Оптическое пространство

Оптические пространства — это математические системы координат , которые облегчают моделирование оптических систем посредством математических преобразований . Оптическое пространство — это математическая система координат, такая как декартова система координат, связанная с показателем преломления . Анализ оптических систем значительно упрощается за счет использования оптических пространств, которые позволяют дизайнерам размещать начало системы координат в любом из нескольких удобных мест. При проектировании оптических систем всегда используются два оптических пространства: пространство объекта и пространство изображения . Также часто используются дополнительные промежуточные пространства.

Оптические пространства простираются до бесконечности во всех направлениях. Пространство объектов не существует только на «входной» стороне системы, а пространство изображений не существует только на «выходной» стороне. Пространства в этом смысле можно рассматривать как точки зрения. Таким образом, все оптические пространства полностью перекрываются до бесконечности во всех направлениях. Обычно начало координат и, по крайней мере, некоторые оси координат каждого пространства различны, что открывает дизайнеру разные перспективы. Из иллюстрации может оказаться невозможным определить, к какому пространству принадлежит точка, луч или плоскость, если не принять какое-либо соглашение. Общепринятое соглашение использует заглавные буквы, такие как X, Y или Z, для обозначения точек и строчные буквы, такие как a, b и c, для обозначения расстояний. Буквы без штриха, такие как t или v, обозначают пространство объекта, а буквы со штрихом, такие как t 'или v', обозначают пространство изображения. Промежуточные пробелы обозначаются дополнительными штрихами, такими как r″, z″ или q″. Одна и та же буква используется для обозначения точек или расстояний, находящихся в сопряженных отношениях . Единственным исключением является использование F и F 'для обозначения соответственно пространства объекта и изображения. фокусные точки (которые не являются сопряженными). Термин «точка объекта» не обязательно относится к точке конкретного объекта, а скорее к точке в пространстве объекта; аналогично для «точки изображения».

Можно задаться вопросом, как точка объекта может существовать на «выходной» стороне оптической системы или, наоборот, как точка изображения может располагаться на «входной» стороне оптической системы. Ответ в обоих случаях заключается в том, что точки виртуальны; они физически не существуют. Оптические пространства делятся на реальную и виртуальную части. Таким образом, точка объекта на «выходной» стороне системы находится в виртуальной части пространства объектов и называется точкой виртуального объекта. Точки объекта на «входной» стороне находятся в реальной части пространства объекта и являются реальными точками объекта. Для точек изображения ситуация обратная.

Обычно горизонтальную ось оптического пространства называют осью z с положительным направлением слева направо. Аналогично, ось Y вертикальна с положительным направлением вверх.