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(huì)對(duì)離軸光線的處理有影響。
ex#-,;T Ci 'V 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。
$VjMd f }~Do0XUH 入瞳我們首先考慮光束路徑中不同位置的孔徑對(duì)孔徑角的影響。假設(shè)成像系統(tǒng)聚焦在某個(gè)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(duì)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。
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p(-EtxP 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(duì)于來自物面中其他點(diǎn)的光，它們的效果會(huì)有所不同。
人們通過構(gòu)造所謂的入瞳來解決這個(gè)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(zhǎng)，即可找到入瞳的邊緣——這會(huì)在第一甚至第二光學(xué)表面后成一個(gè)虛像。入瞳是從物方看到的孔徑的像。
L{GlDoFk qfdL * D 圖2:系統(tǒng)中間孔徑的入瞳。
GPizR|}h 利用入瞳，不僅可以確定最大孔徑角，還可以正確地描述對(duì)從物面中的其他點(diǎn)射出的光線的限制。
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對(duì)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(huì)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(shí)上，這三種孔徑對(duì)系統(tǒng)的光學(xué)性能也有不同的影響。
03A QB;. Ve qB/Q X 對(duì)于有限尺寸的單個(gè)薄透鏡并且沒有附加孔徑的情況下，入瞳即是透鏡的通光部分。對(duì)于多透鏡系統(tǒng)，入瞳可以位于
光學(xué)系統(tǒng)之前、之內(nèi)或之后。
mq}UUk@ r"7 PSJ 例如，對(duì)于任何攝影物鏡，可以基于
光學(xué)設(shè)計(jì)構(gòu)建入瞳的位置和直徑。存在多個(gè)光圈的情況下，則考慮對(duì)光線限制最強(qiáng)的光圈。然后可以指定入瞳
參數(shù)，而不是實(shí)際物理孔徑和其他光學(xué)元件的所有細(xì)節(jié)；僅用這些數(shù)據(jù)，就足以說明物方的光圈效果。
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