北京理工大学考研光学系统中成像光束和光阑知识点

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北京理工大学信号与系统考研推荐度：
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www.lishuoedu.com 一、

1. 光阑

光学系统中，限制成像光束口径和成像范围的孔或框称为光阑 1) 孔径光阑：限制进入光学系统成像光束口径大小的光阑； 2) 视场光阑：限制光学系统成像范围的光阑； 2. 渐晕和渐晕系数

1) 渐晕：由于轴外斜光束宽度小于轴上点光束宽度，引起的相平面轴外部分比相

平面中心暗的现象；（这里的轴外和轴上点是指的无穷远点）

2) 线渐晕系数：轴上点成像光束宽度D，视场角为?的斜光束在子午截面内的

光线宽度为D?，那么D?和D之比就是线渐晕系数，用KD表示； 3) 面渐晕系数：轴外光束截面面积和轴上光束截面面积之比，用KS表示。 3. 入瞳和出瞳、出瞳距离和眼点距离

在没有渐晕的情况下，孔径光阑在系统物空间的像称为入瞳，在像空间的像称

为出瞳，分别限制入射光束孔径D和出射光束孔径D的大小。入瞳和出瞳对于光学系统成物像共轭关系。在没有渐晕情况下，轴外光束中心光线（主光线）必然通过孔径光阑中心。即物方入射光线中心光线通过入瞳中心，像方出射光线通过出瞳中心。

出瞳位置距离系统最后一面顶点的距离称为出瞳距离。用lz'表示，lz'决定出射

’

光束的位置。系统存在渐晕时，边缘市场成像光束中心光线不再通过入瞳中心，孔径光阑中心和出瞳中心，这是把边缘视场出射光束中心光线和光轴的交点称为眼点，眼点到系统最后一面的距离称为眼点距离，用L'z表示。

二、选择望远系统成像光束位置的基本原则

1. 首先根据系统光学特性（Df',f'）的要求，对轴上点边缘光线进行光

路计算，确定轴上点边缘光线在系统中每个光学元件或光阑上的口径，这

些轴向光束口径是为保证光学系统光学特性，系统中各光学元件所必须的最小口径。

2. 所说的确定光束成像位置，是指选择轴外点的成像光束的位置，成像光束

的位置不同，直接影响各光学零件的实际口径。在保证光学系统光学特性的条件下，能使系统中各光学零件的口径比较均匀的成像光束的位置，是最佳的成像光束的位置。一般情况下，使轴外光线中心光线，通过轴向光束口径最大的光学零件或光阑的中心。或者说，一般情况下，轴向光束口径最大的孔或者框作为孔径光阑。所以望远系统中，通常把孔径光阑选在物镜框上。

轴外点成像光束位置确定后，边缘视场的上下边缘光线，以确定各光学零件实际通光口径，通过计算成像光束中心光线，可以找到相应入瞳和出瞳

www.lishuoedu.com 以及眼点位置。

在实际望远系统中，成像光束限制的情况则比较复杂，主要情况包括： a) 有的有渐晕，有的没渐晕；

b) 有的在视场中心有限部分无渐晕，在此以外边缘视场就有渐晕； c) 有的虽有渐晕，中心光线和和光轴交点的位置却不变； d) 有的则随着渐晕改变，中心光线和光轴交点位置也在改变；这一部分，可以结合相关题目，渐晕在设计光学器件的时候是很重要的一个概念!

3. 光学系统没有渐晕时，孔径光阑既确定轴向光束口径，也确定轴外光束口

径。孔径光阑在系统物像空间的共轭像是入瞳和出瞳。轴外光束中心光线在物空间、像空间分别通过入瞳中心和出瞳中心，也就必须通过孔径光阑中心。

4. 如果中心视场没有渐晕，边缘视场有渐晕，一般按没有渐晕的那部分视场

来确定孔径光阑，入瞳和出瞳的位置，如果边缘视场位置和中心光线与光

轴交点位置离出瞳较远，需要计算出它的位置，即眼点距离L'z，L'z与lz'一起共同作为光学系统光学特性的指标。

三、显微镜中光束限制和远心光路

1. 一般观察显微镜中，显微镜物镜上的轴向光束口径最大，通常把孔径光阑选在物镜

框上。