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工程光学-几何光学
这是一篇基于《工程光学 第4版》的思维导图，包括1.几何光学基本、2.理想光学系统、3.平面与平面系统、4.光束限制、5.光度学、6.光路计算、7.典型光学系统、9.像质评价的概念、公式与例题，欢迎继续关注！
编辑于2021-06-28 10:51:26- 工程光学
- 几何光学
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- 大纲
工程光学
9像质评价
瑞利判断
<λ/4 像质好
波前图
中心点亮度
能量包容图
分辨率
点扩散函数
星点检测法
点列图
光学传递函数
傅里叶
Vertex
顶点‘
conjugate
共轭
normal
法线
incidence
入射光线
refrated ray
折射光线
Convergence
汇聚
Divergence
发散
Homogeneous
同性
isotropic matter
各向同性物质
magnification
放大
concave
凹
convex
凸
望远系统
开普勒望远镜
正透镜+正透镜=无焦系统
无限远物体成倒立像
伽利略望远镜
正透镜+负透镜=无焦系统
无一次实像面
无限远物体成正立像
7典型光学系统与像质评价
人眼
人眼光学系统
角膜：:视网膜间生物组织 = 成像元
物体成像于视网膜
肌肉调节改变焦距
瞳孔=孔径光阑
人眼调节
定义
眼睛成像系统对任一距离物体自动调焦过程
屈光度
1D=100度
明视距离250mm
反常眼
散光
水晶体两表面不对称，细光束两主截面光线不交于一点，主截面远点距不同
矫正
圆柱面/双心圆柱面透镜
视觉放大率
感光
辐射接收器
锥状细胞
分辨颜色，感光差
亮照明
杆状细胞
感光，不感色
弱照明
适应
定义
眼睛对周围空间亮度情况的自动适应程度
分辨率
定义
眼睛能分辨最近两相邻点的能力（视觉敏锐度
视角
定义
物体对人眼张角
视觉鉴别率
定义
良好照明：人眼能分辨物点间最小视角
松弛
对准
定义
垂直于视轴方向的置中/重合能力
对准误差
定义
对准后，偏离置中/重合线距/角距
景深
定义
调焦到某平面，眼睛不必调节可同时看清前后某距离物体
远景
近景
对准距离
眼瞳直径
极限分辨角
立体视觉
定义
双目观察远近不同，由视察角不同，分辨远近
立体视差
定义
不同距离，人眼-不同视察角 的差异
体视锐度
定义
人眼能感觉到Δθ最小值（10''
立体视觉半径
定义
人眼能分辨远近最大距离
立体视觉阈
定义
双眼能分辨两点最小距离
放大镜
定义
焦点上/附近物体成放大虚像
视觉放大率
定义
放大镜观察物体在视网膜像高：人眼直接观察时视网膜像高
调焦
无限远
明视距离250
人眼紧靠放大镜
目镜
作用
把物镜成像放大在人眼远点/明视距离
视场
取决于 目视系统Γ、物方视场角2ω
镜目距
定义
目镜后表面顶点<->出瞳
相对镜目距
定义
镜目距：目镜焦距
工作距
定义
目镜第一面顶点<->物方焦平面距离
工作距>视度调节深度
投影系统
基本要求
像差
照明
主要参数
放大率
焦距
视场角
相对孔径
衔接条件
拉赫不变量：照明系统>投影
保证系统光瞳衔接与成像关系
摄影系统
摄影物镜
将位于无限远景象成像在感光底片
可变光阑
调节光能量适应外界不同照明条件
光学成像特性
焦距
决定物体在接收器成像大小
相对孔径
决定物镜分辨率、相面照度
视场角
决定能在接收器成像范围
分辨率
经验公式
物镜理论分辨率
景深
焦距↑ 入瞳直径↑ 景深↓
拍摄距离↑ 景深↓
种类
普通、大孔径、广角、远摄、变焦距
摄影物镜
普通、大孔径、广角、远摄、变焦距
望远镜系统
视觉放大率
入瞳/出瞳
开普勒
伽利略
分辨率
瑞利
道威
人眼分辨率60''
工作放大率
避免疲劳，视觉放大率2~3倍
视场角
定义
物体边缘->入瞳中心张角
开普勒
伽利略
物镜框直径
入瞳<->物镜框
显微镜系统
视觉放大率
物镜垂轴放大率
线视场
视场光阑大小
出瞳
分辨率
定义
能分辨开近处两点最小距离
取决于数值孔径
无关目镜
瑞利
道威
有效放大率
景深
定义
调焦对准平面：前后能得清晰像得物空间深度
决定纵向调焦调焦误差
数值孔径↑ 要求放大倍率↑ 景深↓
视度调节
照明
临界照明
瞳-瞳 窗-窗
科勒照明
瞳-窗 窗-瞳
都属于透射光亮视场，光能利用率不同
透射光暗视场、反射光亮视场、反射光暗视场
6光路计算&像差
像差
概念
实际像与理想像之间的差异
单色像差
球差
慧差（正弦差
像散
场曲
畸变
色差
概念
不同色光的成像差异
位置色差
倍率色差
波像差
概念
实际波面~理想波面的差异
由衍射、像差：物点发出的球面波经光学系统后不再是球面波
消像差原则
根据系统作用、接收器特性把影响像质主要像差矫正到某公差范围内
光源、光学系统、光能接收器 工作波段、最灵敏谱线一致
齐明点
概念
单个折射球面成像时，矫正球差，满足正弦条件的共轭点
不产生球差、正弦差
位置
物点、像点均位于球面顶点处
物点、像点位于球面曲率中心
光线
子午内光线光路计算
子午面外空间光线光路计算
轴外点沿主光线细光束光路计算
几何像差
名称
影响
性质c
危害
矫正
球差 Spherical Aberration
孔径
对称性
弥散斑
1只含初级、二级球差单透镜对边缘孔径矫正球差 2正负透镜组合 3齐明点
正弦差 Sine Aberration
孔径
孔径光阑有关
失对称性
1调整孔径光阑位置 2齐明点性质
慧差 Coma
孔径、视场
孔径偶函数 视场奇函数
彗星状弥散斑
1光阑通过单折射面中心不产生慧差 2对称式结构
场曲 Curvature of the Field
视场（细光束
特殊位置无
不同位置成像不同
1边缘视场
像散 Astigmatism
视场（细光束c
视场角= 0 像散=0
中心边缘不同时清晰
特殊位置
畸变 Distortion
视场
垂轴像差，正负
像失真
1.单透镜对边缘视场矫正 2.孔径光阑位置 3.对称式结构
位置色差 Longitudinal Chromatic Aberration
位置
孔径
彩色弥散斑
1.单透镜对0.707孔径矫正 2.正负透镜组合
倍率色差 Lateral Chromatic Aberration
倍率
视场
彩色弥散斑
1.单透镜对边缘视场校正 2.密接薄透镜矫正位置色差后无倍率色差
矫正
显微物镜 望远物镜
大孔径小视场
只矫正孔径有关像差
球差、正弦差、位置色差
照相物镜
大孔径大视场
所有几何像差×7
5光度学
光学量
光通量
