一、概念
1、孔径光阑和视场光阑
1)孔径光阑:决定到达像的光能量大小的任何元件,限制入射光束的大小。
2)视场光阑:限制可以被系统成像的物的大小或角宽度的元件,限制了成像范围。
3)特点:孔径光阑控制从物点到共轭像点的光线的数目,视场光阑控制物点的个数。
2、入射光瞳和出射光瞳
1)入射光瞳:从物上一轴上点穿越孔径光阑之前的元件看到的孔径光阑的像。
2)出射光瞳:从像上一轴上点穿过中间插入的透镜看到的孔径光阑的像。
3)特点:实际进入光学系统的光锥由入射光瞳决定,而离开光学系统的光锥由出射光瞳决定。
3、主光线和边缘光线
1)主光线:过孔径光阑中心的光线。
2)边缘光线:过孔径光阑边缘的光线。
3)特点:任一个物点的主光线一定会过孔径光阑、入瞳、出瞳的中心,其边缘光线一定会过孔径光阑、入瞳、出瞳的边缘。
参考 《光学》第五版 Eugene Hecht
二、工程实现
1、如何寻找孔径光阑?
对一近轴光线进行追迹,记录光线在每一个元件上的高度y和有效孔径CA, CA/y最小的就是代表孔径光阑的元件。
2、如何寻找入瞳?
1) 计算入瞳位置
将孔径光阑的中心看作是一个物点,向左进行追迹,得到第一个透镜面光线的高度y以及出射角u, (y/tan(u))+△z可以计算出入瞳位置距第一个透镜面的距离(S0)。
2) 计算入瞳孔径
将孔径光阑边缘看作是一个物点,向左进行追迹,得到第一个透镜面的光线高度y以及出射角u,(y/tan(u))-△z可以计算出出射光线与光轴的交点距第一个透镜面的距离(S1),可得该轴上点距入瞳中心的距离S=S0+S1,入瞳孔径R=S*tan(u)
3、如何寻找出瞳?
1)计算出瞳位置
将孔径光阑的中心看作是一个物点,向右进行追迹,得到最后一个透镜面光线的高度y以及出射角u, (y/tan(u))+△z可以计算出出瞳位置距最后一个透镜面的距离(S0)。
2)计算出瞳孔径
将孔径光阑边缘看作是一个物点,向右进行追迹,得到最后一个透镜面的光线高度y以及出射角u, (y/tan(u))-△z可以计算出出射光线与光轴的交点距最后一个透镜面的距离(S1),可得该轴上点距出瞳中心的距离S=S0+S1,出瞳孔径R=S*tan(u)。
参考《Modern Optical Engineering》