[科普中国]-主光束

简介

主光束就是光纤由物的边缘出射，通过孔径光阑的中心最后到达像的边缘的光束，如下图所示，红色的光束就是主光束。1

如果没有护真光阑和像差，则把从一特定场点穿过入瞳中央，到达像面的光线称作主光束。注意到没有护真光阑和像差，则任何穿过入瞳中央的光线将穿过光阑和出瞳。

当考虑到护真光阑，则主光束的定义为只穿过光阑中央的光线。如果有光瞳像差（这是客观存在的）那么主光束可以穿过近轴入光瞳（如果不用准直）或光阑中央（用准直）但一般说来，不会二者同时存在。

ZEMAX从不用主光束来计算，主要的计算是参考主要的或中央光线。注意质心参数优于主光束。因为它在像面上受到的干扰小。

边缘光束在几何光学系统设计中，有两条最关键的光线：一条是主光束，来自物方最大或特定视场，经过光瞳中心。
另一条就是边缘光线，来自物方中心，经过光瞳最边缘。

相关光学系统光瞳光瞳，又叫孔径光阑的像，对通过光学系统的光束起限制作用的光学元件。它可以是光学元件（如透镜、反射镜等）本身的边框，也可以是另外设置的带圆孔的不透光屏。2

入瞳入瞳和出瞳相对应，把孔径光阑在物空间的共轭像称为“入瞳”，入瞳的位置和直径代表了入射光束的位置和口径。入瞳和出瞳对整个系统来说是物和像的关系。

出瞳出瞳，光学系统的孔径光阑在光学系统像空间所成的像称为系统的“出瞳”。出瞳的位置（由出瞳距离表示）和直径（由出瞳直径表示）代表了出射光束的位置和口径。

光阑光阑是光具组件中光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障，大小由透镜框和其他金属框决定。往往这样限制光束还不够， 还要在镜头中设置一些带孔的金属薄片来限制光束， 称为光阑。光阑的通光孔一般呈圆形， 其中心在透镜的中心轴上，镜头的金属框也是一种光阑。

孔径光阑光学系统中每个透镜都是透光孔，还有一些专门设置的光孔。光学系统中的光阑包括孔径光阑、视场光阑、渐晕光阑和消杂光光阑等。其中孔径光阑每个光学系统都有。

光学系统中能限制成像光束的开孔屏和各种成像元件(如透镜、棱镜等)的边框。无论何种成像光学仪器都有光阑，如图中所示的简单照相机中，镜头L的边框、光圈MM′和底片架的边框NN′都是该系统的光阑。光阑是光学系统中的一种重要光学元件，视其在光学系统中的不同作用，可分为孔径光阑和视场光阑。孔径光阑——光学系统中限制成像光束最甚的光阑。又称有效光阑，简称孔阑。3