工程光学第二章理想光学系统重点
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、位于光轴上物点的共轭像点必然在光轴上；
位于过光轴的某一截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面 内，且在物面的共轭像面内； 垂直于光轴的物平面，它的共轭像平面也必然垂直于光轴； 过光轴的任意截面成像性质都相同。
B O A
A’ O’ B’
二、共轴理想光学系统的成像性质
2、垂直于光轴的平面物与其共轭的平面像几何形状完全 相似。
抛开光学系统的具体结构 （ r , d , n ） , 将一般仅在光 学系统的近轴区存在的完善成像拓展成在任意大的空间 中以任意宽的光束都成完善像的理想模型, 这个理想模 型就是理想光学系统。 理想光学系统理论是在1841年由高斯所提出来的，所 以理想光学系统理论又被称为“高斯光学”（Gaussian Optics）。
即在垂直于光轴的同一平面内，物体的各部分具有相同 的放大率β。
正因如此，在讨论共轴系统的成像性质时，总是取垂直于光 轴的物平面和像平面。
二、共轴理想光学系统的成像性质
3、利用已知的共轭点/面求物像关系
（1）已知两对共轭面的位置和放大率：
O O1
A
O2
B
O1' O' A '
B'
O2'
★ 利用光轴上的已知共轭点；
第二章 理想光学系统
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 理想光学系统与共线成像理论 理想光学系统的基点和基面 理想光学系统的物像关系 理想光学系统的放大率 理想光学系统的组合
第六节
透镜
第一节
理想光学系统与共线成像理论
一、基本概念
—— 任意大的空间、以任意宽的光束都 1、理想光学系统： 成完善像的光学系统。
三、物方主平面与像方主平面间的关系
1、主平面的物理意义
★ 共轭面：QH，Q'H' ★ 垂轴放大率为+1
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A h B E’ Q’ H’
U’
f’
F’
像方焦距f’：从像方主点H’到像方焦点F’之间的距离。
其符号遵从符号法则，像方焦距f’的起算原点是像方主点H’ 。
光线AB的投射高度为h，出射光线的孔径角为U’。
——It is the object of axial point that is imaged at infinity.
★ 物方焦点F 物方焦平面； ★ 物方主点H 物方主平面QH； ★ 物方焦距（the first / object focal length）：
h f tan U
——以物方主点H为起算原点
反映轴外物点偏离光轴的角距离。
第二节 理想光学系统的基点和基面 二、物方焦点 F（the first / object focus）
——It is the object of axial point that is imaged at infinity. 定义：物方焦点、物方焦面、物方主点、物方主面、物方焦距
一、像方焦点F'（the second / image focus）
——Image is formed when the object of axial point is at infinity.
1、无限远轴上物点发出的光线
h tan U L
h lim L tan U 0 L
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A B E’ Q’ H’
像方主平面
F’
像方主点H’：平行于光轴的入射光线AB的延长线，与其出射光 线E’F’反向延长线交于Q’，过Q’作垂直光轴的平面与光轴 的交点H’。 像方主平面：过像方主点H’且垂直于光轴的平面Q’ H’ 。
三、物方主平面与像方主平面间的关系
Q Q’
第二节 理想光学系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的基点和基面
h
F
h
F’
H H’
Q与Q’是一对共轭点，因此物方主平面与像方主平面是一对共轭
面； 由于QH=Q’H’且在光轴同侧，所以主平面的垂轴放大率为+1 。
结论： 物方主平面与像方主平面是一对共轭面；主平面的垂 轴放大率为+1，即：出射光线在像方主平面上的投射高 度一定与入射光线在物方主平面上的投射高度相等。
★ 由已知共轭面的放大率确定出射光线的方向。
（2）已知一对共轭面的位置和放大率，以及轴上另外两对 共轭点的位置 M
B
A
A’ O’ B’
★ 利用光轴上的已知共轭点； ★ 由已知共轭面的放大率确定出射光线的方向。
这些已知的共轭面和共轭点分别称为 共轴系统的
—基点 & 基面
第二节
理想光学系统的基点和基面
h f ' tgU '
2、理想光学系统的像方参数
★ 像方焦点F' 像方焦平面；
★ 像方主点H' 像方主平面Q'H'； ★ 像方焦距（the second / image focal length）：
h f tan U
——以像方主点H'为起算原点
3、无限远轴外物点发出的光线
★ 共轭像点位于像方焦平面上
第一节 理想光学系统与共线成像理论
一、基本概念
2、共轭：
在理想光学系统中，每一个物点对应唯一一个像点， 这种物像对应关系叫做“共轭”。
任意物点经理想光学系统都成完善像点：共轭
3、共线成像： 点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成像变换 称之共线成像。
——物像变换为点对点，线对线，面对面的关系。
二、共轴理想光学系统的成像性质
理想光学系统的 像方焦点、焦平面
结论：无限远的轴上物点发出的光线与光轴平行。
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A B E’ F’
像方焦平面
像方焦点F’：平行于光轴的入射光线AB通过理想系统后，其出 射光线E’F’与光轴的交点。 共轭物点是无限远处的轴上物点。 像方焦平面：过像方焦点F’且垂直于光轴的平面。 其共轭面为位于无限远处垂直于光轴的物平面。
A B E’ Q Q’ H -f H’
-U
F
h
F’
物方焦距f：从物方主点H到物方焦点F之间的距离。
其符号遵从符号法则，物方焦距f的起算原点是物方主点H 。 入射光线的孔径角为U，出射光线在物方主平面上的投射高度为h。
h f tgU
