对于无限远的物体，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，直径最小的一个光孔像就是系统的入 瞳。
视场光阑、入射窗、出射窗
光学系统的成像范围是有限的。
照相机中底片框限制了被成像范围 的大小
工具显微镜中分划板的直径决定成 像物体的大小
第三节望远镜系统中成像光束的选择
典型的双目望远镜系统是由一个物镜、一 对转向棱镜、一个分划板和一组目镜构成的， 如图4-7所示。有关光学数据如下：
或加大，从而达到调节光能量以适应外界
不同的照明条件。显然可变光阑不能放在
镜头L上，否A1则A2
的大小就不可变了。
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。
在光学系统中，不论是限制成像光束口径、 或者是限制成像范围的光孔或框，都统称为 “光阑”。
限制进入光学系统的成像光束口径的光阑 称为“孔径光阑” ，例如照像系统中的可 变光阑 A 就是孔径光阑。
渐晕光阑
光阑以减少轴外像差为目的，使物空 间轴外点发出的、原本能通过上述两 种光孔的成像光束只能部分通过，这 种光阑称为渐晕光阑。
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
光学系统中的光束限制
§1 照像系统和光阑 §2 望远镜系统中成像光束的选择 §3 显微镜系统中的光束限制与分析 §4 光学系统的景深 补充: 光学系统的分辨率
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。限制来自于光学零件的尺寸大 小和其他金属框。从光学设计的角度看， 如何合理的选择成像光束是必须分析的 问题。光学系统不同，对参与成像的光 束位置和宽度要求也不同。
拦截系统中有害的杂散 光。
孔径光阑
光阑按上述的作用分为：
视场光阑
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。
也就是起到决定能通过光学系统的光能（即像
平面照度）作用的光阑。
这里以几种典型系统的简化模型为例来 分析成像光束的选择，并通过对这些具体 系统的分析来掌握合理选择成像光束的一 般原则。
样，如图4-3a和图4-3b所示
a)
L
b)
L 图（4-3）
L
图（4-5）
仔细分析图4-3a和图4-3b，会看到经过 透镜 L 的全部出射光束从孔径光阑这个最 小出口中通过。将孔径光阑对其前面的光
学系统即透镜L）在物空间成像为A" ，由 于孔径光阑与 A"为共轭关系，则入射光束 全部从 A"这个入口中通过，如图4-5所示。
由于共轭关系，主光线也必然通过孔径 光阑中心和出瞳中心。
显然，主光线是各个物点发出的 成像光束的光束轴线。
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
必须注意：
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，原来限制光束 的孔径光阑将会失去限制光束的作用， 光束会被其他光孔所限制。
限制成像范围的光阑称为“视场光阑” ， 例如照像系统中的底片框 B1B2 就是视场光 阑。
现在分析孔径
光阑的位置对选择
光束的作用。就限
制轴上点的光束宽
度而言，孔径光阑
L
A‘
图（4－2）
处于A或者A' 的位置，情况并无差别。如图
4-2所示，但对轴外点的成像光束来说，孔径
光阑的位置不同，参与成像的轴外光束不一
光阑的定义：
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。
光孔的大小是可变化的，这种光阑
称为“可变光阑”
光阑是实际光学系统成满意（完善） 像必不可少的零件。
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
组成光学系统的所有零件都有一定的尺寸 大小
没有对光学零件的大小加以限制
实际的光学系统除了应满足前述的物象共轭 位置关系和成像放大率的要求外，还要有一 定的成像范围
第一节 照相系统和光阑
由一点发出能进入透镜或光学系统的光束， 其立体角大小决定于透镜的直径
装夹透镜和其他零件的金属框的内孔边缘就 是限制光束的光孔，这个光孔对光学零件来 说被称为“通光孔径”
孔径光阑经过其前面的透镜或透镜组在 光学系统物空间所成的像称为入射光瞳， 简称入瞳，它是入射光束的入口。
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称为出射光瞳，简称 出瞳，它是出射光束的出口。
的入瞳就是孔径光阑；若孔径光阑位于系统 的最后边，则孔径光阑是系统的出瞳。
通过入瞳中心的光线称为主光线，对理 想光学系统而言，主光线（或主光线的延长 线）必通过入瞳、孔径光阑和出瞳的中心。
将光学系统中所有光学零件的通光孔 分别通过其前面的光学零件成像到整 个系统的物空间去，系统的入射光瞳 必然是其中对物面中心的张角为最小 的一个。
入射光瞳
L2″
P1
L1
L2QA来自-UQP
Q2
孔径光阑
P2
L1' 出射光瞳
P'
L1
L2
Q
P'
Q
U'
A'
Q2
P'
孔径光阑
通过入射光瞳中心的光线称为主光线
本章主要介绍： 1.照像系统和光阑 2.望远镜系统中成像光束的选择 3.显微镜系统中的光束限制与分析 4.光学系统的景深
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，如图4-1 所示。
B1 A1
L 图（4－1）
A2 B2
B 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（相当于u' 角缩小）
根据上面的分析，可以总结成如下几点
（1）在照像光学系统中，根据轴外光束的像 质来选择孔径光阑的位置，其大致位置在照
像物镜的某个空气间隔中，如图4-6所示。 （2）在照像光学系统中，感光底片的框子就
是视场光阑。
（3）孔径光阑的形状一般为圆形，而视场光 阑的形状为圆形或矩形等。
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。