第三章理想光学系统PPT讲稿.ppt
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1、第三章理想光学系统第1页,共22页,编辑于2022年,星期二 第三章第三章 理想光学系统理想光学系统3-1 3-1 理想光学系统与共线成像理论理想光学系统与共线成像理论 3-2 3-2 理想光学系统的基点与基面理想光学系统的基点与基面 3-4 3-4 理想光学系统的放大率理想光学系统的放大率 3-3 3-3 理想光学系统的物像关系理想光学系统的物像关系 3-5 3-5 理想光学系统的组合理想光学系统的组合 3-6 3-6 透镜和薄透镜透镜和薄透镜 2 2第2页,共22页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 理想光学系统与共线成像理论理想光学系统与共线成像理论 一、引入理想光学系统的意义一、引
2、入理想光学系统的意义几何光学设计研究的根本目的:得到满足多方面要求的几何光学设计研究的根本目的:得到满足多方面要求的完善像完善像。能有满足多方面要求并成能有满足多方面要求并成完善像完善像的实用系统吗?的实用系统吗?近轴条件能令实用系统满足要求吗?近轴条件能令实用系统满足要求吗?引入理想光学系统的意义:引入理想光学系统的意义:1、提供了方便的研究、提供了方便的研究方法方法和和工具工具;3、提供了衡量实际系统成像、提供了衡量实际系统成像质量的标准质量的标准。2、指明了实际系统的设计、指明了实际系统的设计方向方向和和目标目标;3 3近轴光学系统?近轴光学系统?第3页,共22页,编辑于2022年,星期
3、二理想光学系统理想光学系统 物经这种光学系统所成的像是物经这种光学系统所成的像是完善完善的。的。基基本本性性质质物空间物空间 像空间像空间光光学学系系统统点点 点点直线直线 直线直线RSMRSM平面平面 平面平面 共共 轭轭直线上的点,其像点必在共轭直线上;直线上的点,其像点必在共轭直线上;推论:推论:物方同心光束物方同心光束 像方同心光束;像方同心光束;物点绕光轴旋转一角度,其像点必绕光轴转过同样角度。物点绕光轴旋转一角度,其像点必绕光轴转过同样角度。二、理想光学系统的基本性质(共线理论)二、理想光学系统的基本性质(共线理论)4 4第4页,共22页,编辑于2022年,星期二三、三、理想光学系
4、统理论理想光学系统理论与实际系统的与实际系统的光线线理论光线线理论的对立统一的对立统一 理想光学系统理论高斯光学 两种理论两种理论并存于并存于实际光学系统的设计研究中实际光学系统的设计研究中无限多个无限多个实际系统实际系统一个理想系统一个理想系统实际系统实际系统理想系统理想系统近轴条件近轴条件实际系统实际系统理想系统理想系统结构组合结构组合优化设计优化设计5 5第5页,共22页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 理想光学系统的基点与基面理想光学系统的基点与基面 一、焦点一、焦点F F、FF,焦平面,焦平面 过像方过像方FF的垂轴平面的垂轴平面称为称为像方焦面像方焦面或或后焦平面后焦平面;过
5、物方过物方 F F 的垂轴平面称为的垂轴平面称为物方焦面物方焦面或前焦平面。或前焦平面。注意注意 这里F与F不为共轭点 前焦点,前焦点,物方焦点物方焦点 后焦点,后焦点,像方焦点像方焦点 物方无穷远轴上点物方无穷远轴上点A A 共轭共轭 F FF F 共轭共轭 像方无穷远轴上点像方无穷远轴上点A A TE1O1OkuFEkSkR AFS1-uh 1 1、基本概念和性质:、基本概念和性质:6 6第6页,共22页,编辑于2022年,星期二2 2、焦点、焦平面的推论、焦点、焦平面的推论 1 1、所有、所有平行平行于光轴的于光轴的物方光线物方光线,其,其像方像方 光线光线均均(实或虚实或虚)交会于系统
6、的像方焦点;交会于系统的像方焦点;F F 3 3、所有、所有平行平行并与光轴成一定夹角的并与光轴成一定夹角的物方物方 光线光线,其,其像方光线像方光线均均(实或虚实或虚)交会于系交会于系 统的像方焦面上某点;统的像方焦面上某点;F F 2 2、所有通过、所有通过物方焦点物方焦点的光线,其的光线,其像方光像方光 线线均平行于光轴;均平行于光轴;F F 4 4、所有通过、所有通过物方焦面物方焦面上某点的光线,其上某点的光线,其 像方光线像方光线均均平行平行且与光轴成一定夹角。且与光轴成一定夹角。F F 7 7第7页,共22页,编辑于2022年,星期二-uuhHQf O1OkFFH-fQ二、主点二、
7、主点H H、HH,主平面,主平面 显然:显然:Q Q、Q Q为一对为一对垂轴放大率垂轴放大率=+1的一对的一对共轭点共轭点;过;过Q Q、Q Q的的两垂轴平面为两垂轴平面为=+1的一对的一对共轭共轭面,称为物面,称为物(像像)方方主面主面;物方物方(像方像方)主面与光轴的交点称为物方主面与光轴的交点称为物方(像方像方)主点主点(H(H、H)H)。根据理想系统基本性质,可作光路图如下:根据理想系统基本性质,可作光路图如下:重要性质:重要性质:射向物方主面上某点的射向物方主面上某点的光线,必从像方主面光线,必从像方主面等高点等高点出射。出射。HHH H8 8节点节点J J、JJ,节平面(略),节平
8、面(略)第8页,共22页,编辑于2022年,星期二三、焦距三、焦距 特别注意:特别注意:1 1、系统有两个焦距:、系统有两个焦距:f、f;2 2、注意两个焦距的起点和终点;、注意两个焦距的起点和终点;3 3、折射系统两个焦距的符号相反;、折射系统两个焦距的符号相反;4 4、两个焦距的绝对值、两个焦距的绝对值不一定不一定相相等。等。定定义义理想系统的理想系统的一对焦点一对焦点、一对主点一对主点确定后,确定后,焦距焦距也就随之确定,也就随之确定,并且该理想系统的模型也并且该理想系统的模型也完全确定完全确定了,进一步可方便地建立理了,进一步可方便地建立理 想光学系想光学系统理论的两个重要基本方法统理
9、论的两个重要基本方法图解法图解法和和解析法解析法。物方焦距物方焦距 f:物方物方主点主点H到物方到物方焦点焦点F的距离;的距离;像方焦距像方焦距 f:像方像方主点主点H到像方到像方焦点焦点F的距离。的距离。Hf FFH-f9 9第9页,共22页,编辑于2022年,星期二四、两焦距的关系四、两焦距的关系 对对近轴区近轴区,有,有结合结合两焦距 的关系 若若 n=n,则则 f=-f,如空气中折射系统;,如空气中折射系统;若若 n=-n,则则 f=f,如反射球面。如反射球面。若包含若包含 k 个个反射面,则反射面,则由由 即即 并由并由代入之得代入之得 理想光学系统的拉氏公式1010ABAyHHB
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