Pupille verlassen

Die Bildseite der Linse einer SLR -Kamera; Der Austrittpupille ist der Lichtbereich in der Mitte der Linse.

Im Optik, das Pupille verlassen ist virtuell Öffnung in einem optischen System. Nur Strahlen Welche durch diese virtuelle Blende passieren kann, kann das System verlassen. Der Ausgangspupille ist der Bild des Blende stoppen in der Optik, die ihnen folgen. In einem Teleskop oder VerbindungsmikroskopDieses Bild ist das Bild der Zielsetzung Elemente (n), wie von der erzeugt Okular. Die Größe und Form dieser Scheibe ist entscheidend für die Leistung des Instruments, da das Auge des Beobachters nur dann Licht sehen kann, wenn sie durch diese winzige Blende verläuft. Der Begriff Pupille verlassen wird manchmal auch verwendet, um sich auf die zu beziehen Durchmesser der virtuellen Blende. Ältere Literatur zur Optik bezieht sich manchmal auf den Ausgangschüler als die Ramsden Disc, benannt nach englischer Instrumentenmacher Jesse Ramsden.

Visuelle Instrumente

Die Blende dieses Systems ist der Rand der objektiven Linse. Der Ausgangspupille ist ein Bild davon.

Um ein optisches Instrument zu verwenden, die Eingangspupille des Betrachters Auge Muss mit dem Ausgangschüler des Instruments ausgerichtet sein und von ähnlicher Größe sein. Dies passt das optische System richtig für das Auge und vermeidet es Vignettierung. (Der Eingangspupille des Auges ist das Bild der anatomischer Schüler wie durch die gesehen Hornhaut.) Die Position des Ausgangspupille bestimmt somit die Augenlinderung eines Okulars. Gutes Okular Designs produzieren einen Ausgangsmesser -Pupille mit dem scheinbaren Pupillendurchmesser des Auges und befinden sich etwa 20 mm von der letzten Oberfläche des Okulars entfernt, um den Komfort des Betrachters zu erreichen. Wenn die Scheibe größer als die Pupille des Auges ist, geht das Licht verloren, anstatt das Auge zu betreten. Wenn die Scheibe zu nahe an der letzten Oberfläche des Okulars ist, muss das Auge für die Betrachtung unangenehm nah sein. Wenn der Beobachter zu weit entfernt ist, hat er Schwierigkeiten, die Ausrichtung des Auges mit der Scheibe aufrechtzuerhalten.

Durchschnittliches menschliches Auge
Pupillendurchmesser vs. Alter
Das Alter
(Jahre)		 Tag
(mm)		 Nacht
(mm)
20 4.7 8
30 4.3 7
40 3.9 6
50 3.5 5
60 3.1 4.1
70 2.7 3.2
80 2.3 2.5

Da die Pupille des Auges mit den Betrachtungsbedingungen im Durchmesser variiert, hängt der ideale Austrittspupillendurchmesser von der Anwendung ab.[1] Ein astronomisches Teleskop benötigt eine große Pupille, da es für die Betrachtung schwacher Objekte nachts verwendet werden soll, während ein Mikroskop ein viel kleineres Pupille benötigt, da das Objekt hell beleuchtet wird. Ein Satz von 7 × 50 Fernglas Hat einen Ausgangspupille etwas mehr als 7,14 mm, was der durchschnittlichen Pupillengröße eines jugendlichen, dunkel angepassten menschlichen Auges unter Umständen ohne fremdes Licht entspricht. Das aufstrebende Licht am Okular erfüllt dann die Pupille des Auges, was bedeutet, dass kein Verlust von Helligkeit Nachts aufgrund der Verwendung solcher Ferngläser (unter der Annahme perfekt Übertragung). Bei Tageslicht wird über die Hälfte des Lichts von den Iris blockiert, wenn die Pupille des Auges nur einen Durchmesser von 4 mm hat und die nicht erreicht Retina. Der Lichtverlust am Tag ist jedoch im Allgemeinen kein Problem, da es zunächst so viel Licht gibt. Im Gegensatz dazu haben 8 × 30 -Ferngläser, die häufig mit Schwerpunkt auf ihrer Kompaktheit verkauft werden, einen Ausgangspupille von nur 3,75 mm. Das reicht aus, um eine typische Pupille am Tag der Augen zu füllen, wodurch diese Ferngläser besser für den Tag als Nachtgebrauch geeignet sind. Die maximale Pupillengröße eines menschlichen Auges beträgt typischerweise 5 bis 9 mm für Personen unter 25 Jahren und nimmt mit dem Alter langsam ab, wie als ungefähre Leitfaden in der folgenden Tabelle gezeigt.[2][3][4][5]

Die optimale Entlastungsentfernung variiert auch mit der Anwendung. Zum Beispiel a Zielfernrohr Benötigt eine sehr lange Augenabnahme, um zu verhindern, dass der Rückstoß den Beobachter trifft.[1]

