遠心鏡頭中的光闌

定義及分類

通常在光學系統(tǒng)中，總會發(fā)現(xiàn)一個圓孔的金屬件，這些圓孔合理地限制了成像光線的光束寬度和視野范圍，這類光學零件稱為光闌。光闌主要分為兩類：限制進入光學系統(tǒng)的成像光束寬度的光闌稱為孔徑光闌；限制光學系統(tǒng)成像視野范圍的，常安置在物平面或像平面的光闌稱為視場光闌。另外，除此之外還有一些用于優(yōu)化成像的特殊光闌：消雜光光闌及漸暈光闌，作用是消除漸暈現(xiàn)象及消除雜散光。

作用一

首先孔徑光闌的作用是限制光束口徑，由于光學系統(tǒng)不可能對某一點或物發(fā)出的光都可以在鏡頭中完善成像，所以需要孔徑光闌控制光束寬度，但參與成像的光束寬度過小，又會使系統(tǒng)分辨物體細節(jié)的能力與成像亮度直接下降，所以選取一個合適的孔徑光闌的大小影響一個鏡頭的好壞。值得注意的是，此時是對某一個物體成像。當物體位置發(fā)生改變，孔徑光闌的限制作用也會發(fā)生變化，或失去限制作用。

此外，隨著孔徑光闌位置的不同，軸外發(fā)出的光束，進入系統(tǒng)參與成像的光束也不同。如圖1所示，當光闌在A、B、C三個不同位置時，成像所進入系統(tǒng)的光線是方向和寬度不同的。

作用二

孔徑光闌在光學系統(tǒng)中的另一個作用，就是關于出瞳和入瞳。光闌經(jīng)其前面的光學系統(tǒng)所成的像稱為入射光瞳，光闌經(jīng)其后面的光學系統(tǒng)所成的像稱為出射光瞳。很顯然，孔徑光闌，出瞳，入瞳為物像關系。如圖2所示，光闌經(jīng)過透鏡成像，反向延長得到的像即為光瞳。

出入瞳在不同類型光學系統(tǒng)中，安放原則是不同的。比如在多個光學系統(tǒng)銜接時，有一個重要原則：前一個光學系統(tǒng)的出瞳與后一個光學系統(tǒng)的入瞳重合。如，在目視光學儀器中，出瞳位置必須在系統(tǒng)以外的一個地方，以便與人眼入瞳重合。再比如回到遠心鏡頭中，遠心鏡頭的成像原理就是利用設定孔徑光闌位置與前或后鏡組的焦平面重合，這樣使其經(jīng)前或后光學系統(tǒng)所成像的光闌位于無窮遠的位置，這時，物體進入光學系統(tǒng)成像時，就要經(jīng)過無窮遠點的入瞳，實現(xiàn)了如圖3所示的遠心光路圖。

控制成像視野的光闌稱為視場光闌。視場光闌通過前光學系統(tǒng)所成的像稱為入射窗，經(jīng)后光學系統(tǒng)所城的像稱為出射窗。視場光闌的作用和影響力要遠小于孔徑光闌。