描述对人眼刺激
光出度 发光强度 光亮度
表征
面光源 点光源 有限尺寸光源
发光属性
光照度
表征
接受面上情况
立体角
定义
锥体顶点为秋心，球面被截的面积与球面半径二次方比值
单位球面度
球
半球
光谱光效率函数
定义
人眼对不同波长光响应的灵敏度函数
明视觉
明视觉下单色光绝对光谱效率值
暗视觉
成像系统光照度
视场角ω↑ 轴外像点光照度Ev↓
颜色
定义
不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官产生的心理感受
表观特征
明度
明亮程度
色调
区分颜色特征
饱和度
接近光谱色的程度
变化规律
形成照度
点光源
平方反比定律
定义
点光源在被照面行成照度 反比于 光源到被照面距离²
发光强度
面光源
光亮度
元光管
定义
两小面积截面构成直纹曲面包围的空间
光在元光管传播，各截面光亮度相等
界面
反射光
透射光
入射光束亮度
界面反射比
余弦辐射体
定义
任一θ角方向，发光强度
的发光表面
漫透射体、漫反射体
各方向光亮度相同
向平方孔径角U的立体角范围发出光通量
得余弦辐射体向2Π立体角
能量损失
透明介质折射界面地光反射、介质对光吸收、反射面透射与吸收
高 损失小
=1 无损失
2透明介质界面的反射损失
反射比ρ
入射角i 出射角i'
2介质折射率相差↑ ρ↑ 反射损失↑
冕牌-加拿大胶-火石玻璃 胶合面 ρ≈0
n≈1.6 i<45° ρ=0.06
1光学系统：N1个空气-冕牌+N2个空气-火石
降低反射损失
玻璃元件镀增透膜（二氧化硅、氧化钛、氟化镁
介质吸收造成光能损失
由于吸收，部分光不通过系统
被吸收的光通量dΦ 正比于 光通量Φ、介质层厚度dl
通过l介质层的光通量
介质透明率
通过介质的光通量
吸收造成光能量损失
反射面光能损失
投射、吸收使ρ<1
反射光光通量
入射光光通量
光通量损失
常简反射比
镀银反射面
ρ≈0.95
镀铝反射面
ρ≈0.85
抛光良好棱镜全反射面
ρ≈1
4光束限制
孔径光阑
概念
限制轴上物点成像光束宽度、有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑
入瞳
概念
孔径光阑经前面光组在物空间成像
在最前即入瞳
出瞳
概念
孔径光阑经后面光组在像空间成像
在最后即出瞳
物方孔径角
概念
轴上物点—入瞳边缘∠光轴
像方孔径角
概念
轴上像点—出瞳边缘∠光轴
视场光阑
概念
限定物平面/物空间成像范围的光阑
入窗
概念
视场光阑经前面光组在物空间成像
在最前即入窗
出窗
概念
视场光阑经后面光组在像空间成像
在最后即出窗
物方视场角
概念
入瞳中心∠入窗边缘
像方视场角
概念
出瞳中心∠出窗边缘
渐晕
概念
轴外点：充满入瞳的光束被遮拦→轴外点实际成像光束宽度<轴上点 ，像面边缘比中心暗
渐晕光阑
概念
光学系统中起渐晕作用的光阑
渐晕系数
光阑性质
照相系统
照相物镜
可变光阑
感光底片
照相机
光圈↓ 景深↑
光圈数↑ 景深↓
望远系统
开普勒望远镜
正透镜+正透镜=无焦系统
无限远物体成倒立像
伽利略望远镜
正透镜+负透镜=无焦系统
无一次实像面
无限远物体成正立像
显微系统
特点
正透镜+正透镜
物镜、目镜焦距小
光学间隔Δ大
生物显微镜
测量显微镜
物方远心光路
概念
孔径光阑在物镜像方焦面
作用
避免调焦不准造成的测量误差
光瞳衔接原则
前光组出瞳/出窗<->后光组入瞳/入窗
避免产生光瞳切割现象
场镜
定义
光学系统中置于实像/实像面附近透镜
作用
使前后系统光瞳衔接，减小光学零件口径
改变
出瞳大小不变
出瞳距变
渐晕系数↑
视觉放大率变
景深
定义
能清晰像的物空间深度
远景
近景
对准平面置于无限远，景深小
3平面与平面系统
平面光学元件
平面反射镜
性质
唯一能成完善像的最简单光学元件
物象对称于平面镜
物象 等大 反虚实
物体旋转，像反转等角
镜转动∠α，光线转∠2α
应用
测微小角度位移
平行平板
性质
出入射光平行
不放大缩小
侧向轴向位移
应用
反射棱镜
作用
折转光路、转向、倒像、扫描
分类
简单棱镜
1次
折转光路
道威棱镜
周视瞄准仪
2次
3次
斯密特棱镜
折叠光路
屋脊棱镜
偶数次反射
单独作倒像
立方角锥棱镜
侧向位移
复合
分光棱镜
一束光→等光程两束光
分色棱镜
彩蛇电视摄像机
转像棱镜
折叠光路，望远系统倒像
成像
⊥主截面坐标
奇数个屋脊面——反
//主截面坐标
奇数个反射面——镜像
物镜倒像 目镜正向
展开
折射棱镜
作用
偏折光束方向
产生色散
测折射率
光楔
双光楔旋转测微
双光楔移动测微
色散
概念
白光过棱镜后分解为不同色光，在棱镜后看到七彩
红光—折射率低，偏向角小
紫光—折射率高，偏向角大
白光光谱
概念
按波长长短顺序排列
↓红橙黄绿青蓝紫
人眼：555nm黄绿色光最敏感
阿贝常数↑ 色散↓
光学材料
透射材料cc
光学玻璃
光学晶体
光学塑料
光学特性
对各波长透过率 、 折射率 决定
反射材料
不存在色散
光学特性
光谱反射比
2理想光学系统
概念
任意大空间，任意宽度光束成完善像光学系统
基本参数
焦点
概念
光轴上无限远点共轭点（物方像方
物方焦点
定义
无限远轴上像点共轭点
物方焦距
像方焦点
定义
无限远轴上物点共轭点
像方焦距
焦平面
概念
过焦点⊥光轴（物方像方焦平面
主平面
概念
一对共轭平面
主点
焦距：主点<->焦点
同一介质
节平面
概念
一对共轭平面
同一介质
折射率不等
焦点F<->节点J
节点
基面
焦平面
主平面
基点
主点
焦点
节点
成像性质
光轴的物点->共轭像点在光轴；过光轴任意点成像性质相同
⊥光轴平面物 ∽ 共轭像
可表示一切物点像点
图解法
物象位置
牛顿公式
高斯公式
同一介质
牛顿公式
高斯公式
焦距关系
理想光学系统放大率
垂轴
定义
计算
轴向
定义
计算
角
定义
计算
组合
典型光组
远摄型光组
特性
正前负后
组合焦距>机械筒长
应用
长焦距镜头中缩小机械尺寸
反远距型光组
特性
负前正后
工作距>焦距
应用
短焦距、大工作距镜头（显微镜
1几何光学
基本定律
光的直线传播定律 The Law of Rectilinear Propagation
内容
各向同性均匀介质，光直线传播
波长量级障碍物（小孔、狭缝）衍射
影子；日蚀；月蚀
独立传播
内容
不同光源发出的光，在空间某点相遇互不影响
同一干涉点发出，不同路径后相遇，干涉
探照灯光束交会、分离
反射
平面反射镜改变光线方向
折射
水中筷子
全反射
光密→光疏
入射角>临界角
费马原理
内容
光沿着光程取极值路径传播 The Optical Path Length
