光學(xué)成像系統(tǒng)可以包含各種限制
光線通過的光學(xué)孔徑。然而,并非所有這些孔都與系統(tǒng)的光學(xué)性能相關(guān)。此外,孔徑的效果也受其他光學(xué)元件來影響。此外,限制孔徑角的孔徑,其位置也會對離軸光線的處理有影響。
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pS`M 為了考慮所有這些方面,在幾何光學(xué)中發(fā)展了入瞳和出瞳的抽象概念,用于描述從系統(tǒng)外部看到的光學(xué)孔徑的效果。
GXX+}=b7qO 6EJVD!#[K 入瞳我們首先考慮光束路徑中不同位置的孔徑對孔徑角的影響。假設(shè)成像系統(tǒng)聚焦在某個像面上,并且光線從物面的中心出射。圖1展示出了在不同位置的不同直徑的孔徑可以導(dǎo)致相同的孔徑角限制。然而,重要的是,對于從物面中的不同(離軸)位置發(fā)出的光線,它們的效果是不同的。因此,僅知道最大孔徑角是不夠的。
61_f3S(u xx8U$,Ng w([$@1] 圖1:成像系統(tǒng)可以被不同位置A1、A2和A3處的光圈限制到相同的孔徑角。然而,對于來自物面中其他點的光,它們的效果會有所不同。
[@"wd_f{l 人們通過構(gòu)造所謂的入瞳來解決這個問題,入瞳具有確定的直徑和軸向位置。在圖2中是相同的系統(tǒng),但僅包含中間孔徑(A2,現(xiàn)在稱為A)。該孔徑向左成像,即僅考慮其左側(cè)的光學(xué)元件。物方的光線反向延長,即可找到入瞳的邊緣——這會在第一甚至第二光學(xué)表面后成一個虛像。入瞳是從物方看到的孔徑的像。
>UHa u&]vd / 圖2:系統(tǒng)中間孔徑的入瞳。
$%2H6Eg0 利用入瞳,不僅可以確定最大孔徑角,還可以正確地描述對從物面中的其他點射出的光線的限制。
"T6# SH8/0g? 對于其他光學(xué)元件前面的孔徑,例如圖1中的A1,假設(shè)
透鏡足夠大,不會帶來限制,則入瞳與該物理孔徑完全相同。如結(jié)構(gòu)為圖1中的孔徑A3,將再次導(dǎo)致不同的入瞳結(jié)果。事實上,這三種孔徑對系統(tǒng)的光學(xué)性能也有不同的影響。
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