成像系统中的光阑如何设置？

成像系统的种类很多，如普通摄影镜头，望远系统、显微系统、投影系统（幻灯、电影放映机、放大机等）它们的光阑位置并不相同，下边仅以几个实例略加说明。

1.普通摄影镜头中瞳和位置如何？

图2-66所示的是六片四组亚对称的、比较高级的双高斯型摄影镜头的光学系统示意图，在中心附近特加一个光圈D₀D₀，在像面上特加一个

底片框AB。这个系统中有：1、2、3、4四个镜组的边框，外加特设两个光阑计六个通光孔（光阑），其中在限制轴上点孔径大小中起决定作用的是D₀D₀，所以它就是有效光阑。限制视场大小起决定性作用的是AB，所以它叫视场光阑。其它光阑对光束的限制程度不同，都不起决定性作用。

一般通过改变光圈孔径大小来控制通过镜头的光能量。D₀D₀通过它前面的镜组1和2在物空间的虚像DD便是入瞳；通过它后面的镜组3和4在像空间成的虚像D′D′便是出瞳。通过入瞳和出瞳中心的光线就分别是物方主光线和像方主光线（在镜组中的部分用虚线表示）。

视场光阑AB，它后边没有镜组，所以它本身又兼为出射窗。因为入射窗跟出射窗对整个光学系统是共轭的，所以入射窗必位于物平面上。

2.望远系统中的瞳和窗的位置如何？

①什么叫望远系统？

望远系统是两个光组的结构如图2-67(a)所示，其光学间隔为零，F＇₁和F₂重合，因此跟主光轴平行的入射光束，径系统折射后的出射光束仍
然跟主光轴平行；跟主光轴成一定角度的斜平行光束，经过系统折射后出射光束也仍然是斜平行光束（但两者跟主光轴的夹角不同）。这时这个望远系统作为一个联合光具组是没有焦点的，故又叫做无焦系统。望远镜就是无焦系统，天文望远镜其物镜和目镜的光学间隔为零；当用在观看有限远物体时，如大地测量观测用的望远镜或观剧望远镜等，这两系统的光学间隔虽不为零，却也很小，可作为一般研究，仍然可以把它们当成是无焦系统或望远系统。

②望远系统的瞳和窗位置如何？

图2-67(b)所示就是望远镜的瞳和窗的示意图。为简单起见把物镜与目镜都看作是薄透镜。物镜的边缘就是孔径光阑兼入射光瞳，物镜的光心就是入瞳中心；孔径光阑对目镜的共轭就是出射光瞳，出射光瞳位于目镜的后边（后焦点附近），离最后一个折射面不远的地方，通常是目镜镜筒的终端。望远镜的视场光阑D₀D₀就放在中间像的位置，也就是F＇₁（或F₂）的位置。因为被望远镜观测的物体在无限远处，经物镜成的像叫中间像，它就位于物镜的后焦平面（也就是目镜的前焦平面）上。D₀D₀对物镜的共轭就是入射窗，入射窗DD必然跟无限远的物平面重合；D₀D₀对目镜的共轭D＇D＇必然跟无限远处的像平面重合。出射窗边缘对出瞳中心的张角ω就是视场角。

如果将用望远镜观测到的景物拍摄下来，那就是望远镜摄影。

3.显微系统的瞳和窗位置如何？

①什么叫显微系统？

显微镜的光学系统就是显微系统。它跟望远系统的相同之处是：都是由物镜和目镜两个光组构成的联合光具组。不同之处是：(a)被观测对象远近和大小不同，望远镜观测的是远而大的物体；显微镜观测的则是旁轴小物。(b)物镜和目镜的光学间隔不同，望远镜的光学间隔为零；显微镜的光学间隔不为零。（c）物镜的焦距大小不同，望远物镜是长焦距的；显微物镜是短焦的。（d）两者成像的大小不同，望远镜成的像是横向放大率小于1的像，但视角放大率却大于1，也就是说望远镜放大的是视角，看起来物体虽没被放大但却被拉近了；显微镜观测到的是横向放大率大于1的像。以上是主要的不同点。图2-68所示就是显微系统光路示意图。

物镜和目镜的间隔比它们各自的焦距大的多。被观测物体QP放在物镜物方焦点外侧附近，它经物镜成放大实像Q′P′于目镜物方焦点内则附近，再经目镜成放大的虚像Q′P′于明视距离以外。显微摄影，调节光学间隔大小使中间像Q′P′位于目镜的物方焦点外侧附近，Q′P′通过目镜再次成放大实像Q″P″，在Q″P″处放胶片就可以进行拍摄。

②显微系统的瞳和窗位置如何？

对于低倍显微镜，物镜的边缘就是孔经光阑兼入射光瞳；比较复杂的显微物镜，孔经光阑常设在它的后面，且靠近或者就在它的像方焦平面上，因此入瞳趋于无限远。无论哪种显微镜都跟望远镜一样：物镜（或孔径光阑）到目镜的距离都比目镜的焦距大得多，所以整个仪器的出瞳（孔经光阑对目镜成的像）都近似地在目镜的像方焦面附近。无论对于
哪种目镜，它都在最后一个折射面之后不远的地方。通常都在目镜镜筒终端，眼睛观测之处。

显微镜（无论是低倍或高倍）的视场光阑跟望远镜的视场光阑位置相同——中间像的位置。因此视场光阑对物镜的共轭像的位置就是入射窗的位置，必然在物平面上；视场光阑对目镜的共轭像必定在最后的像面处，也就是出射窗所在之所。

4.投影系统的瞳和窗位置如何？

①什么叫投影系统？

投影仪器就是投影系统。电影机、幻灯机、印相放大机及绘图用的投影仪等都属投影仪器。它的主要部分是一个会聚的投影镜头，将画片（或电影胶片，要放大的底片，幻灯片等）放大成实像于屏幕上（或放大相纸上）。通常镜头到像平面（幕式放大相纸）的距离即像距s′比镜头的焦距大得多（s′≥f），所以画片（物）总在焦距附近即s≈f。跟普通摄影刚好相反，普通摄影时是物距比焦距大得多，像距近似等于焦距。

投影仪器主要构造除成像镜头外，还有聚光系统，它的安排原则应有利于幕上得到尽可能强的均匀照明。通常聚光器有两种类型。(a)适用于画片面和较小的情况，这时聚光镜将光源的像成在画片上或它的附近。(b)适用于画片面积较大的情况，这时聚光镜将光源的像成在投射镜头上。图2-69所示的聚光器是属(b)的情况。

图中D为光源，为简单画出一点，光源通常是电弧或功率：很大的白炽灯泡；M是由两个平凸透镜组成的聚光器；L是照相（或叫投影物镜，它把被照明的画片AB成像在幕上（A′B′）。从聚光器出来的光束会聚于照相物镜的入瞳的中心O，光束对画片框的张角ω决定了屏幕上的成像范围。

②投影仪器的瞳与窗的位置如何？

投影器的镜头是对称型结构，把孔径光阑设在镜中间，也就是镜头的边框就作为孔径光阑。此种情况下，孔径光阑、入瞳、出瞳是三位一体的。把AB的片夹就作为视场光阑，这时它又是入射窗，它对镜头的共轭——出射窗就位于银幕（或照相放大纸上）。