远心镜头中的光阑

远心镜头中的光阑

定义及分类

通常在光学系统中，总会发现一个圆孔的金属件，这些圆孔合理地限制了成像光线的光束宽度和视野范围，这类光学零件称为光阑。光阑主要分为两类：限制进入光学系统的成像光束宽度的光阑称为孔径光阑；限制光学系统成像视野范围的，常安置在物平面或像平面的光阑称为视场光阑。另外，除此之外还有一些用于优化成像的特殊光阑：消杂光光阑及渐晕光阑，作用是消除渐晕现象及消除杂散光。

作用一

首先孔径光阑的作用是限制光束口径，由于光学系统不可能对某一点或物发出的光都可以在镜头中完善成像，所以需要孔径光阑控制光束宽度，但参与成像的光束宽度过小，又会使系统分辨物体细节的能力与成像亮度直接下降，所以选取一个合适的孔径光阑的大小影响一个镜头的好坏。值得注意的是，此时是对某一个物体成像。当物体位置发生改变，孔径光阑的限制作用也会发生变化，或失去限制作用。

此外，随着孔径光阑位置的不同，轴外发出的光束，进入系统参与成像的光束也不同。如图1所示，当光阑在A、B、C三个不同位置时，成像所进入系统的光线是方向和宽度不同的。

作用二

孔径光阑在光学系统中的另一个作用，就是关于出瞳和入瞳。光阑经其前面的光学系统所成的像称为入射光瞳，光阑经其后面的光学系统所成的像称为出射光瞳。很显然，孔径光阑，出瞳，入瞳为物像关系。如图2所示，光阑经过透镜成像，反向延长得到的像即为光瞳。

出入瞳在不同类型光学系统中，安放原则是不同的。比如在多个光学系统衔接时，有一个重要原则：前一个光学系统的出瞳与后一个光学系统的入瞳重合。如，在目视光学仪器中，出瞳位置必须在系统以外的一个地方，以便与人眼入瞳重合。再比如回到远心镜头中，远心镜头的成像原理就是利用设定孔径光阑位置与前或后镜组的焦平面重合，这样使其经前或后光学系统所成像的光阑位于无穷远的位置，这时，物体进入光学系统成像时，就要经过无穷远点的入瞳，实现了如图3所示的远心光路图。

控制成像视野的光阑称为视场光阑。视场光阑通过前光学系统所成的像称为入射窗，经后光学系统所城的像称为出射窗。视场光阑的作用和影响力要远小于孔径光阑。