马吕斯定律
内容
各向同性均匀介质：始终保持光与波面正交，入射波面 与 出射波面对应点 之间 光程 不变 Rays and Wave front
完善成像条件
入射波面、入射波面 = 球面波
入射光、出射光 = 同心光束
物点 <->像点：任意两条光路 等光程
符号规则 sign convention
沿轴线段
垂轴线段
光线 ∠ 光轴
光线 ∠ 法线
光轴 ∠ 法线
光路计算
成像
放大率
垂轴
定义
像大小：物大小
正像
物象同侧，虚实相反
放大
轴向
定义
共轭像点微小移动：轴上物点微小移动
角
定义
共轭光线∠光轴比
拉赫不变量
物象共轭面：物体大小&成像光束孔径角&介质折射率 积不变
反射 Reflecting
共轴球面
几何光学基本定律与成像概念
基本
光线
携带能量，有方向的几何线；方向=传播方向
波面
光线传播某时刻振动位相相同点构成的等相位面
波阵面
光传播=光波阵面传播
平行光束
发散同心光束
会聚同心光束
像散光束
基本定律
光直线传播
各向同性均匀介质。
影、日蚀、月蚀、小孔成像
局限
光过小孔/狭缝->衍射，不再沿直线传播。
各向异性晶体介质->双折射。
非均匀介质->曲线。
光独立传播
不同光源发出的光在空间某点相遇，互不影响，独立传播。
同1交汇点上，强度为简单叠加，离开后原方向传播。
局限
未考虑波动，同一点发出，经不同途径传播->加强/减弱:干涉
反射定律
反射光线位于入射光、法线决定的平面内
反射光线、入射光线在法线2侧，|反射角|=|入射角|
折射定律
折射光线位于入射光线、法线平面
coplanar
incident ray refracted ray normal
sin折射角:sin入射角 无关于入射角，由介质性质决定
入射光介质折射率:折射光介质折射率
折射率
描述介质中光速相对真空的光速减慢程度的物理量
refraction index
全反射
光密->光疏
入射角>临界角
光路可逆性原理 principle of reversibility
折射->入射
反射->入射
矢量形式
折射定律
反射定律
费马原理
s=介质中传播的几何路程l*所在介质折射率n
同一时间光在真空走过的几何路程
光沿光程为极值（极大、极小/常量）路径传播
light takes the path(OPL max / min / constant
Optical path
非均匀介质
极值
马吕斯定律
光线束在各向同性均匀介质传播，始终保持与波面正交性，入射波面与出射波面间光程为定值
成像
成像
完善像点
物点发出球面波经光学系统后是球面波
该同心光束中心
完善像
物体每点过光学系统完善像的集合
物空间 object space
像空间 Image space
共轴光学系统
组成光学系统各个元件表面曲率中心在同一直线
光轴
条件
入射波面为球面波时，出射波面亦球面波
入射光为同心光束，出射光束亦为同心光束
虚实
实像（物）点
实际光线相交
虚像（物）点
光延长线相交
实物成实像
实物成虚像
虚物成实像
虚物成虚像
虚物不能人为设定
前一光学系统成实相被当前系统截取
points in the object space / image space
before / after refraction
球面光学系统
magnification
放大率
折面成像
垂直放大率
transverse magnification
仅取决于共轴面位置
一对共轭面上β为常数
成像特性
β>0
y' y同号，正像
l' l同号，物象虚实相反
|β|>1
|y'|>|y| 放大
轴向放大率
axial magnification
物点沿轴微小移动引起像点移动
轴向放大率恒正
轴向放大率≠垂轴放大率
折射球面轴向放大率恒+
物点像点同向移动
α≠β
三维成像变形
正方体成像非正方体
角放大率
angular magnification
角放大率只与共轭点位置有关
无关光线孔径角
拉赫不变量
Lagrange's invariant
物体大小y 成像光孔径角u 物体所处介质折射率n
成像
反射是折射特例
球面反射成像
凹面实像
凸面虚像
成像放大率
拉赫不变量
物点在球面镜球心
成倒像
共轴球面系统
曲率中心在光轴
第i面像方空间=第i+1物方空间
拉赫不变
成像放大率
光路
过物点、光轴的截面： 子午面
轴上物点A无数个
轴外1个
沿轴线段
垂轴线段
光线 ∠ 光轴
光线 ∠ 法线
光轴 ∠ 法线
光路
正弦定理
同心光束经折射后不同心
球差
折射定律
近轴光线
近轴区
近轴区l'只是l函数，不随孔径u变化
阿贝不变量
对单个折射面，物空间与像空间阿贝不变量Q相等
仅随共轭点位置变
物、像方孔径角相互关系
单个折射球面物象位置关系
物体位置l求共轭像位置l'
Vertex
the point where the optic axis intersects the surface
object distance
the distance from vertex to the object
image distance
the distance from vertex to the image
center of curvature
the center of single spherical surface
Meridional plane
子午面
a plane containing the optic axis and the object
single spherical surface
单球面
converge
聚焦
divergence
发散
conjugate
共轭
conjugate points
共轭点
conjugate planes
共轭面
conjugate distance
共轭距离
sign convention
符号规则
vertex
顶点
image distance
像距
正弦定理
边 : 所对正弦角 相等于外接圆直径
考试
慕课
期中
4章
1h
期末
2h
综合训练
理想光学系统
共线成像
共轭
一个物点对应唯一像点
共线成像
点-点 线-线 面-面
性质
光轴物点-像点在光轴
过光轴任意截面成像性质同
⊥光轴的平面物成共轭平面像的几何形状完全相似物
2对共轭面已知
1对共轭面 2对共轭点
一切物点像点由此共轭面、点表示
基点&基面
一对主点、主平面 / 一对焦点、焦平面
Principal planes
occor without reference as to where it actually does occur
