照相机的光阑为孔径光阑，照相底片为视场光阑。
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
物方远心光路：将孔径光阑放置在像方焦平面处，入瞳在 无限远
三、场镜的特性及其应用 场镜的作用
物镜
F目 目镜
物镜
F´物 场镜
目镜
场镜的作用：在不改变光学系统成像特性的前提下， 改变成像光束的位置。
-ω ω0
出瞳 Lz´
眼点
眼点：存在渐晕的边缘视场主光线与光轴的交点 。
眼点距离： 眼点距离系统最后一面的距离。
眼点与出瞳中心是不重合的，所以按照视场中央没有渐晕 的部分光线来确定出瞳位置。
眼点和出瞳不能相差过大，为什么？
5.3 显微镜中的光束限制和远心光路
一、一般显微镜中光束限制的情况： 显微镜原理图：
5 光学系统中成像光束的选择
F H H’
F’
光束的宽度，成像光束的位置
本章要解决的问题：
如何选择成像光束的位置 选择成像光束的原则 限制光束的方法
5.1 光阑 定义：
光学系统中用一些中心开孔的薄金属片来合理限制成像 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。
物镜框限制了进入系统的光束口径，即为孔径光阑。 视场光阑在像平面上，分划镜框即为视场光阑。 分划镜框大小：
D 分划 2y ' 2 f物tg 2 (108）tg(415') 16mm
F - y` -f
y` F`
另外，有些情况下，系统并不是整个视场都有渐晕，而 是一定视场内无渐晕，视场超过一定大小后才有渐晕。
视场光阑的位置确定，总是设在实像平面或者中间实像面上。
入射细光束：
入 窗 B2
A B1
L1
出 瞳
2
孔
径
光
入
阑
瞳
L2
2＇
视（ 场出 光窗 阑）
B1` A`
B2`
出窗（或者视场光阑）的大小（B`1B`2)决定了物平面的成像范围（B1B2） 物方视场角2：入窗对入瞳中心的张角。 像方视场角2‘：出窗对出瞳中心的张角。
4.2 望远系统中成像光束的选择
一、双目望远镜 1、光学系统图
视放大率： Г=6 视 场 角：2ω=8°30` 出瞳直径： D´=5mm 出瞳距离： lz`≥11mm 物镜焦距： f´物=108mm 目镜焦距： f´目=18mm
2、轴上光束传播情况 将棱镜展开成平行玻璃板
30 F’物
D D'
D' 5mm 6 D 30mm
5.1.2 视场光阑 限制物平面上或物空间中成像范围的光阑。 如照相机中的底片框就是视场光阑。 入（射）窗：视场光阑经其前面的光学系统所成的像； 出（射）窗：视场光阑经其后面的光学系统所成的像； 入窗、出窗和视场光阑三者互为共轭。
限制了像的大小，同时 也限制了物的大小。
如果视场光阑与像面重合，出射窗就是视场光阑，入射窗 就是物平面 如果视场光阑与物面重合，入射窗就是视场光阑，出射窗 就是像平面
1） 光瞳是孔径光阑所成的像，可以是实像、虚像、或 者是孔径光阑本身；
2）入瞳、出瞳和孔径光阑对整个系统是共轭的，经过入瞳 的光线必经过孔径光阑、也经过出瞳；
3）透镜可能是有效光阑。
4）实际上入瞳是孔径光阑 M1
在物空间的像；出瞳是
其在像空间的像。 A
Q1
P1 A`
Q2
M2
出
P2
瞳
入Leabharlann 瞳例:有一个薄透镜焦距为50mm，通光口径为40mm， 在透镜左侧30mm处放置一个直径为20mm的圆孔光阑， 一轴上物点位于光阑左方200mm处，求： （1）限制光束口径的是圆孔还是透镜框？ （2）此时该薄透镜的相对孔径多大？ （3）出瞳离开透镜多远，出瞳直径多大？
视场：线视场指成像物体的最大尺寸。
（有限距离处物体用线视场表示；无限远处物体视场用角视场表示）
2y D
D是视场光阑直径，视场光阑大小应与目镜的视场角一致
D
2
f目' tg'
500 tg'
目
显微镜的线视场为：
2 y 500 tg' 500 tg'
目
二、测量显微镜中的光束限制情况（远心光路） 1、测量物体大小的显微镜：
出射瞳孔距离：出瞳离系统最后一面的距离 入射瞳孔距离：入瞳离系统第一面的距离
‫ ٭‬出瞳是光能最集中的地方，为了看清整个视场，眼睛的 瞳孔应该和出瞳重合。
‫ ٭‬对出瞳距离必须有一定的要求，一般仪器大于6毫米， 对于军用仪器，要大一些，可能大于20毫米。
‫ ٭‬出瞳直径的大小，直接与像的亮暗有关
总结：
2y
2y´
物镜的标尺离透镜的距离固定不变，垂轴放大率β是 一个常数，测出像高y´，即可算出物高
y=y´/β
误差：物平面位置须准确，像平面才能与标尺重合
当物平面位置不准确时：
A1 A
B´ B1´
y1´ y´
B1 B
A1´ A´
误差的原因：
像平面上测量的是弥散圆的中心，即主光线与像平面的 交点。由于孔径光阑位在物镜处，主光线随着物平面的 移动而改变，其与像平面的交点也随之改变。