安徽科技学院：《工程光学》课程教学资源（PPT课件）第三章 理想光学系统

第三章 理想光学系统 >理想光学系统和共线成像 >理想光学系统的基点、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 >实际光学系统

第三章 理想光学系统 ➢理想光学系统和共线成像 ➢理想光学系统的基点、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 ➢实际光学系统

第一节理想光学系统的共线理论 ·理想光学系统 。3 把实际光学系统在近轴区以近轴光 线成完善像的理论推广到任意大的 空间和任意宽的光束，这样的光学 系统称之为理想光学系统

第一节 理想光学系统的共线理论 • 理想光学系统 • 把实际光学系统在近轴区以近轴光 线成完善像的理论推广到任意大的 空间和任意宽的光束，这样的光学 系统称之为理想光学系统

>1841年高斯提出，又称为高斯光学 >采用特殊的点和面（基点和基面)表示光 学系统，并确定其它任意点的物像关系 >每一个实际光学系统的近轴区域看成理 想光学系统

➢1841年高斯提出，又称为高斯光学 ➢采用特殊的点和面（基点和基面）表示光 学系统，并确定其它任意点的物像关系 ➢每一个实际光学系统的近轴区域看成理 想光学系统

高斯光学的基本核心就是共线成 像。 ■所谓共线成像，就是指在理想光 学系统中的一一对应关系。 点对应点、直线对应直线、平面 对应平面的成像变换即称之共线 成像，物象一一对应的关系称之 为共轭关系

◼高斯光学的基本核心就是共线成 像。 ◼所谓共线成像，就是指在理想光 学系统中的一一对应关系。 ◼点对应点、直线对应直线、平面 对应平面的成像变换即称之共线 成像，物象一一对应的关系称之 为共轭关系

·共线成像理论 1、任一物点在像空间都有一个和它唯一对应的 像点； 2、物空间任一条直线，则在像空间也有对应 的唯一直线； 3、物空间任一平面，像空间也有唯一的对应 平面

• 共线成像理论 1、任一物点在像空间都有一个和它唯一对应的 像点； 2、物空间任一条直线，则在像空间也有对应 的唯一直线； 3、物空间任一平面，像空间也有唯一的对应 平面

这种点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成 像变换即称之共线成像，这种物像一一对应的关系称 之为共轭关系。 按照这一理论，可以得到如下推论： ①如果一条物方光线经过物点P，则对 应的像方光线必经过其共轭点P'； ②如果物方的平面垂直于光轴，则像方 的共轭平面也垂直于光轴；

这种点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成 像变换即称之共线成像，这种物像一一对应的关系称 之为共轭关系。 • 按照这一理论，可以得到如下推论： • ① 如果一条物方光线经过物点P， 则对 应的像方光线必经过其共轭点P′； • ② 如果物方的平面垂直于光轴，则像方 的共轭平面也垂直于光轴；

③ 在任何一对共轭的垂轴平面内，垂轴 放大率为一常数，即垂轴的平面物体物 像相似。 ·这个理论很重要，它是推导几何光学许 多重要定律的基础。请在今后学习中注 意领会其思想

• ③ 在任何一对共轭的垂轴平面内，垂轴 放大率为一常数，即垂轴的平面物体物 像相似。 • 这个理论很重要，它是推导几何光学许 多重要定律的基础。请在今后学习中注 意领会其思想

。 例3-1如图3-1，已知Q、Q'为某理想光学 系统的一对共轭面，并且已知该共轭面的垂 轴放大率，同时已知该系统的另外两对共轭 物像点C、C'和D、D',试求图中任一物点P 的像点。 B y 图3-1

• 例3-1 如图3-1，已知Q、Q′为某理想光学 系统的一对共轭面， 并且已知该共轭面的垂 轴放大率，同时已知该系统的另外两对共轭 物像点C、C′和D、D′，试求图中任一物点P 的像点。 图 3-1

·解：由P点过C点和D点分别作两条光线(I)和(2)，Q 面于A点和B点，由于共轭面的垂轴放大率已知，根据 推论③，故容易得到Q'面上的A'点和B'点，即AB 和A'B'为这对共轭面上的一对共轭物像。根据推 论①，光线(1)的共轭光线(1)必经过A'点和C'点， 光线(2)的共轭光线(2)′必经过B′点和D'点，得到 光线(1)'和(2)'的相交点P′，即为所求之像。 (2 (1)

• 解：由P点过C点和D点分别作两条光线⑴和⑵，交Q 面于A点和B点,由于共轭面的垂轴放大率已知，根据 推论③，故容易得到Q′面上的A′点和B′点，即AB 和A′B′为这对共轭面上的一对共轭物像。根据推 论①，光线⑴的共轭光线⑴′必经过A′点和C′点， 光线⑵的共轭光线⑵′必经过B′点和D′点，得到 光线⑴′和⑵′的相交点P′,即为所求之像

第二节理想光学系统的基点与基面 ·理想光学系统的基点和基面包括了这样一 些特殊的共轭点和共轭面： ·①无限远的轴上物点和它对应的共轭像点 (像方焦点)； ②无限远的轴上像点和它对应的共轭物点 (物方焦点)； ③一对垂轴放大率等于+1的共轭平面（主 面)； ④一对角放大率等于+1的共轭点（节点）

第二节 理想光学系统的基点与基面 • 理想光学系统的基点和基面包括了这样一 些特殊的共轭点和共轭面： • ①无限远的轴上物点和它对应的共轭像点 （像方焦点 ）； • ②无限远的轴上像点和它对应的共轭物点 （物方焦点 ） ； • ③一对垂轴放大率等于+1的共轭平面（主 面）； • ④一对角放大率等于+1的共轭点（节点）