Principal points
optical sxis intersects principal planes
无限远的轴上物点发出光线
平行光轴
F'像方焦点
无限远轴上物点的像点
像方焦平面
无限远轴
主面
物方主点 ~ 像方主点
the object-side focal points ~ the image-side focal points
物方主面 ~ 像方主面
共轭面
conjugate
主平面垂轴放大率β=+1
出射光线在像方主平面投射高度 = 入射光线在物方主平面投射高度
组合
2光组
光焦度
距离d=0 密接触薄镜组
密接触的总光焦度是两个薄透镜光焦度和
焦距
主面位置
focal length
the distance from the principal point to the focal point
多光组
k系统光组数目
同×h
同1光线2光组投射高度
正切法
远摄型光组
正+负
焦距>筒长
长焦据镜头
反远距型光组
工作矩距>组合焦距
负+正
望远系统
无焦系统
垂轴放大率无关物体位置
视角放大率
显微镜系统
短物镜+目镜
β
物镜垂轴放大率
人眼前L
镜距Δ大 焦距f1f2小
放得更大
透镜
正透镜
光线汇聚作用
会聚透镜
光焦度Φ>0
负透镜
光线发散作用
发散透镜
光焦度Φ<0
焦距公式
光焦度
d很小可忽略
焦点
主点
放大率
Magnification
轴向放大率
dx很小
像物空间同介质
移动
角放大率
一堆共轭点的任一对共轭夹角正切比不变
节点
Nodal points
的一对共轭点
物象同介质
主点即节点
过主点共轭光线方向不变
物象不同介质
测焦距
物象关系
图解法
∥光轴入射的光线
→系统→像方焦点
after refraction passes through F'
the parallel ray is first parallel to the axis and then
过物方焦点光
→系统→平行光轴
rendered parallel to the axis
the focal ray passes through F
倾斜光轴入射的平行光
交于像方平面点
物方交平面点发出光束
经系统成倾斜光轴平行光束
共轭光线在主面投射高度等
解析法
牛顿公式
Newton's extrafocal object distance
Newton's extrafocal image distance
Newton's lens equation
高斯公式
物像空间介质相同
Gauss's equation
理想光学系统成像
光学（焦点）间隔
焦距关系
小角度
理想光学的拉赫公式
拉赫公式
同一介质
一直成立
焦距比=空间介质折射率比
反射面数目k
单个折射球面成像
平行光
image characteristics
larger
smaller
upright
inverted
real
virtual
concave mirror
凹面镜
convex mirror
凸面镜
平面与平面系统
平面镜成像
Plane mirror
反像
wrong-reading
物距=像距
大小相等
旋转
平面镜旋转α
反射光线
a beam reflected by the mirror will be rotated through twice that angle
K光学杠杆放大倍数
双平面镜
α=90°
两个连续一次像重合，与物相对于棱对称
α不变，双面镜转动时连续一次像不动
平行平板
侧向位移
轴向位移
像点相对于第二面
等效光学系统
等效空气平板
光学材料
光学常数
平均折射率n0
平均色散
阿贝常数
越大，色散越低
部分色散
任一对谱线折射率差
相对色散
部分色散/平均色散
折射棱镜
dispersing prisms
折射棱镜
偏向角
偏向角
入射光锐角转出射光
顺时针+
逆时针-
折射后偏角δ与α、n、I1有关
微分
极值
折射棱镜偏向角极值必须满足
同时成立
偏向角δ极小值
折射棱镜偏向角随入射角I1变化过程 存在最小偏向角δm
小
光楔
垂直入射时偏角由α n决定
折射角很小的棱镜
测微小角度
ac偏角最大
绕光轴相对旋转
微小位移
色散
dispersion
波长长 红光 折射率低
chromatic dispersion
反射棱镜
类型
Prisms
reflecting prisms
反射棱镜
简单棱镜
一次反射棱镜
一个反射面，与单个平面镜对应
等腰直角棱镜
right-angle prisms
90°
等腰棱镜
任意角度
入射出射面⊥光轴
可全反射
无需反射膜
道威棱镜
Dove prisms
子主题
绕光轴转α
反射像旋转2α
二次反射
2反射面，相当于双面镜
偶次反射，像物一致无镜像
pentagonal prisms
五角棱镜
三次反射
奇次反射成镜像
斯密特棱镜
可折叠光路
屋脊棱镜
与物体一致的像
立方角锥棱镜
平行位移
激光测距
复合棱镜
分光棱镜
一定比例等光程
分色棱镜
彩色电视摄像机
转向棱镜
Porro prisms
普罗Ⅰ
普罗Ⅱ
双向棱镜
成像方向
Oz一致
奇数个屋脊面反向
奇数个反射面反向
等效作用
棱镜
平面镜+平行平板
物镜倒像
目镜正像
作业
8、10
光束限制
孔径光阑
限制轴上物点孔径角u大小
限制轴上物点成像光束宽度、有选择轴外物点成像光束位置
轴上物点限制无区别
轴外点限制不同
光瞳
入射光瞳
孔径光阑经前面系统成像
出射光瞳
后面
孔径光阑、入瞳、出瞳
物象关系
透镜前
孔径光阑 = 入瞳
透镜上
孔径光阑 = 出瞳、入瞳
透镜前
孔径光阑 = 出瞳
位置变化，孔径光阑变化
确定孔径光阑
轴上物点追迹一条近轴光线(任一u)，每个折射面投射高度 / 折射面实际口径
比值最大
每块透镜经前面所有透镜成像求大小
安放原则
目视光学系统
出瞳在目镜外一定位置
人眼瞳孔与其衔接
投影计量光学系统
出入瞳在无限远
投影像倍率不因物距变化而变化
仪器不对光阑位置要求
轴外光束像差校正较完善处
匹配元件口径
视场光阑
限定成像范围的光阑
物面、像面安装中间开孔 光阑
大小限定物面像面大小
物方视场
能清晰成像的物面范围
像方视场
能清晰成像的像面范围
入射窗
视场光阑经前面光学系统成像
出射窗
视场光阑经后面光学系统成像
子主题
照相系统
照相光学系统
照相镜头
可变光阑
感光底片
视场光阑B1B2
感光底片边框
光束宽度
轴上点
差别小
轴外点
差别大
全部通过
A所需透镜口径小
2×N光线投射高度
渐晕
透镜边框拦光
边缘部分暗
渐晕系数
入瞳
入射光束入口
出瞳
出射光束出口
孔径光阑在系统最前
=入瞳
