光学系统中的光阑

p2
Dp D M Mp l 2 p p 2 D M
Mp l1 p1 p D M
f f' x p
2MDf ' p 2 总景深 l l1 l 2 2 2 D f ' M 2 p 2 2
远心光路
像平面与分划板不重合的现象称为视差。 出瞳
入射光瞳 B’ L2
L1
A ω’
ω
B C
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P’
Q （视 出场 射光 窗阑
A’ P
）
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视场光阑
与孔径光阑类似，视场光阑被其前面的光组在整个系统的物空间所成 的像称为入射窗（简称入窗） 视场光阑被其后面的光组在整个系统的像空间所成的像称为出射窗 （简称出窗） 入射窗和出射窗共轭。 入射窗、视场光阑和出射窗在各自的空间对同一条主光线起限制作用， 主光线和光轴间的夹角即表示整个光学系统的视场角
光阑按作用分类
孔径光阑 视场光阑 消杂光光阑 渐晕光阑
孔径光阑
它是限制轴上物点成像光束立体角（锥角）的光阑。也就是起到决定有 多少光能通过光学系统（即像平面照度）作用的光阑。
A(∞) B
U
C
孔径光阑的位置可能随物点位置改变而改变
孔径光阑
光学系统收集的光的角度范围通过数值孔径来衡量，用NA表示，有
渐晕光阑
以减少轴外像差为目的，使物空间轴外点发出的、原本能通过孔径光阑 以及视场光阑光孔的成像光束只能部分通过，这种光阑称为渐晕光阑。
由轴外发出的充满入瞳的光被部分遮拦的现象叫渐晕。
入射窗 入射光瞳
A B1 B2
B3
k D / D
消杂光光阑
这种光阑不限制通过光学系统中的成像光束，只限制那些从非成像物体 射来的光、光学系统各折射面反射的光和仪器内壁反射的光等，这些光 阑称为消杂光光阑。 物镜 消杂光光阑 分划板
p p z1 ' D 1 p1
p2 p z2 ' D p2
人在看图片时，一般是把图片放在眼前250mm处，被称为明视距离M 为人眼的极限分辨角，则有

z1 ' z2 ' M
光学系统景深
p1 D p D z1 '
p1 Dp D M
D p p2 D z2 '
光阑
光阑概述
夹持光学零件的金属框（透镜框、棱镜框）限制了成像光束的大小，光 学中这种限制成像光束的光孔称为光阑。当光孔的大小可变Leabharlann Baidu时，这种 光阑称为“可变光阑”。
光阑在光学系统中的作用：
决定像面的照度 决定系统的视场 限制光束中偏离理想位置的一些光线，用以改善系统的成像质量 拦截系统中有害的杂散光
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出射光瞳
入射光瞳
L1 L2
P1′
P1
Q
-U
Q
U'
y'
-y
P'
Q2
P
U— 物方孔径角 U′— 像方孔径角
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P2′
孔径光阑
P2
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`
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称为视场光阑。
入射窗
出射光瞳 孔径光阑
NA n sin U max
n 为物方空间的介质折射率。数值孔径越大，其物方孔径角 U max 也越大 随之进入系统的光能越多，理论分辨本领越高。因为孔径光阑对于物方 孔径角有直接的影响，从而影响到系统像面的照度。
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光学系统入射、出射光瞳
将光阑 Q1QQ2 通过其前面的透镜成像到物空间去，则其像 P 1 PP 2 就决定 了光学系统的物方孔径角 U 。光阑 Q1QQ2 被其前面的光组在光学系统 物空间所成的像称为入射光瞳，简称入瞳。 光阑 Q1QQ2被其后面的光组在像空间所成的像 P1 P P2 称为出射光瞳，简 称出瞳，其决定了系统像方孔径角 U 。 与入射光瞳、出射光瞳对应的那个实际起着限制光束作用的光阑 Q1QQ2 即为孔径光阑。 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。 如果光阑在整个光学系统的像空间，那么它本身也就是出射光瞳; 反之，若在物空间，它就是入射光瞳
M2
像方远心光路
B2 孔径光阑 （入瞳） B1 ’ M1 F M
分划板
M2
B2 ’ B1
像方远心光路示意图
因为这种光学系统像方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于像方无 限远，故称为像方远心光路，需要在物方焦平面上设置一个孔径光阑。
谢谢！
P1’ Z’ -Uz’
物体像
B1’ M1
P2’
B2’
M2
分划板
视差而引起长度测量误差图
物方远心光路
孔径光阑 （出瞳）
B2 A2 B1 B2 B1’
分划板
M1
A1
B1
F’
M
B2’
物方远心光路示意图
因为这种光学系统物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无 限远，故称为物方远心光路，需要把孔径光阑设置在物镜的像方焦平面。
B1’
B1
z1
P1 P1’ A D B2
△l2
z2 ’
A’ B1’
B2’
D’
z2
△l △l1
P2 P2’
P’1
p2
z1 ’
P’
P’2
光学系统景深示意图
P p1
光学系统景深
z1 ' z1
z2 ' z2
z 2 p2 p p2 p z2 D D p2 p2
z1 p1 p p p z1 1 D D p1 p1
光学系统景深
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，就可以认 为这个弥散斑是一个点。一个光学系统能对空间物体成一个清晰的 平面像，清晰像沿光轴方向的物空间深度称为成像空间深度(景深)
光学系统空间像
对准平面 B B1 B01 a b A B02 B2 B3 B03 B4 B04 B’ P P’ B1” 入瞳 出瞳 B4’ B3’ B 3 ” B2” B2’ A’ a’ b’ 景像平面 B4”