? 当物体位置变化后，孔径光阑和视场光阑都可能发生变化
? 入射窗（入窗）：视场光阑被前面（左面）光组在物空间所成的像
? 出射窗（出窗）：视场光阑被后面（右面）光组在像空间所成的像
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入窗、视场光阑、出窗三者互相共轭
实际光学系统的视场光阑的位置往往与物面或像面重合
? 光学系统的渐晕的大小可以通过渐晕系数计算。入瞳面上轴外点通过系统的光束直径Dω与轴上点通过系统的光束直径D0之比称为线渐晕系数
KD?? ? ?
D?D0 （5-6）
一般来说，视场光阑不可能与孔径光阑重合。
当孔径光阑（入瞳）缩小时，每一物点成像光束的孔径角减小，像面照度降低，但成像范围不变。当视场光阑缩小时，成像范围减小，但能成像的所有物点的孔径角不变（没有渐晕时），即像面的照度不变
第四节 景深
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许多光学系统如望远物镜、摄影物镜等是把空间的物点成像在一个像平面上，称为平面上的空间像 空间中的物点分布在距光学系统入瞳不同的位置上，这些点的成像与平面物体的成像不同 平面A经系统后的共轭平面为A’，称为“景象平面”，相应的平面A称为对准平面
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物空间中B1和B2点位于平面A以外，它们经系统后的像B1’和B2’也必位于A’面之外 得到的是B1’和B2’在景象平面的投影像（弥散斑 ）
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任何光能接收器，如眼睛、感光乳剂、光电元件等都不可能接收到真正的几何点像
当弥散斑z1’、z2’足够小，小于接收器的最小分辨角，那么z1’、z2’看上去就好像2个点像，没有不清晰的感觉。
因此，一个光学系统是能对空间物体成清晰的平面象的
能在景象平面上获得清晰像的沿光轴方向的物方空间的深度称为“景深” 显然，景深的大小取决于弥散斑的大小以及光能接收器的性能
对于摄影物镜，入瞳直径越小、焦距越小、对准平面越远、人眼的分辨本领越低，则景深越大
第五节 习题
5-1 已知照相物镜焦距f ’=50mm，相对孔径D/f ’=1/2.8，底片24×36mm2，求照相物镜的最大入瞳直径和最大视场角。
参考答案：D=17.86mm；2ω=46.8°
5-7 制版用的照相物镜，为保证成像质量，物方视场角和像方视场角都控制在15°以内，底片直径为200mm。现要拍摄直径为2000mm的物面，试求该照相机的焦距为多少？假设物镜为薄透镜，物距和像距分别为多少？
参考答案：f ’=690.9mm，l=-7600m，l ’=760mm
第八章 典型光学系统
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通常把光学系统分为10个大类： （1）望远镜系统 （2）显微镜系统 （3）摄影系统 （4）投影系统 （5）计量光学系统 （6）测绘光学系统 （7）物理光学系统 （8）光谱系统 （9）激光光学系统
（10）特殊光学系统（光电系统、光纤系统等）
第一节 眼睛的光学成像特性
1.眼睛的结构
生理学上把眼睛看作一个器官
眼睛包括角膜、水晶体、视网膜等部分
人眼的光学构造：
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角膜：由角质构成的透明的球面薄膜，厚度为0.55mm，折射率为1.3771；
前室：角膜后的空间，充满折射率为1.3774的水状液体；
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虹彩：位于前室后，中间有一圆孔，称为瞳孔，它限制了进入人眼的光束口径，可随景物的亮暗随时进行大小调节；
水晶体：由多层薄膜组成的双凸透镜，中间硬外层软，各层折射率不同，中心为1.42，最外层为1.373，自然状态下其前表面半径为10.2mm，后表面半径为6mm，水晶体周围肌肉的紧张和松驰可改变前表面的曲率半径，从而改变水晶体焦距；
2.眼睛的视觉特性
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应用光学把眼睛看作一个光学系统
人眼对不同波长的光的敏感度不同，就形成了 视觉函数
