光学系统的光阑

何谓光阑（diaphragm or stop)？

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)
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
入瞳 （出瞳） 孔径光阑
出射窗 视场光阑
5、如何确定视场光阑？
① 在确定了光学系统的孔径光阑后；
② 自入瞳中心引向系统物空间中所有其它 通光孔的实物或像的边缘； ③ 其对入瞳中心张角最小者即为入射窗， 因它最能限制物空间成像范围，与其相 共轭的实物光孔，即为视场光阑。
视场光阑随孔径光阑的确定而定：例1
2、视场光阑与出射窗
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2′ ，这是因为
在像空间的所有其它光孔中，出窗对出瞳中
心的张角为最小。
3、视场光阑与入射窗、出射窗的关系
-
视场光阑的确定：
Q1 L 光阑Q
A
·
-
-U
· F
F′
·
′
入射窗
⑶ 消杂光光阑
⑷…
一、孔径光阑
它是限制轴上物点入射光束大小（即 立体角）的光阑 。 从子午面上来看，此光阑决定了轴上 点入射光束的孔径角，故称为孔径光阑。
Ω A
-U
A'
1、孔径光阑的作用
1、孔径光阑的作用
出瞳 入瞳
P1 ' Q1 Q P' Q2 B P2 '
孔径光阑
P1 B'
A
-U
P
U' A'
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。
相对孔径——即为入瞳直径与焦距之比值。此是 （D/ f ′） 光学系统的一个重要性能指标。
二、视场光阑
-
C
1、视场光阑与入射窗
当入瞳很小时，视场光阑是限制物空间 （或像空间）成像范围的光阑。 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2，这是因为 在物空间的所有其它光孔中，入窗对入瞳中 心的张角为最小。
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。
Q L
A1
· · · A A
2
A′ F F′
视场光阑随孔径光阑的确定而定：例2
光阑Q
-U L Q′
A
·-
U′ ′
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A′
·
入窗
视场光阑
入瞳（出瞳）
孔径光阑
出窗
线视场： 物方2y 和像方2y '
L
y
A
·
′
A′
·
-y ′
入瞳（出瞳） 孔径光阑
三、渐晕
此是指轴外物点发出的光束经光学系统后被 部分拦光的现象。 轴外点成像光束与轴上点在光瞳面上的线度 之比，称为渐晕系数。 一般光学系统的视场边缘点可允许渐晕系数 为50%，即刚好拦掉光束的一半。
孔径光阑的确定：
L 光阑Q
A
·
-U
F
·
· F′
Q1
入瞳 孔径光阑 出瞳
光阑位置不同，所起的作用也不同
Q L
A
·
F
·
· F′
·
A′
孔径光阑随一定的物体位置而定：
Q L
· A 1
A
· A ·
2
A′ F F′
6、何谓主光线和相对孔径？
主光线——通过入瞳中心的光线，根据共轭关系， 它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中 心。显然，主光线是各物点发出的光 束的轴线。