
【醫】 aperture of lens
glass; lens
【化】 lens
【醫】 lens; phaco-; phako-
【醫】 angular aperture; aperture of lens
透鏡角孔徑(Lens Angular Aperture)是光學系統中描述光線入射範圍的核心參數,指光線通過透鏡邊緣時形成的最大圓錐角。其英文對應術語為“angular aperture”,在顯微成像、攝影鏡頭等場景中直接影響光通量與分辨率。
從物理公式角度,角孔徑(θ)與數值孔徑(NA)的關系可表示為: $$ NA = n cdot sin{theta} $$ 其中n為介質折射率,θ為半角孔徑。該公式表明,增大角孔徑可提升系統光收集能力,但會縮短焦深,如《光學設計基礎》(Principles of Optical Design)中所述。
工程應用中,高角孔徑透鏡常見于顯微鏡物鏡(如油浸物鏡NA達1.4)和低光環境攝影鏡頭。國際标準化組織ISO 9334:2022《光學系統參數定義》明确指出,角孔徑的測量需在物方空間進行,以排除像差影響。實際設計中,角孔徑與視場角存在制約關系,需通過非球面或複消色差技術平衡。
行業權威研究顯示,現代半導體光刻機使用的極紫外(EUV)光學系統已将工作波長縮短至13.5nm,此時角孔徑優化對實現5nm制程至關重要,相關技術細節可參考美國光學學會(OSA)年度報告。
透鏡角孔徑是光學系統中描述透鏡通光能力的重要參數,其定義和特性可綜合以下要點解釋:
基本定義
角孔徑(又稱孔徑角或鏡口角)指透鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡有效直徑兩端連線形成的夾角()。該角度反映了透鏡收集光線的範圍,角度越大,進入透鏡的光通量越多。
計算公式與數值孔徑的關系
數值孔徑(NA)是角孔徑的量化表達,其公式為:
$$
NA = n cdot sinalpha
$$
其中,( n )為介質折射率,( alpha )為孔徑角的半數(即半角)。例如,若孔徑角為( 2alpha ),則半角為( alpha )()。
影響因素
作用與意義
角孔徑直接影響光學系統的兩個核心性能:
應用場景
常見于顯微鏡、攝影鏡頭和光刻工藝中。例如,顯微鏡通過油浸物鏡增大折射率,使數值孔徑超過1,從而提升成像分辨率()。
如需進一步了解具體設備中的參數設計,可參考光學工程教材或專業文獻。
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