孔径光阑在系统后
出瞳
景深
弥散斑~入瞳直径、p、p1、p2
该深度范围物体都可成清晰图像
远景平面 -> 近景平面
ε 弥散斑对人眼极限分辨角
1'~2'
正确透视距离
照片上图像各点对眼睛张角 = 直接观察空间对眼睛张角
景象面、照片弥散斑直径允许值
对准平面弥散斑允许值
景深
远景->入射光瞳
远景深度
近景->入射光瞳
近景深度
入射光瞳直径↓（孔径角↓ 景深↑
从对准平面中心看入射光瞳，对眼睛张角 = 极限分辨率ε
近景距离
对准平面在无限远时景深小
对准平面无限远
近景
远景平面无限远
对准平面
近景
远景深
位置
近景深
位置
景深
显微镜系统
光束限制
物镜框 = 孔径光阑
目镜方焦面 的 圆孔光阑/分划板
视场光阑
远心光路
入瞳无穷远
轴外主光线∥光轴
场镜
重合像平面
衔接前后系统光瞳
孔径光阑在显微物镜
一次实像面+系统视场光阑
望远系统
双目望远系统
物镜
对转向棱镜
分划板
组目镜
光瞳衔接原则
前系统出瞳 >-< 后系统入瞳
否则光束切割
通光口径
目视光学系统出瞳一般在外
出瞳距>6mm
孔径光阑在物镜左右
分划板框=视场光阑
作业
1
光度学
辐射量
辐射量
辐射能
单位t发射、传输、接收
辐通量
辐出度
单位发射面积发出
辐照度
单位受照面积接受
辐射强度
立体角
辐亮度
有限尺寸源辐射通量空间分布
光学量
光通量
可见光对人眼视觉刺激程度
光出射度
单位发光面积发出光通量
光照度
单位受照面积接收光通量
发光强度
光亮度
光谱光效率函数
人眼对不同波长光响应的灵敏度
明视觉
峰值
时
整个可见光谱范围积分式
绝对光谱效率
暗视觉
峰值
时
整个可见光谱范围积分式
绝对光谱效率
传播特性
点光源→r→照度
面光源→r→照度
光源元发光面积
与光亮度L、面积、余弦正比
r²反比
元光管内发光亮度传递
不从侧壁溢出，无光能损失
过1面光通量=发出光通量
过2面光通量=发出光通量
元光管
光在元光管内传播，光束亮度不变
余弦辐射体
发光强度用
表示地发光表面
各方向光亮度相同
自发光面（绝对黑体、平面灯丝钨灯
/透射、反射体
漫透射体
漫反射体
孔径角U的立体角范围光通量
光出射度
成像系统像面光照度
轴上像点光照度
微面积dA向孔径角U成像光学系统发出光通量Φ
出瞳入射到像面dA'的光通量Φ'
能量损失
光透射比τ
轴上像点光照度
轴上像点照度 正比于 孔径角正弦²、反比于 线放大率²
轴外像点光照度
像方视场角ω'
轴外像点M'主光线∠光轴
使轴外像方孔径角UM' < 轴外像方孔径角U'
亮度均匀时
轴外点更低
轴外像点M'照度
视场角ω'↑ 轴外像点光照度↓
能量损失
透明介质折射界面地光反射、介质对光吸收、反射面透射与吸收
高 损失小
=1 无损失
2透明介质界面的反射损失
反射比ρ
入射角i 出射角i'
2介质折射率相差↑ ρ↑ 反射损失↑
冕牌-加拿大胶-火石玻璃 胶合面 ρ≈0
n≈1.6 i<45° ρ=0.06
1光学系统：N1个空气-冕牌+N2个空气-火石
降低反射损失
玻璃元件镀增透膜（二氧化硅、氧化钛、氟化镁
介质吸收造成光能损失
由于吸收，部分光不通过系统
被吸收的光通量dΦ 正比于 光通量Φ、介质层厚度dl
通过l介质层的光通量
介质透明率
通过介质的光通量
吸收造成光能量损失
反射面光能损失
投射、吸收使ρ<1
反射光光通量
入射光光通量
光通量损失
常简反射比
镀银反射面
ρ≈0.95
镀铝反射面
ρ≈0.85
抛光良好棱镜全反射面
ρ≈1
总透射比
正弦条件
坎德拉cd
一个光源发出频率540×10¹²Hz单色光，在一定方向辐射强度1、683W/sr时
此光源在该方向发光强度1坎德拉
立体角
球面被锥面截的面积/r²
球
半球
光路计算与像差
概述
概念
像差
实际像与理想像之间差异
单色像差
球差
慧差（正弦差
像散
场曲
畸变
色差
不同色光成像差异
位置色差
倍率色差
几何色差
波差
实际波面与理想球面偏差
经光学系统形成的波面已非球面
谱线选择
原则
对光能接收器最灵敏的谱线矫正单色像差
接收器能接受的波段范围两边缘谱线矫正色差
光路计算
子午面内光路计算
近轴光线光路计算
单个折射面
K个面过度
校对公式
焦点位置
轴外点
5个视场(0.3 0.5 0.707 0.85 1)
初始
理想像高
远轴光线光路计算
初始
单个折射面
转面
轴外点子午面内远轴光线
无限远
光束中心线=主光线
初始
有限远
物距L 物高-y 入瞳半径h 入瞳距Lz
当入射高度超折射面半径，有
玻璃进入空气全反射，有
光线不能通过光学系统
折射面&反射面
折射平面远轴光线
折射
折射平面远轴光线
近轴区光线
反射
轴外点沿主光线细光束光路计算
求像散、场曲
子午面外空间光线光路计算
求得空间光线子午像差分量、弧矢像差分量
特征意义
5场曲&像散
场曲&轴外球差
场曲
轴外点光束像差
视场的函数
轴外子午球差
轴外点宽光束的交点与细光束交点沿光轴方向偏离
轴外弧矢球差
宽光束弧矢-细光束弧矢
细光束场曲
无关孔径，只是 视场函数
视场角=0 不存在场曲
边缘视场ym / ωm校正为0
0.707ym带有最大剩余场曲
分布式
子午场曲
弧矢场曲
系统初级像散分布系数
系统初级场曲分布系数
像散
细光束子午象点 — 弧矢像点轴向距离
像散随视场增大而增大
对直线
成像质量 相关 直线方向
直线在子午面内
子午像弥散，弧矢像清晰
直线在弧矢面内
弧矢像弥散，子午像清晰
都不在
都不清晰
宽光束像散
子午象点 — 弧矢像点 轴向距离
初级像散分布式
没有正弦差的物点位置（齐明点）、光阑位置（秋心）不存在像散
像散为0
子午焦点 重合 弧矢焦点
像面弯曲仍存在，中心视场调焦清晰，边缘视场模糊
6畸变
主光线像差
由光阑球差
不同视场主光线过光学系统与高斯像面交点高yz'≠理想像高y'
仅与物高y有关
只有奇数项
相对畸变
/β实际垂轴放大率
β理想垂轴放大率
相对畸变×2=线像弯曲度
弯曲度<4%人眼无感觉
视场函数
正畸变
负畸变
仅与物高y有关
只有奇数项
初级畸变分布式
边缘视场校正—0，0.775ym有最大剩余畸变
产生原因
光阑位置正弦差
角倍率
消除畸变
只满足光阑位置正弦条件不够
正切条件
困难
消除畸变的正切条件
消除光阑慧差的正弦条件
不同时满足
β=-1的对称光学系统
光阑在系统中间，前部系统、后部系统畸变等大反号
自动校正
7色差
各种色光之间成像位置&成像大小
位置色差
（轴向色差
轴上点两种色光成像位置差异
系统对F光C光消色差
近轴区
位置色差在近轴区已产生，只需对F光C光近轴光路计算
近轴色差、远轴色差