Der Ausgangspupille kann sich visualisieren lassen, indem das Instrument auf ein helles, unscheinbares Feld fokussiert und eine weiße Karte bis zum Okular hält. Dies projiziert eine Scheibe des Lichts auf die Karte. Indem die Karte näher an das Okular entfernt oder weiter vom Okular entfernt ist, wird die Lichtscheibe minimiert, wenn sich die Karte am Ausgangspupille befindet, und die helle Scheibe zeigt dann den Durchmesser des Schülers. Eine klare Flüssigkeitsflüssigkeit kann auch verwendet werden, um die Lichtstrahlen zu visualisieren, die als Sanduhrform auftreten, die konvergieren und divergieren, wenn sie aus dem Okular verlassen, wobei der kleinste Querschnitt (die Taille der Sanduhrform), die den Ausgangpuppen darstellt.

Teleskope

Der kleine Ausgangspupille eines 25 × 30 -Teleskops und große Ausgangspupillen von 9 × 63 Ferngläser, die für die Verwendung bei schwachem Licht geeignet sind

Für ein Teleskop kann der Durchmesser der Ausgangspupille berechnet werden, indem die Teile des Brennweite des Okulares durch die Fokusverhältnis (fnum) des Teleskops. In allen bis auf die billigsten Teleskope sind die Augenmerkmale austauschbar, und aus diesem Grund wird die Vergrößerung nicht über den Umfang geschrieben, da sie sich mit verschiedenen Augenmärkten ändern wird. Stattdessen ist das F-Number F = l/d des Teleskops typischerweise auf dem Zielfernrohr geschrieben, sowie der Zieldurchmesser d und die Brennweite L. Die einzelnen Augenmerkmale haben auch ihre Brennweiten auf sie geschrieben.

Der Austrittpupille erscheint als weiße Scheibe auf der Augenweißlinse dieser 8 × 30 -Ferngläser. Sein Durchmesser beträgt 30 ÷ 8 = 3,75 mm.

Im Falle von Ferngläser werden jedoch die beiden Augenmärkte normalerweise dauerhaft angebracht, und der Vergrößerungs- und objektive Durchmesser (in mm) wird typischerweise auf das Fernglas in der Form geschrieben, z. B. 7 × 50. In diesem Fall kann der Ausgangspupille leicht als Durchmesser des Objektivlinse geteilt durch die Vergrößerung. Die beiden Formeln sind natürlich äquivalent und es ist einfach eine Frage, welche Informationen man beginnt, welche Formel verwendet werden soll.

Fotografie

Der Abstand des Ausgangspupille von der Sensorebene bestimmt den Bereich von Inzidenzwinkel Dieses Licht wird mit dem Sensor erzeugen. Digital Bildsensoren Oft haben eine begrenzte Reihe von Winkeln, über die sie effizient Licht akzeptieren, insbesondere solche, die verwenden Mikrolensen ihre Sensibilität zu erhöhen.[6] Je näher der Austritt der Fokusebene näher ist, desto höher sind die Inzidenzwinkel an den extremen Rändern des Feldes.Dies kann dazu führen Pixel -Vignettierung.Aus diesem Grund sind viele kleine Digitalkameras (wie die in Mobiltelefonen gefundenen) Bild-Raum-Telezentriker.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ a b Hecht (1987), p.152.
  2. ^ "Alternde Augen und Pupillengröße". Archiviert von das Original Am 2013-10-23. Abgerufen 2009-05-19.
  3. ^ Faktoren, die die licht angepasste Pupillengröße bei normalen menschlichen Probanden beeinflussen
  4. ^ Ortiz, Estefan;Bowyer, Kevin W.;Flynn, Patrick J. (2013). "Eine lineare Regressionsanalyse der Auswirkungen von altersbedingten Veränderungen der Pupillendilatation in der Iris -Biometrie" (PDF). IEEE Sechste internationale Konferenz über Biometrie: Theorie, Anwendungen und Systeme: 1–6. doi:10.1109/btas.2013.6712687. ISBN 978-1-4799-0527-0. S2CID 14118454. Archiviert von das Original (PDF) Am 2014-10-06.
  5. ^ "Astronomie - wissenschaftliche und astronomische Ausrüstung im Freien". Archiviert von das Original am 2016-03-04. Abgerufen 2016-10-05.
  6. ^ Wisniewski, Joseph S. (6. Dezember 2003). "Die FAQ der digitalen Linsen". Archiviert von das Original am 5. Juli 2008. Abgerufen 11. Mai, 2008.
  • GREIVENKAMP, John E. (2004). Feldhandbuch zur geometrischen Optik. Spie Field Guides Vol. FG01. Spie. ISBN 0-8194-5294-7.
  • Hecht, Eugene (1987). Optik (2. Aufl.). Addison Wesley. ISBN 0-201-11609-x.

Externe Links