人眼灵敏峰值波长在555nm（黄绿光）
3.眼睛的调节和适应
1．调节
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眼睛成像系统对任意距离的物体自动调焦的过程称为眼睛的调节
眼睛所能看清的最远的点称为“远点”，远点距用lr表示，正常眼lr = ∞
眼睛所能看清的最近的点称为“近点”，近点距用lp表示，正常眼的近点距随年龄而变化 眼睛的调节能力用“视度”来表示，远点视度用R表示，近点视度用P表示：
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11R???????P?lrlp（8-2）
视度的单位是“屈光度”，屈光度（D）等于以米为单位的距离的倒数，即1D=1m-1 如某人的近点为-0.5m，则用视度表示为 P=1/(-0.5)=-2D
眼睛的调节能力
A?R?P（8-3）
在正常照明条件下，眼睛观察近物最适宜的距离为-250mm，称为“明视距离” 在明视距离下观察物体，眼睛能长时间工作而不疲劳
年龄超过45岁后，眼睛的近点远于明视距离，这时称为老年性远视眼即老花眼 眼睛能在不同亮暗条件下观察物体，这种能力称为“适应”
眼睛瞳孔在外界光强变化时能自动改变孔径，白天瞳孔为2mm左右，夜晚为8mm左右 当光线较暗时，杆状细胞取代锥状细胞感光，进一步提高灵敏度
从暗处到亮处称为亮适应，适应较快；从亮处到暗处称为暗适应，需较长时间
2．适应
4. 眼睛的缺陷与矫正
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正常眼的远点在无限远处，即眼睛光学系统的像方焦点位于视网膜上 对于非正常眼来说，其远点位置发生变化
若远点位于眼前有限远处（lr <0），只能清晰接收发散光束，眼睛的像方焦点位于视网膜之前，称为近视眼
为了使近视眼的人能看清无限远点，须在近视眼前放置一负透镜，负透镜的像方焦点F ’与远点重合 f ’= lr
即负透镜的折光度与眼睛的视度相等
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φ = R
折光度的单位为屈光度（D）
同理，若远点位于眼后有限远处（lr >0），只能清晰接收会聚光束，眼睛的像方焦点位于视网膜之后，称为远视眼。远视眼的校正用正透镜
? 若眼睛水晶体的折光能力不对称，则使细光束位于两个互相垂直的主截面的光线不交于一点，即两个主截面的远点距不相同，视度R1≠R2，称为散光，校正散光用圆柱面透镜
第五节 眼睛的分辨率
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眼睛能分辨开两个相邻物点的能力称为眼睛的分辨率 一般认为，在良好照明条件下，眼睛的极限分辨角为1'
若要长时间观察，且眼睛不太疲劳，极限分辨角取2'或更大些比较适合
在很多测量工作中，常常用某种标志对目标进行对准或重合，如用一条直线与另一条直线重合，这种重合或对准的过程称为瞄准
眼睛的分辨率是眼睛的重要光学特性，也是设计目视光学仪器的重要依据之一； 眼睛分辨率：将眼睛刚能分辨的两物点在网膜上成的两像点间的距离称为
眼的分辨率与网膜上神经细胞大小有关。要使两像点能被分辨，它们间距离至少要大于两个神经细胞的直径。
黄斑上视神经细胞直径约为0.001~0.003mm，所以一般取0.006mm为人眼的分辨率。 另外一个最常用的描述人眼分辨能力的是0.006mm对人眼的物空间张角
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y`?ftg?y`??0.006?f?tg?min??min??0.006f一般人眼在自然状态下物方焦距为f??16.68mm，代入上式：?0.006?min??206000''?60''?16.68 ? ?
人眼的瞄准精度与分辨率是两个不同的概念，但互相有关联
瞄准精度随所选的瞄准标志而异，最高精度可达人眼分辨率的1/5~1/10
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前面讨论的是人眼对两物点的分辨率。如果被观察的对象是两条直线，分辨率可以提高到10’’，其原因见图。
因此，一些测量仪器中都采用如图所示的对准方式，来提高测量精度。
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