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第五章

1. 光阑的基本概念

光学系统中限制成像光束的元件称为光阑

2. 视场光阑

决定物平面上或物空间中成像范围大小的光阑

3. 入窗、出窗及其求解方法

入窗：视场光阑经它前面的光学元件在系统的物空间所成的像, 称为系统的入射窗，简称为入窗。入窗限制了物方空间的成像范

围，即物方视场

:视场光阑通过它后面的光学元件在系统的像空间所成的像， 称为系统的出射窗，简称为出窗。出窗限制了像方空间的成像范 围,即像方视场 孔径光阑为无限小时：

将系统除孔径光阑外的所有光阑都经前面的光学元件成像到系统 的物空间去，其中对入瞳中心张角最小的那个光阑的像即为系统

将系统中除孔径光阑外的所有光阑都经它后面的光学元件成像到

系统的像空间去，对出瞳中心张角最小的那个即为出窗，与之共 辄的即为视场光阑。 4. 孔径光阑——P89

孔径光阑：限制轴上物点成像光束立体角。

孔径光阑决定了轴上点发出的平面光束的立体角，所以又叫做有 效光阑。 5. 入瞳

入瞳：又称入射光瞳，是系统的孔径光阑通过在它前面的光学系 统在物空间的像。

入瞳限制了轴上点物方孔径角的大小。即它决定了能进入系统的 最大光束孔径，它也是物面上各点发出的成像光束进入系统的公 共入口。 6. 出瞳

出瞳：也称出射光瞳，是系统的孔径光阑经它后面的光学元件在 像空间成的像。

出瞳决定了轴上像点的像方孔径角的大小。即它决定了成像光束 在像空间的最大孔径，它是系统成像光束的公共出口。

Tip 的入 与之共辄的即为视场光阑。

7. 三种经典光学系统的光阑

(1 )照相系统的光阑

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，孔径光阑位于A或者A，的位置，情况并无差别。

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

光束不一样，轴外光束通过透镜L的部位也不一样，需要透过全部

成像光束的透镜口径大小也就不一样。

光阑位置的变动可以影响轴外点的像质。从这个意义上来说, 孔径

光阑的位置是由轴外光束的要求决定的。

实际光学系统中

为了缩小光学零件的外形尺寸，实际光学系统的视场边缘一般都有

一定的渐晕。

有渐晕时，斜光束的宽度不单由孔径光阑的口径确定，而且还与其

余光学零件或光阑的口径有关

(2 )望远系统

a) 双目望远镜

为了保证斜光束的通过，它所要求的各个光学零件的尺寸不仅

和光束口径有关，而且和所选取的成像光束的位置有关。

分划镜框就起到了照相机中底片框的作用，限制了系统的视场，

它就是系统的“视场光阑”

无论是轴上像点或者是轴外像点，成像光束的口径都是由物镜

框确定的。

物镜框就是系统的“孔径光阑：

b) 周视瞄准镜

为了确定系统中其它光学零件的尺寸，必须选择轴外点成像光

束的位置，也就是确定入瞳或孔径光阑的位置。

取道威棱镜的通光口径等于轴向光束的口径，则道威棱镜就起

着孔径光阑的作用。

孔径光阑像的位置不确定的情形下，可以直接根据光束位置来

确定出瞳位置。

周视瞄准镜斜光束宽度小于轴向光束口径，存在渐晕。系统的

出瞳距离就等于出射主光线和光轴交点到系统最

后一面的距离。

一般按视场中央没有渐晕的部分来确定系统的孔径光阐

和出瞳的位置；

当系统的成像光束位置(即孔径光阑位置)和渐晕大小确 定以

后，就可以计算出各个光学零件的尺寸了。

(3)显微系统

一般在目镜的物方焦平面上都设置有分划镜，这个分划镜的 边框就是系统的视场光阑，它限制了系统的成像范围。即使

统的视场光阑。

一般情况下，系统中成像光束的口径是由物镜框来限制的， 物镜框就是系统的孔径光阑，

显微镜中的视场光阑是要特别设计的。

远心光路及其作用

物方远心光路

将光阑放在像方焦平面上的系统，其物方主光线总是与光轴平 行，它们汇聚与物方无限远处的入瞳中心，称为物方远心光路。 物方远心光路

在物镜的物方焦平面上设置一个孔径光阑，此时进入物镜的光 束的主光线都通过光阑中心所在的物方焦点，则在像方这些光 线都平行于光轴，其汇聚点在像方无限远处，故称之为像方远 心光路。

作用：物方：以消除由于物平面位置不准确所引起的测量误差 像方：以消除由于像平面和标尺分化刻线面不重合而造 成的测量误差 9.渐晕

实际光学系统中，透镜的实际口径比光线投射高度的2倍要小， 这样轴外点光束中阴影的部分就被透镜的边框阻挡而不能参与成

像，轴外点成像光束宽度较之轴上点成像光束宽度要小，因此傷 面最外面的部分就比像面中心部分要暗，这种现象就是渐晕 第六章

10.立体角的定义

一个任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角，用Q 表示。 "•颜色的特征

色调、明度、饱和度

没有分划镜，也会在这个位置上安装一个

形光阑来用作系 8. 1) 2)

12 •三原色的概念

能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。

13 •光度学与光辐射度学

1）光度学

研究可见光的测试、计量和计算的学科称为“光度学”

发光强度是光度学中的一个最基本的量，它和辐射度学中的辐射强度

相对应。

光亮度表示发光面上单位投影面积在单位立体角内所发出的光通量。

2）辐射度学

研究电磁波辐射的测试、计量和计算的学科称为“辐射度学” 辐射体

在不同方向上的辐射特性用“辐射强度”表示。

辐射源单位面积发出的辐射通量用辐射出射度表示，其单位是瓦每平

方米。

被辐射照射的表面单位受照面积所接受的辐射通量，定义为受照面的

辐射照度。

辐射亮度：有限大小的辐射源辐射通量的空间分布。

14 •辐射通量

一个辐射体辐射的强弱，可以用单位时间内该辐射体所辐射的总能量表示，称为峙畐射通量”

15.光通量

人眼视觉强度来度量的辐射通量，称为“光通量

彩色空间的种类和使用场合、亠

RGB用于彩色监视器和彩色视频摄像（这东西有四种）CMY 工业印刷

第八章

17.子午面

轴外物点的主光线与光学系统主轴所构成的平面

18 •弧矢面

通过主光线并与子午面垂直的光路截面。

19 •色差的概念及其产生原因

复色光成像时的像差，简称为色差。是由介质的折射率随光波波

长而变所引起的。