不同孔径光线色差不同，一般对0.707带光线校正色差，其他带有剩余色差
只与孔径有关
初级位置色差
分布式
初级位置色差分布系数
第二项=色球差
单薄透镜
透镜玻璃阿贝数
透镜光焦度
透镜数
透镜半通光口径
单透镜不可校正色差
单正透镜—负色差
单负透镜—正色差
色差
正比 光焦度
反比 阿贝数
无关 结构形状
消除需要±透镜
倍率色差
（垂轴色差
对轴外物点，不同色光垂轴放大率不等
轴外物点发出两种色光的主光线在消单色光像差的高斯像面交点高度差
目视光学系统
近轴光倍率色差（初级
倍率色差是像高色差别，不同色光理想像高不同
令边缘带ym倍率色差=0
y=0.58ym有最大剩余倍率色差
边缘视场高级倍率色差-0.38倍
初级倍率色差分布式
薄透镜系统
9波像差
实际光学系统存在像差，实际波面与理想波面有偏差
当实际波面与理想波面在出瞳相切，波面之间的光程差即波相差
对轴上物点，单色光的波相差仅由球差引起
波相差越小，成像质量越好
瑞利判断
光学系统最大波相差<1/4波长
成像质量好
<1/10波长
成像完善
8像差特征曲线与分析
轴外物点在子午面光线 经光学系统成像 高斯像面上不交于一点
像差特征曲线
畸变
宽光束子午慧差
光阑位置选择
Δθ'弧度值为离焦量大小
±表示顺逆时针
离焦选择
高斯像面不一定是成像系统最佳像面
离焦选取最佳像面
弥散斑明显减少
离焦量
不同物点像有不同离焦平面
最佳像面
所有视场获得较好成像调焦平面
拦光
若相差特征曲线中边缘光束横向像差较大
不改变光阑位置，另外+光阑
降低像面照度产生渐晕
提高成像质量
正弦差&慧差
正弦差
由于球差，对称主光线的同心光束经光学系统后不再对称于主光线
正弦条件
近轴点理想成像
无球差正弦差
无限远
sinU1=0
等晕成像
成像光束结构与轴上点成像光束结构相同
相同球差值
轴外光束不失对称性
无正弦差
等晕条件
物体无限远
不满足
两端不等
正弦差
物体无限远
正弦差OSC'=0，球差δL'≠0
满足等晕成像条件
正弦差OSC'=0，球差δL'=0
正弦差实质是相对慧差
横坐标无量纲
正弦差是小视场宽光束像差
纵坐标是光线在入瞳相对出射高度/孔径角
无关视场， 只是孔径函数
变化规律同球差
初级正弦差+二级正弦差+...
初级正弦差分布式
初级慧差分布系数
不产生正弦差
光阑在球面曲率中心
物点在球面顶点
物点在球面曲率中心
物点在
校正了球差，满足正弦条件的一对共轭点
不晕点/齐明点
慧差
轴外点光束的像差，孔径与视场函数
子午慧差
子午面内光线对的交点到主光线垂轴距离
弧矢慧差
弧矢面内光线对的交点到主光线距离
弧矢光线对两光线对称于子午面
在高斯像面交点高度yS'相等
初级慧差+二级+三级
光学系统
大孔径小视场
初级+二级决定
小孔径大视场
初级+三级决定
边缘孔径光线慧差→0
0.707最大剩余慧差
初级子午慧差分布式
初级弧矢慧差分布式
初级慧差
正比于孔径平方
球差
定义
近轴光线光路计算结果l'u'无关入射高度h1/孔径u1
远轴光线L1U'有关入射高度h1/孔径角U1
轴上点发出同心光束经光学系统后不再是同心光束
不同入射高度经光学系统后交光轴于不同位置， 相对近轴像点（理想像点）不同偏离
轴向球差
高斯像面的像点非点 而是圆形弥散斑
垂轴球差
初级球差、二级球差、三级球差
二级以上为高级球差
A1A2A3初级球差系数、二级、三级
忽视很小的>3
初级球差 α 孔径²
小孔径主要初级
二级球差 α 孔径⁴
大孔径高级++
球差分布式
系统球差为每个面对球差贡献和
每个面的球差分布系数
初级球差
矫正
单正透镜
边缘光线偏向角>近轴光线偏向角
边像方截距<近像方截距
负球差
单负透镜
边缘光线偏向角<近轴光线偏向角
边像方截距>近像方截距
正球差
初级与高级补偿
无论曲率半径，无球差
物点、像点在球面顶点无球差
物点像点在球面曲率中心
无论孔径角U 无球差
齐明点
齐明透镜，增大物镜的孔径角
垂轴放大率
系统焦距、像距是曲率半径r、间距d、折射率n的函数
只与孔径有关的像差
球差
正弦差
位置色差
都表示轴外点宽光束经光学系统成像失对称
正弦差
小视场光学系统
只需计算一条第二近轴光线
慧差
任何视场光学系统
相对主光线对称入射的上下光线对
典型光学系统
1眼睛&光学系统
眼睛结构
视网膜=光屏
瞳孔=孔径光阑
调节校正
环形肌肉调节晶状体 曲率半径变小
调节能力
能清晰调焦的极限距离表示
远点距离
远点发散度/汇聚度（焦距
近视/远视程度—视度
近点距离
近点发散度/汇聚度
远视眼 + 正透镜
近视眼 + 负透镜
水晶体两表面不对称
两主截面远点距不同
视度
散光度
圆柱面/双心圆柱面
辐射接收器
最小亮度灵敏度
最大亮度灵敏度
眼睛分辨率
视网膜最小鉴别距离=两神经细胞直径
≥0.006mm
物体对人眼张角
视角
视角鉴别率
人眼能分辨物点最小视角
视觉敏锐度
眼睛分辨能力
极限鉴别率的倒数
一般视觉敏锐度取1
眼睛分辨率 = 光学系统放大率×被观察物体所需分辨率
时间分辨率25f/s
50f/s拍摄，连续无闪烁
对比度分辨率0.02
对准精度
分辨
眼睛可区分两点/线的线距/角距离能力
对准
垂直于视轴方向的重合/置中过程
对准误差
对准后，偏离置中或重合的线距/角距
景深
眼睛调焦在某对准平面，眼睛不必调节可同时看清对准平面前后某距离物体
弥散斑=极限分辨角ε
双目视觉
视差角
视差角的差异
立体视差
大
纵向深度大
小
纵向深度小
人眼能感觉极限值
10''
体视锐度
无限远点
物体对应视差角
人眼刚能分辨出和无限远物点距离
立体视觉半径
以外，人眼不能分辨远近
立体视觉阈
双眼能分辨两点最短深度距离
放大镜
视觉放大率
仪器观察像高/直接观察像高
人眼后节点到视网膜
人眼直接观察
物体在明视距离D=250mm
视觉放大率非常数，取决于观察条件P' l'
眼睛调焦在无限远
Γ得焦距
眼睛调焦在D
小放大倍率（长焦距）放大镜（看书
眼睛紧靠放大镜
光束限制
渐晕系数K
100
50
0
物面在放大镜前焦平面，像平面在无限远
线视场
放大倍率越大，线视场越小
显微镜
视觉放大率
250mm明视距离
f0'物镜焦距
fe'目镜焦距
显微系统焦距
视觉放大率 = 物镜垂轴放大率β × 目镜视觉放大率Γe
线视场
取决于目镜前焦平面视场光阑大小
D视场光阑直径
视觉放大率越大，在物空间线视场越小
出瞳直径
孔径光阑经目镜成像
数值孔径
出瞳直径
分辨率
瑞利
相邻像点间间隔=艾里斑半径a时，可被光学系统分辨
比较保守
道威
相邻像点衍射斑中心距0.85a，可被光学系统分辨
理想分辨率
波长↑ 分辨率↓
数值孔径↑ 分辨率↑
