Оптоэлектронные системы

Пересечение оптики и электроники от теории до практики

Параксиальная оптика - Главные и фокальные точки оптической системы

Главные и фокальные точки относятся к кардинальным точкам оптической системы.
Рассмотрим параксиальную оптическую систему, которая строит изображение предмета (рисунок 1). Роль системы в данном случае исполняет одна линза. Предмет находится на бесконечном расстоянии от нее и центрирован относительно оптической оси системы (пространство предметов на рисунке слева). Так как система параксиальная, она формирует идеальное изображение в точке Задний главный фокус.

Линза строит изображение предмета, удаленного на бесконечность

Рисунок 1. Линза строит изображение предмета, удаленного на бесконечность

Продлим луч, в пространстве предметов и в пространстве изображений, до пересечения в точке Точка, принадлежащая задней главной плоскости (рисунок 2). Плоскость, которая проходит через эту точку и пересекает оптическую ось под прямым углом, назовем задней главной плоскостью. Точку пересечения этой плоскости с оптической осью Задняя главная точка назовем задней главной точкой. Точку изображения предмета Задний главный фокус, которая находится на оптической оси, назовем задним главным фокусом.

Определение заднего главного фокуса, задней главной точки и задней главной плоскости

Рисунок 2. Определение заднего главного фокуса, задней главной точки и задней главной плоскости

Изменим условия - перенесем предмет вправо на бесконечное расстояние (рисунок 3). Теперь, пространство предметов у нас находится справа, а пространство изображения - слева.

Линза строит изображение предмета, удаленного на бесконечность (предмет находится справа от линзы)

Рисунок 3. Линза строит изображение предмета, удаленного на бесконечность (предмет находится справа от линзы)

Проведем те же дополнительные построения, которые мы проводили, когда предмет находился слева (рисунок 4). Плоскость, проходящую через точку Точка, принадлежащая передней главной плоскости и пересекающую оптическую ось под прямым углом в точке Передняя главная точка, назовем передней главной плоскостью, точку пересечения с осью – передней главной точкой, а точку изображения Передний главный фокуспередним главным фокусом.

Определение переднего главного фокуса, передней главной точки и передней главной плоскости

Рисунок 4.Определение переднего главного фокуса, передней главной точки и передней главной плоскости

Заметьте, что в обоих случаях (и когда прдемет был слева, и когда предмет был справа) - лучи проходят через обе точки и Точка, принадлежащая передней главной плоскости, и Точка, принадлежащая задней главной плоскости (рисунок 5). Дело в том, что точка Точка, принадлежащая задней главной плоскости является изображением точки Точка, принадлежащая передней главной плоскости. Другими словами, Точка, принадлежащая передней главной плоскости и Точка, принадлежащая задней главной плоскости – сопряженные точки. Очевидно, что коэффициент увеличения для этих точек равен единице, так как они находятся на одинаковом расстоянии от оптической оси.

Сопряжение главных плоскостей

Рисунок 5. Сопряжение главных плоскостей

Передняя и задняя главные плоскости являются сопряженными плоскостями, и коэффициент увеличения для этих плоскостей равен единице. Т.е. для любой точки, принадлежащей передней главной плоскости можно найти сопряженную ей точку в задней главной плоскости и увеличение для этих точек будет равно единице.

Добавить комментарий

Оптоэлектронные системы © 2015