科普：光學(xué)系統(tǒng)

光學(xué)系統(tǒng)（optical system）是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學(xué)元件按一定次序組合成的系統(tǒng)。通常用來成像或做光學(xué)信息處 理。曲率中心在同一直線上的兩個或兩個以上折射（或反射）球面組成的光學(xué)系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)，曲率中心所在的那條直線稱為光軸。

一個光學(xué)系統(tǒng)除了要考慮高斯光學(xué)的有關(guān)問題，諸如物像共軛位置、放大率、轉(zhuǎn)像和轉(zhuǎn)折光路等以外，還需考慮成像范圍的大小、成像光束孔徑角的大小、成像波段的寬窄以及像的清晰度和照度等一系列問題。滿足一系列要求的實際光學(xué)系統(tǒng)往往不是幾個透鏡的簡單組合，而由一系列透鏡、曲面反射鏡、平面鏡、反射棱鏡和分劃板等多種光學(xué)零件組成，并且要通過合理設(shè)置光闌、精細(xì)校正像差和恰當(dāng)確定光學(xué)零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質(zhì)量系統(tǒng)。

用途:

通常用來成像或做光學(xué)信息處理

實際系統(tǒng):

學(xué)等的有關(guān)問題

理論:

光線和波面的傳播規(guī)律

理想光學(xué)系統(tǒng):

理想光學(xué)系統(tǒng)是能產(chǎn)生清晰的、與物*相似的像的成像系統(tǒng)。光束中各條光線或其延長線均交于同一點的光束稱為同心光束。入射的同心光束經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交點分別稱為物點和像點。理想光學(xué)系統(tǒng)具有下述性質(zhì)：①交于物點的所有光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，出射光線均交于像點。反之亦然。這一對物像可互換的點稱為共軛點。②物方的每條直線對應(yīng)像方的一條直線稱共軛線；相對應(yīng)的面稱共軛面。③任何垂直于光軸的平面，其共軛面仍與光軸垂直。④對垂直于光軸的一對共軛平面，橫向放大率為常量。研究理想光學(xué)系統(tǒng)上述物像兩方一一對應(yīng)關(guān)系的理論稱為高斯光學(xué)。首先由德國科學(xué)家C.高斯在1841年的著作中闡明。實際上不存在真正的理想光學(xué)系統(tǒng)。共軸球面系統(tǒng)在近軸條件下可近似滿足理想光學(xué)系統(tǒng)的要求。

基點和基面:

決定理想光學(xué)系統(tǒng)物像共軛關(guān)系的幾對特殊的點和面。

焦點和焦面:

光軸上與無窮遠(yuǎn)像點共軛的點稱為物方焦點（或焦點），記作F；光軸上與無窮遠(yuǎn)物點共軛的點稱為像方焦點（或第二焦點），記作F'。通過F和F′點并與光軸垂直的面稱為物方焦面（焦面）和像方焦面（第二焦面）。

主點和主面:

橫向放大率等于1的一對共軛面稱主面，兩主面與光軸的交點稱主點。從物方焦點F發(fā)出的任一光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后成為平行于光軸的光線，延長這對共軛光線得其交點M，這交點的集合構(gòu)成物方主面（主面），該主面與光軸的交點H稱物方主點（主點）。平行于光軸的光線入射后，出射光線交于像方焦點F'，延長這對共軛光線得其交點M'，該交點的集合構(gòu)成像方主面（第二主面），它與光軸的交點H'稱像方主點（第二主點）。兩主面是一對共軛面，兩主點是一對共軛點。兩主面上任一對共軛點離光軸的高度相等，橫向放大率為1。

節(jié)點和節(jié)面:

光軸上角放大率為1的一對共軛點稱節(jié)點，通過節(jié)點并與光軸垂直的面稱節(jié)面。