Optische Systeme lassen sich in drei Gruppen einteilen: endlich/endlich
konjugiert, unendlich/unendlich konjugiert oder unendlich/
endlich konjugiert. Ein endlich/endlich-System fokussiert
Bildgebung (endlich/endlich) Fokussierung und Kollimation
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ANWENDUNGSHINWEIS
Optische Systeme
Definition der verwendeten Variablen
Vorzeichenkonvention
Strahlverkleinerung oder -aufweitung
(unendlich/unendlich)
(unendlich/endlich)
das Licht
einer Quelle im Endlichen auf einen Punkt. Objektive, die Objekte in endlicher
Entfernung auf einen Detektor fokussieren, arbeiten auf diese Weise.
Eine unendlich/unendlich-Anordnung ändert den Strahldurchmesser
eines kollimierten (parallelen) Strahls entsprechend ihrer Vergrößerung
und emittiert wieder einen kollimierten Strahl. Ein unendlich/endlich-
Design fokussiert eine unendlich entfernte Quelle auf einen kleinen Punkt.
Typischerweise beginnt man das Design mit der „paraxialen Lösung“,
für welche der Designer Eigenschaften wie die Abstände der Konjugierten,
Bild- und Objektgröße, Vergrößerung, etc. in erster Ordnung approximiert.
Diese Berechnungen benutzen paraxiale Elemente – theoretisch perfekte
Linsen, ohne Abberationen aufgrund endlicher Dicke, Krümmungsradius,
Glassorte und Dispersion. Hinweis: Die einzigen Spezifikationen für eine
paraxiale Linse sind deren Position zu Objekt- und Bildebene, Linsendurchmesser
und Brennweite.
Danach kann mit dem tatsächlichen Design
begonnen werden, welches die endliche Dicke der Komponenten und
alle Aberrationen berücksichtigt.
Hi , Ho Bild- bzw. Objektgröße (die Hälfte der tatsächlichen Objekt-
und Bildgröße)
I , O Bild- bzw. Objektweite gemessen von der nächsten Linse zum
Bild bzw. Objekt
Fi , Fo Bild- bzw. objektseitige Brennweite der jeweils nächsten Linse
F Effektive Brennweite des gesamten Linsensystems
M Gesamtvergrößerung des Systems
d Abstand zwischen zwei Elementen
q Voller Öffnungswinkel des Akzeptanz- oder Emissionslichtkegels
des Linsensystems
ai , ao Halber Bildwinkel in unendlich konjugierten Systemen
TP Systemdurchsatz, im Wesentlichen die Lichttransmission
f/# Blendenzahl: Fokussier- bzw. Sammelvermögen der Linse
D Durchmesser der Linse
Positive Werte: Folgende Größen werden durch positive Werte angegeben: Höhen über der optischen Achse, Abstände, die von einem Referenzpunkt aus
nach rechts gemessen werden, Brennweiten von fokussierenden Linsen und Winkel, die gegen den Uhrzeigersinn von der optischen Achse gemessen werden.
Negative Werte: Die Gegenteile der oben genannten Größen werden mit negativen Werten angegeben (d.h. während die oberhalb der optischen Achse
gemessene Höhe mit positivem Vorzeichen angegeben wird, sind Höhen unterhalb der optischen Achse mit negativem Vorzeichen zu versehen).
Referenzpunkt für die angegebenen Gleichungen: Position der Linse.