第五章 光阑和光束限制(3)复习孔径光阑是限制物面中心即轴上物点进入系统孔径角U的 光阑。把光学系统中所有光孔(包括透镜框)被其前面的光组成像，对物 面中心A张角最小的光孔像称为入射光瞳。与该光孔像共轭的光孔称 为孔径光阑。物面中心A到入瞳边缘的光线与光轴的夹角U称为物方孔 径角。把光学系统中所有光孔(包括透镜框)被其后面的光组成像，对像 面中心A张角最小的光孔像称为出射光瞳。与该光孔像共轭的光孔称 为孔径光阑。像面中心A到出瞳边缘的光线与光轴的夹角U称为像方孔 径角。入瞳 出瞳 整个光学系统 共轭 孔阑 孔阑后光学系统 共轭 孔阑前光学系统 共轭 公共入口 公共出口 轴外物点发出的通过入射光瞳中心的光线称为主光线 ，根据共轭关系，主光线必通过孔径光阑中心和出射光瞳 中心。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。入瞳不可能和物面重合，出瞳不可能和像面重合。 物体位 置改变 入瞳可能 发生改变 相对孔径 数值孔径 第三节 视场光阑、入射窗和出射窗 是限制光学系统成像范围的光阑。 视场光阑 要确定成像范围 入瞳中心作为确定成 像范围的原点主光线为边界确定光 学系统的成像范围光学系统中所有光孔被其前面光组成的像中，对入瞳 中心张角最小的一个是入射窗。光学系统中所有光孔被其后面光组成的像中，对出瞳 中心张角最小的一个是出射窗。入窗 出窗 整个光学系统 共轭 视阑 视阑后光学系统 共轭 视阑前光学系统 共轭 入瞳中心对入窗边缘引的光线与光轴的夹角用W表示 ，称为物方半视场角，它在物面上交点的高度用y表示， 称为物方线视场。出瞳中心对出射窗边缘引的光线与光轴的夹角用W 表示，称为像方半视场角，它在像面上交点的高度用y 表示，称为像方线视场。无穷远物体的成像范围用角视场表示，有限远物体常 用线视场表示。 在实际光学系统中，出射窗与视场光阑 可以合二为一；入射窗与视场光阑也可以合 二为一；入射窗、视场光阑和出射窗也可以 合三为一。入窗与入瞳不可能重合 出窗与出瞳不可能重合 渐晕区域 渐晕 渐晕系数 严重的渐晕是有害的，一般认为不超过50%是可以允 许的，不会对成像有什么明显的害处。如果光学系统中有中间实像平面，那么可以在中间实 像平面处放置视场光阑，这时可以消除渐晕。必须指出的，入射窗平面与物平面重合，只是消除渐 晕的必要条件，而不是充分条件。对于有多个透镜和光孔 组成的光学系统，轴外光束的限制是很复杂的。视场光阑 以外的光孔都有可能拦截轴外光束，而产生渐晕。例 有一对称的照相物镜，两薄透镜间隔60mm ，透镜直径 均为50mm ，它们的焦距均为120mm，在两个透镜的中间有 一个圆形光孔，直径为30mm，在底片平面处有方形光阑 P1P2为60mm60mm。它距离后面透镜45mm处。若物镜以第 一个透镜物距1320mm对物体拍摄，求孔径光阑、视场光阑 和物像方视场角。作业1.由两组焦距f=200mm的薄透镜组成的对称式光学系统 ，两透镜的口径各为60mm，间隔d=40mm，中间光阑的孔径 DP=40mm，求系统的焦距，相对孔径，入射光瞳和出射光瞳 的位置和大小。设物体在无限远，问不存在渐晕和渐晕为 50%时，其最大视场角各为多少？