应用光学.光学系统的空间图像

事实上，许多光学系统将空间中的物体成像在像平面上，称为平面上的空间图像，如望远镜物镜、摄影物镜等，都属于这一类。

空间中的物点分布在距离光学系统的入射光瞳不同的距离处。这些点的成像原理与平面物体的成像原理相同。

如图1所示，B1、B2、B3、B4是空间中的任何点，点P是入射光瞳的中心，点P'是出射光瞳的中央，A'B'是图像平面，称为场景平面。与对象空间中的场景平面共轭的平面AB称为对齐平面。

点B1、B2、B3、B4的线和入射光瞳的中心点P分别是这些点的主光线。这些点在图像空间中的共轭点分别为B1“、B2”、B3“、B4”。穿过这些点的主光线分别在点B1’、B2’、B3’、B4’与场景平面A’B’相交。

显然，位于同一主光线B2P上的两个点B2和B3与场景平面中的对应点B2’和B3’重合。因此，点B2和B3与点B2’和B3’在对准平面中主光线方向上的投影共轭。

因此，平面上的空间点的图像可以如下获得：以入射光瞳P的中心点为透视中心，即以点P为投影中心，沿着主光线的方向将空间点B1、B2、B3、B4投影到对准平面。那么场景平面上投影点的共轭点B1’、B2’、B3’、B4’就是空间点的平面图像。

当光瞳具有一定的尺寸时，点B1发射的充满入射光瞳的光束与对准平面相交，作为散射点a'b'，场景平面上的共轭图像也是散射点ab，这是空间图像点B1“在场景平面上投影。

类似地，位于场景平面外的所有空间点都可以在对准平面上生成色散点，并且也可以在场景平面A’b’上获得共轭图像。

从图1中可以看出，ab或“b”的大小与入射瞳孔的直径有关。随着入射光瞳直径的减小，这些散射斑也减小。当入射光瞳的直径小到一定程度时，散射斑ab可以被视为一个点，其共轭像αb'也可以被视为一个点。

类似地，对于场景平面上的点B2、B3和B4，由于入射光瞳的减少，散射点也可以被认为是点图像B2’、B3’和B4’。因此，可以在场景平面A’B’上获得对准平面外的空间点的清晰图像。

如上所述，物体空间点的成像相当于以入射光瞳的中心为投影中心，以主光为投影线，从而将空间点投影在对准平面上，然后在场景平面上进行成像。

或者在图像空间中，以出射光瞳的中心为投影中心，将每个空间像点沿着主光投影在场景平面上，或者可以形成空间物点的平面图像。