二、物方焦点F（the first / object focus）
位于过光轴的某一截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面 内，且在物面的共轭像面内； 垂直于光轴的物平面，它的共轭像平面也必然垂直于光轴； 过光轴的任意截面成像性质都相同。
B O A
A’ O’ B’
二、共轴理想光学系统的成像性质
2、垂直于光轴的平面物与其共轭的平面像几何形状完全 相似。
抛开光学系统的具体结构 （ r , d , n ） , 将一般仅在光 学系统的近轴区存在的完善成像拓展成在任意大的空间 中以任意宽的光束都成完善像的理想模型, 这个理想模 型就是理想光学系统。 理想光学系统理论是在1841年由高斯所提出来的，所 以理想光学系统理论又被称为“高斯光学”（Gaussian Optics）。
即在垂直于光轴的同一平面内，物体的各部分具有相同 的放大率β。
正因如此，在讨论共轴系统的成像性质时，总是取垂直于光 轴的物平面和像平面。
二、共轴理想光学系统的成像性质
3、利用已知的共轭点/面求物像关系
（1）已知两对共轭面的位置和放大率：
O O1
A
O2
B
O1' O' A '
B'
O2'
★ 利用光轴上的已知共轭点；
第二章 理想光学系统
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 理想光学系统与共线成像理论 理想光学系统的基点和基面 理想光学系统的物像关系 理想光学系统的放大率 理想光学系统的组合
第六节
透镜
第一节
理想光学系统与共线成像理论
一、基本概念
—— 任意大的空间、以任意宽的光束都 1、理想光学系统： 成完善像的光学系统。
三、物方主平面与像方主平面间的关系
1、主平面的物理意义
★ 共轭面：QH，Q'H' ★ 垂轴放大率为+1
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A h B E’ Q’ H’
U’
f’
F’
像方焦距f’：从像方主点H’到像方焦点F’之间的距离。
其符号遵从符号法则，像方焦距f’的起算原点是像方主点H’ 。
光线AB的投射高度为h，出射光线的孔径角为U’。
——It is the object of axial point that is imaged at infinity.
★ 物方焦点F 物方焦平面； ★ 物方主点H 物方主平面QH； ★ 物方焦距（the first / object focal length）：
h f tan U
——以物方主点H为起算原点
反映轴外物点偏离光轴的角距离。
第二节 理想光学系统的基点和基面 二、物方焦点 F（the first / object focus）
——It is the object of axial point that is imaged at infinity. 定义：物方焦点、物方焦面、物方主点、物方主面、物方焦距
一、像方焦点F'（the second / image focus）
——Image is formed when the object of axial point is at infinity.
1、无限远轴上物点发出的光线
h tan U L
h lim L tan U 0 L
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A B E’ Q’ H’
像方主平面
F’
像方主点H’：平行于光轴的入射光线AB的延长线，与其出射光 线E’F’反向延长线交于Q’，过Q’作垂直光轴的平面与光轴 的交点H’。 像方主平面：过像方主点H’且垂直于光轴的平面Q’ H’ 。
三、物方主平面与像方主平面间的关系
Q Q’
第二节 理想光学系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的基点和基面
h
F
h
F’
H H’
Q与Q’是一对共轭点，因此物方主平面与像方主平面是一对共轭
面； 由于QH=Q’H’且在光轴同侧，所以主平面的垂轴放大率为+1 。
结论： 物方主平面与像方主平面是一对共轭面；主平面的垂 轴放大率为+1，即：出射光线在像方主平面上的投射高 度一定与入射光线在物方主平面上的投射高度相等。
★ 由已知共轭面的放大率确定出射光线的方向。
（2）已知一对共轭面的位置和放大率，以及轴上另外两对 共轭点的位置 M
B
A
A’ O’ B’
★ 利用光轴上的已知共轭点； ★ 由已知共轭面的放大率确定出射光线的方向。
这些已知的共轭面和共轭点分别称为 共轴系统的
—基点 & 基面
第二节
理想光学系统的基点和基面
h f ' tgU '
2、理想光学系统的像方参数
★ 像方焦点F' 像方焦平面；
★ 像方主点H' 像方主平面Q'H'； ★ 像方焦距（the second / image focal length）：
h f tan U
——以像方主点H'为起算原点
3、无限远轴外物点发出的光线
★ 共轭像点位于像方焦平面上
第一节 理想光学系统与共线成像理论
一、基本概念
2、共轭：
在理想光学系统中，每一个物点对应唯一一个像点， 这种物像对应关系叫做“共轭”。
任意物点经理想光学系统都成完善像点：共轭
3、共线成像： 点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成像变换 称之共线成像。
——物像变换为点对点，线对线，面对面的关系。
二、共轴理想光学系统的成像性质
理想光学系统的 像方焦点、焦平面
结论：无限远的轴上物点发出的光线与光轴平行。
第二节 理想光学系统的基点和基面 2、理想光学系统的像方参数
定义：像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距
A B E’ F’
像方焦平面
像方焦点F’：平行于光轴的入射光线AB通过理想系统后，其出 射光线E’F’与光轴的交点。 共轭物点是无限远处的轴上物点。 像方焦平面：过像方焦点F’且垂直于光轴的平面。 其共轭面为位于无限远处垂直于光轴的物平面。
A B E’ Q Q’ H -f H’
-U
F
h
F’
物方焦距f：从物方主点H到物方焦点F之间的距离。
其符号遵从符号法则，物方焦距f的起算原点是物方主点H 。 入射光线的孔径角为U，出射光线在物方主平面上的投射高度为h。
h f tgU
二、物方焦点F（the first / object focus）