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光學知識之理想光學系統的基點和基面

2011-01-19

                                                光學知識之理想光學系統的基點和基面

一、基本概念

  • 無限遠的軸上物點和它對應的像點F’
  • 無限遠的軸上物點發出的光線：

    • 論：無限遠的軸上物點發出的光線與光軸平行。

  • 像方焦點、焦平面；像方主點、主平面；像方焦距

    • 定義：像方焦點、焦平面；像方主點、主平面；像方焦距

    ：

  • 無限遠的軸外物點發出的光線：

    • 由于光學系統的口徑大小總是有限的，所以無限遠的軸外物點發出的、能進入光學系統的光線總是相互平行的，且與光軸有一定的夾角ω。

    明：

  • ω的大小反映了軸外物點離開光軸的角距離，當ω→0時，軸外物點就重合于軸上物點。
  • 這一束平行光線經過系統后，一定相交于像方焦平面上的某一點。
  • 無限遠的軸上像點和它對應的物點F

    • 定義：物方焦點、物方焦面、物方主點、物方主面、物方焦距

    物方主平面與像方主平面的關系

    結論：物方主平面與像方主平面是一對共軛面；主平面的垂軸放大率為+1，即：出射光線在像方主平面上的投射高度一定與入射光線在物方主平面上的投射高度相等。

    常用的共軸系統的基點和基面：一對主平面、無限遠軸上物點和像方焦點F’、物方焦點F和像方無限遠軸上點通常用一對主平面和兩個焦點位置來表示一個光學系統

    實際光學系統的基點位置和焦距的計算

    方法：在實際系統的近軸區追跡平行于光軸的光線，就可以計算出實際系統的近軸區的基點位置和焦距。

    例：已知三片型照相物鏡的結構參數如下，求光學系統的基點位置和焦距。

    /mmd/mmn

    26.675.201.6140

    189.677.95

    -49.661.6 1.6745

    25.476.7

    72.112.8 1.6140

    -35.00

  • 為求物鏡的像方焦距f’、像方焦點的位置F’、像方主點的位置H’，可沿正向光路追跡一條平行于光軸的光線利用近軸光線的光路計算公式逐面計算，其結果為：

    • 利用近軸光線的光路計算公式逐面計算，其結果為：

  • 求物鏡的物方焦距f、物方焦點的位置F、物方主點的位置H，可沿反向光路追跡一條平行于光軸的光線,結構參數如下：

    • /mmd/mmn

    35.002.8 1.6140

    -72.116.7

    -25.471.6 1.6745

    49.667.95

    -189.675.2 1.6140

    -26.67

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