 33.33 tgu3 0.0952 350 透镜2是孔径光阑
消杂光光阑
分划板
遮光罩：遮拦视场外的光线进入物镜； 内壁设置消杂光光阑
二、典型光学系统的光束限制
2.1 放大镜
单透镜低倍放大镜，要和眼瞳结合起来考虑光束限制问题；眼睛 为孔径光阑； 放大镜本身是视场光阑，限定了可见视场。
B1 B B2
A’
ห้องสมุดไป่ตู้
F
A
F’ 眼瞳（出瞳）
像面
物面
视场光阑
入瞳
2.2 照相系统中的光阑 普通照像系统是由三个主要部分组成：照相镜头、可 变光阑和感光底片。
1
13.33 33.33mm 0.4
二、视场光阑
视场光阑是限制物空间（或像空间）成像范围的光 阑。 光学系统中，常用主光线确定成像范围，可以设定 入瞳很小（无穷小） 视场光阑被其前面的光学零件在物空间所成的像， 称为入射窗（简称入窗）；它决定了该光学系统的 物方视场角，这是因为在物空间的所有其它光孔中 ，入窗是入瞳中心对其张角最小的一个。 视场光阑被其后面的光学零件在像空间所成的像， 称为出射窗（简称出窗）；它决定了该光学系统的 像方视场角’，这是因为在像空间的所有其它光孔 中，出窗是出瞳中心对其张角最小的一个。
A1
A2 L A
B1
B2 B
单镜头反光 SLR(Single Lens Reflex)
单反相机的优势： 图像传感器的优势 丰富的镜头选择 迅捷的响应速度 所见即所得
1：物镜，2：45度反光镜，3（4）：CCD； 5：毛玻璃；6、8：将毛玻璃上的像成像到 人眼；7：五角棱镜
数码相机的CCD尺寸
L
y
A
·
-y’
孔径光阑 入瞳 （出瞳）
·
A’
复习
孔径光阑：在光学系统中对成像光束大小起限制作用； 入瞳和出瞳：分别是孔径光阑在光学系统的物空间和像 空间所对应的像，分别在这两个空间对成像光束起限制 作用。 视场光阑：在光学系统中对成像范围起限制作用； 入射窗和出射窗：分别是视场光阑在光学系统的物空间 和像空间所对应的像，分别在这两个空间对成像范围起 限制作用。
1.4 消杂光光阑
杂散光：通过光学系统投射到像平面上不参与成像的有害光线； 来源： 物空间的非成像光线通过光学系统射向仪器镜筒的内壁，经反射射向像面； 成像光束在经过光学零件时，产生的多次反射和折射光； 光学零件缺陷引起的散射光； 危害：降低像面上的对比度，淹没细节，影响成像质量。
物镜
普通消费级数码相机（4：3）
1”=长12.8×宽9.6mm，对角线16mm ½”=对角线8mm 单反相机（与传统135胶片相同的3：2） 全画幅：36×24mm APS-C画幅面积为（23.7×15.6mm） 4/3英寸的画幅面积为(18×13.5mm)
相机拍摄范围和物镜焦距、底片尺寸有关： 焦距不变，底片尺寸越大，视角和摄影范围越大； 底片尺寸不变，焦距越短，视角和摄影范围越大；
A1 A2 L
B1
B2
B
A
照相机系统简图
照相镜头L将外面的景物成像在感光底片B上；可变光阑A是一个开口 A1A2大小可变的圆孔。随着A1A2 缩小或增大，参与成像的光束宽度 就减小或加大，从而达到调节光能量以适应外界不同的照明条件，即 为孔径光阑 成像范围则是由照像系统的感光底片框B1B2的大小确定的。超出底片 框的范围，光线被遮拦，底片就不能感光；相机的视场光阑一般为矩 形，以对角线来表示线视场。
入 瞳
-U
孔 （径 出光 瞳阑
）
孔径光阑位于透镜前
U'
出 瞳
孔 径 光 阑
（ 入 瞳 ）
无限远的物体
物方孔径角=0，光学系统的所有光孔被其前面的光学零件 在物空间所成的像中，直径最小的光孔像就是系统的入瞳。
孔 径 光 阑
入 瞳
孔阑、入瞳和出瞳之间的共轭关系
入射光瞳通过整个光学系统所成的像就是出射光瞳。入 瞳与出瞳对整个光学系统是共轭的。
共轭关系的意义
主光线：－ 物点发出并通过入瞳中心的光线 根据共轭关系，主光线也必然通过孔径光阑和出瞳中心 (主光线是 各物点发出的成像光束的轴线) 通过入瞳边缘的光线必通过孔阑边缘，并过出瞳边缘。 入瞳是物面上所有各点发出的光束的共同入口；出瞳是物面上各 点发出光束经整个光学系统以后从最后一个光孔出射的共同出口。
本章内容
光阑的分类和概念 孔径光阑 视场光阑 渐晕光阑 消杂光光阑 照相系统中的光束限制 光学系统的景深与焦深
光阑的定义
光阑：Diaphragm
A B
B’
A’
透镜的大小限制A点发出的成像光束的孔径角，像面的大小 限制成像范围，它们都是对光束的限制，称为光阑。
光阑：限制成像光束和成像范围的透光孔。
L1
物像 入射窗 视场光阑 共轭 物像
L2
出射窗
2. 视场光阑在透镜框
出 射 光 瞳 孔 径 光 阑
入 射 窗
M1
入 射 光 瞳
B’
A M
P’
-ω’
O1
Q
-ω O2
P
A’
M2
B C
视 场 光 阑
（ 出 射 窗 ）
如何确定视场光阑？
在确定了光学系统的孔径光阑后； 自入瞳（或出瞳）中心引向系统物（或像）空间中 所有其它通光孔的实物或像的边缘； 其中张角最小者即为入射窗（或出射窗），因它最 能限制物（或像）空间成像范围，与其相共轭的实 物光孔，即为视场光阑。
1 孔径光阑
定义一：限制进入光学系统成像光束口径的光孔 定义二：限制轴上点成像光束立体角（孔径角）的光孔； 故称为孔径光阑。 意义：决定通过光学系统光能量（即像平面照度）