Через оптическую систему проходят не все лучи, которые исходят от предмета. Ограничение размера пучков лучей - результат совместного действия всех имеющихся в оптической системе диафрагм. Однако можно выделить одну (наименьшую) диафрагму, и считать, что остальные не ограничивают ход лучей. Такая диафрагма называется апертурной.
Апертурная диафрагма - это диафрагма, которая ограничивает размер осевого пучка, то есть пучка, идущего из осевой точки предмета (рис. 3.2).
Изображение апертурной диафрагмы в пространстве предметов, сформированное предшествующей частью оптической системы в обратном ходе лучей, называется входным зрачком оптической системы.
Выходной зрачок - это изображение апертурной диафрагмы в пространстве изображений, сформированное последующей частью оптической системы в прямом ходе лучей.
Чтобы определить, какая из диафрагм оптической системы является апертурной, надо найти изображение всех диафрагм в пространстве предметов в обратном ходе лучей. Апертурная диафрагма - это диафрагма, изображение которой видно под наименьшим углом из осевой точки предмета. Если предмет находится на бесконечности, то апертурная диафрагма - это диафрагма, изображение которой имеет наименьшие линейные размеры.
Апертура определяет размер пучка лучей, входящего или выходящего из оптической системы. Передняя (задняя) апертура - это размер входного (выходного) зрачка. Числовая апертура - это произведение размера зрачка на показатель преломления (рис. 3.3).
Еще одной важной характеристикой оптической системы является положение входного (выходного) зрачка. Так как изображение чаще всего воспринимается или последующей оптической системой, или глазом, необходимо, чтобы выходной зрачок оптической системы совпадал с входным зрачком прибора или глаза по положению и размерам.
Для удаленного предмета или изображения входной (выходной) зрачок находится близко к оптической системе, поэтому положение зрачка ( или ) измеряется относительно оптической системы в обратных миллиметрах, то есть в килодиоптриях.
Для близкого предмета или изображения имеет значение положение зрачка относительно предмета или изображения, кроме того, расстояния от зрачка до прибора могут быть бесконечно велики (при телецентрическом ходе лучей), поэтому положение зрачка ( или ) измеряется в миллиметрах от предмета (изображения).
В системах, формирующих изображение дальнего типа, приемником изображения, как правило, является глаз. Для систем, работающих с глазом, выходной зрачок должен быть по размеру и положению согласован со зрачком глаза. При высокой освещенности объекта (в лабораторных приборах) диаметр зрачка глаза можно принять за равный 2 мм. Для приборов, работающих в условиях недостаточной освещенности, диаметр зрачка глаза считают равным 4 - 6 мм.