分辨率主要取决于显微物镜数值孔径，无关目镜
有效放大率
原则
眼睛容易分辨
小于
放大不足
物镜不受衍射限制，目镜不够
大于
物镜分辨不开，目镜增大
景深
概念
人眼通过显微镜调焦在对准平面，在对准平面前后得清晰像的物空间深度
显微镜数值孔径↑ 要求放大倍率↑ 景深↓
精神大小决定 纵向调焦的调教误差
视觉放大率表焦距
照明
透射光亮视场照明
反射光亮视场照明
透射光暗视场照明
反射光暗视场照明
临界照明
组成
光源+聚光镜+孔径光阑
原理
光源通过聚光镜直接成像在需照明物平面
光瞳衔接
照明出瞳-物镜入瞳 照明出窗-物镜入窗
特点
光能利用率高，照明不均
柯勒照明
组成
光源+柯勒镜+聚光镜+孔径光阑+视场光阑
原理
聚光镜将被光源照亮的柯勒镜成像在需照明物面
光瞳衔接
瞳-窗 窗-瞳
特点
照明均匀，光能利用率低
物镜
基本：β、NA
考虑：小视场，大孔径
β=90×~100×
NA=1.25~1.4
外形尺寸计算
转像系统
棱镜式
转折光路、折叠光路、倒像
透镜式
对称结构，增加筒长
投影系统
基本参数
电影投影
幻灯片投影
反射投影
投影物镜光学特性
垂轴放大率
荧幕尺寸/图片尺寸
焦距
视场角
相对孔径
衔接
拉赫不变量：照明系统 > 投影系统
两系统光瞳衔接
摄影系统
照相镜头+可变光阑+感光底片
决定参数
分辨率
决定因素
物镜分辨率、接收器分辨率
度量
每毫米内能分辨开的线对数
公式
经验公式
物镜理论分辨率
像面照度
物体无限远
β=0
大视场物镜
景深
远景深
近景深
焦距↑，入瞳直径↑,景深↓
拍摄距离↑，景深大
目镜
作用
将物镜成像放大在人眼远点 / 明视距离供人眼观察
主要光学参数
目镜视场
取决于目视系统视觉放大率&物方视场角2ω
镜目距
镜后表面顶点到出瞳距离
相对镜目距
镜目距 / 目镜焦距
工作距
目镜第一面顶点 <-> 物方焦平面 距离
视度调节
工作距大于视度调节深度
常用目镜
惠更斯目镜
无畸变
40°视场相对畸变3~4°
冉斯登目镜
长出瞳
望远镜
视觉放大率
分辨率
用极限分辨角表示
瑞利判断
D：望远系统入瞳直径
道威判断
入射光瞳直径D越大 ，极限分辨率越高
视觉放大率~分辨率
有效放大率
概念
满足分辨要求的最小视觉放大率
工作放大率
为避免人眼疲劳，一般视觉放大率取值大2~3倍
视场
概念
物体边缘对入瞳中心张角
开普勒望远镜
物镜焦距
一次实像大小
2ω一般<15°
伽利略望远镜
人眼瞳孔=孔径光阑（出瞳
物镜框=视场光阑（入窗
不与物象面重合
一般存在渐晕
视场50%渐晕
视场角
D物镜框直径
lz入瞳-物镜框
最大视场（渐晕=0
牛顿公式
瞳孔平均距离
b=62mm
人眼瞳孔平均距离
b=62mm
单位
屈光度（D）
1D=100度
明视距离
物/像在眼前250mm
像质评价&像差公差
瑞利
瑞利判断
实际波面<->参考球面波：最大波像差
波前图
中心点亮度
分辨率
优点
指标单一，便于测量
缺点
不够严格
只适用于大像差系统
与实际物体有大区别
伪分辨率
子主题
星点检测法
星点板
点列图
像差存在，点像不集中与一点
优点
简单
缺点
近似关系
光学传递函数
MTF曲线判断质量
MTF曲线下面积
像差公差
子主题
复习
几何光学
折射定律
单折射面位置关系
反射面
垂轴放大率
轴向放大率
角放大率
全反射
光密→光疏
同种 均匀介质 光直线传播
×
成像系统将三维空间分为物空间和像空间两独立部分
同心光束经单折射球面仍同心光束
理想光学系统
图像法
无限远轴上物点光线必过像方焦点
无限远轴外物点光线必过像方焦面1点
物方焦点光线经光学系统//光轴
物方焦面1点经光学系统//
物方主面光线入社高度 = 共轭光线在像方主面出射高度
物方焦距~像方焦距
同一介质
牛顿
高斯
垂轴放大率
光焦度
薄透镜
接近
光组合
轴向放大率
角放大率
节点
节点距离=主点距离
光束限制
入瞳~出瞳 关于整个光学系统共轭
入瞳~孔径光阑 关于前面光组共轭
出瞳~孔径光阑 关于后面光组共轭
入窗~出窗 关于光学系统共轭
入窗~视场光阑 关于光阑前面光组共轭
出窗~视场光阑 关于光阑后面光组共轭
光阑
任一光学系统至少1孔径光阑1视场光阑
多渐晕光阑
判断
光学系统所有光孔、框在物空间成像
A→各光孔像边缘张角
最小=入瞳
孔径光阑
入瞳中心→其余光孔在物空间像边缘张角
最小=入窗
视场光阑
物边缘B→入瞳边缘张角
拦光=渐晕光阑
望远
正透镜*2无焦系统
物镜焦距＞目镜焦距
无限远物体倒立像
机械筒长=焦距和
物镜框=孔径光阑
目镜常=渐晕光阑
影响轴外点成像渐晕系数
正透镜+负透镜 无焦系统
无1次实像面
无限远物体正立像
机械筒长=焦距差
人眼=孔径光阑=出瞳
物镜框=视场光阑=入窗
大视场一般有渐晕
+场镜
像方视场角
视角放大率
出瞳
不变
显微
正透镜*2
目镜物镜焦距小
光学间隔Δ大
W
物镜框系统=孔径光阑
分划板=视场光阑
目镜=渐晕光阑
孔径光阑 在 像方焦平面
物镜、目镜=渐晕光缆
影响轴外成像渐晕系数
+场镜
系统放大率不变
同渐晕系数时通光口径↓
物方远心光路
物方主光线//光轴
像方主光线→像方焦点
孔径光阑在像方焦平面
入瞳在物方∞
避免调焦不准的测量误差
场镜
置于实像、实像面附近的透镜
压缩入射光线后续投射高度，减小后续光组通光口径
景深
远景景深 近景景深
p入瞳到对准平面距离
2a入瞳直径
平面与平面系统
平行平板
轴向位移量
棱镜
直角棱镜
入射、出射光轴⊥入射面出射面
出射光轴∠90°
等腰棱镜
入射、出射光轴⊥入射面出射面
出射光轴折转任意角度
转折光路
道威棱镜
出入射光轴 ×⊥面
只能平行光路
物镜倒像
目镜正像
展开
等效平行平板厚度
折射棱镜
最小偏向角
对混合光只有一种色
红光折射率小
光楔
相对旋转
平移
画图
E
关键词
12
Convergence
汇聚
Divergence
发散
Homogeneous
同性
isotropic matter
各向同性物质
magnification
放大
concave
凹
convex
凸
vertex
顶点
curvature
曲率
conjugate
共轭
reflecting
反射
normal
法线
incidence
入射光线
denser medium
光密介质
rarer medium
光疏介质
index of refraction
折射率
Image space
像空间
object space
物空间
object distance
物距
Image distance
像距
principal points
主点
principal planes
