Óptica aplicada - imágenes espaciales de sistemas ópticos

De hecho, muchos sistemas ópticos visualizan objetos en el espacio en un plano similar, llamado imagen espacial en el plano, como un telescopio, un objetivo fotográfico, etc. Pertenece a esta categoría.

Los puntos en el espacio se distribuyen a distancias diferentes de la pupila de la luz incidente del sistema óptico. El principio de imagen de estos puntos es el mismo que el de los objetos planos.

Como se muestra en la figura 1, B1, B2, B3, B4 es un punto arbitrario en el espacio, el punto P es el centro de la pupila de la luz incidente, el punto P' es el centro de la pupila de la luz incidente, y A'B' es el plano de imagen, llamado la escena. El plano AB en el espacio del objeto que se conecta con el plano de la escena se denomina plano de alineación.

La línea recta de los puntos B1, B2, B3, B4 y el punto central P de la pupila de la luz incidente es la luz principal de estos puntos, respectivamente. Los puntos en el espacio de la imagen son B1”, “B2”, “B3”, “B4”. La luz principal que pasa a través de estos puntos se cruza con el plano A’b’ en los puntos B1’, B2’, B3’ y B4’ respectivamente.

Aparentemente, los dos puntos B2 y B3 ubicados en la misma luz principal B2P coinciden con sus puntos correspondientes B2 y B3 en el plano de la escena. Por lo tanto, los puntos B2 y B3 están conjugados con las proyecciones de los puntos B2’ y B3’ en la dirección de la luz principal en el plano de alineación.

Por lo tanto, la imagen del punto espacial en el plano se puede obtener de esta manera: el punto central de la luz incidente de la pupila P como el centro de la perspectiva, es decir, el punto P como el centro de la proyección, el punto espacial B1, B2, B3, B4 se proyecta en el plano casi recto a lo largo de la dirección de la luz principal. Entonces, los puntos conjugados B1', B2', B3' y B4' en el plano de la escena son imágenes planas de puntos espaciales.

Cuando la pupila de la luz tiene un cierto tamaño, el haz de luz emitido por el punto B1 que llena la pupila de la luz incidente se cruza con el plano cuasi recto como una mancha de difusión a'b', y la imagen conjugada en el plano de la escena también es una mancha de difusión ab, es una proyección espacial como el punto B1 en el plano de la escena.

Del mismo modo, todos los puntos espaciales fuera del plano de la escena pueden producir una mancha difusa en el plano de alineación y una imagen conjugada en el plano de la escena A’b’.

Como se puede ver en la Figura 1, el tamaño de ab o a 'b' está relacionado con el diámetro de la pupila de luz incidente. A medida que el diámetro de la pupila de la luz incidente disminuye, estos puntos de dispersión también disminuyen. Cuando el diámetro de la pupila de la luz incidente es pequeño hasta cierto punto, la mancha difusa ab se puede ver como un punto y su conjugación como αb’ también se puede ver como un punto.

Del mismo modo, para los puntos B2, B3 y B4 en el plano de la escena, las manchas de difusión también pueden considerarse puntos como B2', B3' y B4' debido a la disminución de la pupila de la luz incidente. Por lo tanto, se obtiene una imagen nítida en el plano de la escena A’b’ alineado con puntos espaciales fuera del plano.

Como se mencionó anteriormente, la imagen del punto espacial es equivalente a tomar el centro de la pupila de la luz incidente como el centro de la proyección y la luz principal como la línea de proyección, de modo que el punto espacial se proyecte en el plano de alineación y luego se proyecta en el plano de la escena.

O en un espacio como el, con el centro de la pupila como el centro de la proyección, cada punto espacial se proyecta a lo largo de la luz principal en el plano de la escena, o se puede formar una imagen plana del punto espacial.