
【医】 aperture of lens
glass; lens
【化】 lens
【医】 lens; phaco-; phako-
【医】 angular aperture; aperture of lens
透镜角孔径(Lens Angular Aperture)是光学系统中描述光线入射范围的核心参数,指光线通过透镜边缘时形成的最大圆锥角。其英文对应术语为“angular aperture”,在显微成像、摄影镜头等场景中直接影响光通量与分辨率。
从物理公式角度,角孔径(θ)与数值孔径(NA)的关系可表示为: $$ NA = n cdot sin{theta} $$ 其中n为介质折射率,θ为半角孔径。该公式表明,增大角孔径可提升系统光收集能力,但会缩短焦深,如《光学设计基础》(Principles of Optical Design)中所述。
工程应用中,高角孔径透镜常见于显微镜物镜(如油浸物镜NA达1.4)和低光环境摄影镜头。国际标准化组织ISO 9334:2022《光学系统参数定义》明确指出,角孔径的测量需在物方空间进行,以排除像差影响。实际设计中,角孔径与视场角存在制约关系,需通过非球面或复消色差技术平衡。
行业权威研究显示,现代半导体光刻机使用的极紫外(EUV)光学系统已将工作波长缩短至13.5nm,此时角孔径优化对实现5nm制程至关重要,相关技术细节可参考美国光学学会(OSA)年度报告。
透镜角孔径是光学系统中描述透镜通光能力的重要参数,其定义和特性可综合以下要点解释:
基本定义
角孔径(又称孔径角或镜口角)指透镜光轴上的物体点与物镜前透镜有效直径两端连线形成的夹角()。该角度反映了透镜收集光线的范围,角度越大,进入透镜的光通量越多。
计算公式与数值孔径的关系
数值孔径(NA)是角孔径的量化表达,其公式为:
$$
NA = n cdot sinalpha
$$
其中,( n )为介质折射率,( alpha )为孔径角的半数(即半角)。例如,若孔径角为( 2alpha ),则半角为( alpha )()。
影响因素
作用与意义
角孔径直接影响光学系统的两个核心性能:
应用场景
常见于显微镜、摄影镜头和光刻工艺中。例如,显微镜通过油浸物镜增大折射率,使数值孔径超过1,从而提升成像分辨率()。
如需进一步了解具体设备中的参数设计,可参考光学工程教材或专业文献。
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