主平面
focal points
焦点
focal length
焦距
transverse magnification
横向（垂轴放大
Axial magnification
轴向放大
Angular magnification
角度放大
Newton's lens equation
Gauss' equation
34
Plane mirror
平面镜
wrong-reading
反像
prisms
棱镜
dispersing prisms
分散棱镜
reflecting prisms
反射棱镜
right-angle prisms
直角棱镜
roof(Porro) prisms
五角棱镜
Dove (erecting) prisms
道威棱镜
pentagonal prisms
五角棱镜
dispersion
Chromatic dispersion
色散
Optical material: glass, crystal, plastic
光学材料：玻璃，晶体，塑料
stops
光阑
Field Stop
视场光阑
Aperture Stop
孔径光阑
Entrance Pupil
入射光瞳
Exit Pupil
出射光瞳
Entrance Window
入射窗
Exit Window
出射窗
填空
12
Law of Rectilinear propagation： Light as it advances through free space or through homogeneous, isotropic matter follows a beeline.
A light ray striking a reflecting surface and reflected from it makes equal angles with the normal to the surface at the point of incidence, I''=-I， and the incoming ray, the outgoing ray, and the normal to the surface at the point of intersection all lie in the same plane.
The angle made by the incident ray, that made by the refracted ray, and the surface normal at the point of incidence in a refractive process obey the expression nsinI=n'sinI' The incident ray, the refracted ray, and the surface normal are all coplanar.
Vertex is the point where the optic axis intersects the surface. Object distance is the distance from vertex to the object. Image distance is the distance from vertex to the image. Center of curvature is the center of single spherical surface. Meridional plane is a plane containing the optic axis and the object.
Principal planes are defined as the loci where refraction is assumed to occur without reference as to where it actually does occur. Principal points are the points where the optical axis intersects principal planes. Focal points (the first~, the second ~ / the object-side ~, the image-side ~) focal length is the distance from the principal point to the focal point. A on-axial point object at infinity and the second focal point are conjugate. The parallel ray is first parallel to the axis and then, after refraction passes through F’. The focal ray passes through F and then is rendered parallel to the axis. The chief ray goes through the principal point without deviation.
34
Prisms are divided into two groups-- reflecting prisms and dispersing prisms
Generally, the index decreases as the wavelength increases. The effect is Chromatic dispersion.
Mean dispersion is numerical difference between the two refractive indices nF and nC
Stops are either the finite size of the lenses or additional diaphragms in optical system which limit the bundle of light passing through in cross section.
An aperture stop is an opening, usually circular, in an otherwise opaque screen
The Aperture ratio of the system is the ratio D/f’. It’s reciprocal is f-stop number.