由滨州眼镜技术学校讲解—什么是光阑

前面阐述了球面光学系统在近轴条件下和理想光学系统的成像原理，实际上，除了平面镜外，理想光学系统是不存在的—滨州眼镜技术学校老师讲解。为了实现理想光学系统的成像效果，对实际成像系统，只有将光束控制在近轴区域或限制成像范围,才能得到近似理想成像。可以限制成像光束粗细或者成像范围大小的通光孔称为光阑。可以作为光阑的器件有带孔的屏障、镶透镜的框架(比如眼镜架)，甚至是透镜的边缘都可以看作光阑。根据光阑的作用不同，可分为孔径光阑、视场光阑和消杂光光阑等。

（一）孔径光阑

孔径光阑是限制轴上物点成像光束孔径角的光阑，它决定了到达像平面上每一像点光能的多少。例如人眼的瞳孔和照相机中的光圈都属于孔径光阑。孔径光阑无论在光学系统前还是光学系统后都能起到最大限制光束的作用，如图2-30所示。孔径光阑放在光学系统前可以起到限制入射光束的作用，被孔径光阑所限制的入射光束边缘光线与光轴的夹角叫作入射孔径角，用4表示;孔径光阑放在光学系统后可以限制出射光束，被孔径光阑所限制的出射光束边缘光线与光轴的夹角叫作出射孔径角，用u表示。

孔径光阑可能位于光学系统前面，也可能位于光学系统的后面,还可能位于光学系统的中间。为了更直观地判断多个光闹的光学系统中哪个光阑是孔径光阑，我们引入光瞳的#概念。如图2-31所示，光阑222在此系统中起着限制成像光束的作用，即为孔径光闲，孔径光阑通过它前面所有光学系统所成的像P,PP2，称为入射光瞳，简称入瞳。入瞳是所有#光阑关于前方光学系统成像中对轴上物点张角最小的一个，因此入瞳的大小就决定了光学系统的物方孔径角u,同样，孔径光阑通过它后面的所有光学系统所成像p₁'p'p₂'称为出射光瞳，简称为出瞳，出瞳的大小决定了光学系统的像方孔径角u'。显然入瞳、孔径光阑和出瞳三者相互共轭。

当有多个光阑的光学系统中，简便确定孔径光阑的方法是：将光学系统中所有的光学元件的通光孔分别对其前面的光学系统成像，画各个通光孔所成的像的边缘与轴上物点的张角，张角最小的那个通光孔所成的像就是入射光瞳，入射光瞳所对应的通光孔就是孔径光阑。

（二）视场光阑

在光学系统中限制物体成像范围的光阑，称为视场光阑。视场光阑一般放置在物平面或者像平面上，有时也设置在系统成像过程中某个中间实像面上，这样的物或者像的大小直接受视场光阑口径大小的限制，口径之外的部分直接被挡住而不能成像，从而限制了成像的范围，如显微系统重的分划板和照相系统重的底片都是视场光阑。

（三）景深和焦深

此种光阑不限制光学系统中的成像光束，而只是限制一些来自非成像物体的杂散光，如光学系统中各光学表面和仪器内壁等反射和散射所产生的杂散光。这些杂散光进入光学系统参与成像，会使像面产生明亮背景，从而降低像的对比度，影响成像质量。