国家标准 GB/T1224一2016 代替GB/T12241999 几何光学术语、符号 Voeabularyandcharacterfo”geometriealoptics 2016-08-29发布 2017-03-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T1224一2016 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准代替GB/T1224一1999《几何光学术语、符号》,与GB/T1224一1999相比,除编辑性修改外主要技术变化如下 -修改了1999年版中第3.5、3.12、3.14、3.15、3.33、3.34、3.35、3.36、3.37、3.39,3.45、3.46,3.60、 3.61,3.62,3.65,3.71.3.743.77、3.94、3.95,3.104,3.107条术语的定义; 修改了1999年版中的第3.14,3.15,3.18.3.19.3.30.3.104条术语的符号对1999年版中第3.1、3,4、3.7 3.23、3.27、3.29、3.30、3.41、3.42、3,43、3.44、3.47、 3.49,3.50、3.51、3.54、3.55、3.59、3.63、3.64、3.66、3.67、3.70、3.72、3.73、3.93、3,99、3.103、 3.105、3.lll、3.l12、3.l13条术语的定义作了补充删除了1999年版中的第3.3、3.13、3.38、3.57、3,58、3.75、3.783,92、3.100、3.101、3.102、 3.108、3.l09、3.l10、3.l143.l18、3.120共33条; 增加了112条术语和定义; 增加了插图19幅; 修改了附录A的结构和部分表述,其中修改后的光线与光轴夹角正负号的判定规则,与GB/T 1224一1999相反; 将表1的内容移到附录A中本标准由机械工业联合会提出本标准由全国光学和光子学标准化技术委员会(sAc/Tc103)归口本标准起草单位;贵阳新天光电科技有限公司、上海理工大学、贵州省光学测量工程技术研究中心、苏州一光仪器有限公司、宁波永新光学股份有限公司南京江南永新光学有限公司、南京东利来光电实业有限公司、宁波市教学仪器有限公司、宁波湛京光学仪器有限公司、梧州奥卡光学仪器公司,宁波舜宇仪器有限公司、宁波华光精密仪器有限公司本标准主要起草人;胡清、章慧贤、卢继敏、钱克清、曾丽珠、杨广烈、李睑,王国瑞、熊守裕、张景华、胡森虎、徐利明本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T1224！一1976,GB/T1224一1999.
GB/T1224一2016 几何光学术语、符号范围本标准规定了几何光学的基本术语,以及与儿何光学成像,光学系统的光束限制、几何像差、儿何光学成像基本元件及典型光学系统等相关的术语、定义和符号本标准适用于光学系统设计,以及与几何光学相关的标准制定、技术文件编制、教材和各类出版物编纂注:术语方括号[]内的词可省略;圆括号()内的词除作为说明外,还作为可替换的词基本术语 2.1 几何光学 eometrical optes gee 以光线作为基础概念,用儿何方法研究光的传播规律和光学系统成像规律的光学学科分支 2.2 光线rayofliht 携带光能量的几何线,其方向代表光能量的传播方向 2.3 发光点 luminouspoint 本身发光或被照明后发光的几何点,它向周围辐射光线,可以看作光线的起点 2.4 入射ineidenee 光投射到介质界面的现象 2.5 入射光线ineidentray 射到两种介质界面上的光线(例如图1的AB);或即将进人光学系统的光线 2.6 入射角angleofineidence;ineidentangle 人射光线与界面人射点处法线的夹角(例如图1中的i) 2.7 反射relectiom 光人射到介质界面上被返回原介质的现象 2.8 反射光线refleetedray 当人射光线射到两种介质的界面上时,被介质界面反射回原介质的光线(见图1中的BC). 反射光线位于人射光线和界面人射点处法线所决定的平面内,反射光线和人射光线分别位于法线的两侧
GB/T1224一2016 说明 AB FP、FK 界面; 人射角; 人射光线 BC 反射光线; MN,GH 界面的法线; -反射角; BD 折射光线; n和n -两种介质; 折射角出射光线 DE 偏向角; 注角度正负号规则见附录A.5 图1光线的入射,反射,折射和出射 2.9 反射角angleofreleetiom 反射光线与界面人射点处法线的夹角(如图1中的;") 反射角;"和人射角i的绝对值相等,符号相反 2.10 innerrefleeting 内反射对于某介质而言,人射和反射光线均位于该介质内,人射点位于该介质界面上的反射现象 2.11 外反射outerreltectimge 对于某介质而言,人射和反射光线均位于该介质外,人射点位于该介质界面上的反射现象 2.12 折射refraction 光从一种介质进人另一种介质时,传播方向发生改变的现象 2.13 折射光线 refractedray 当人射光线射到两种均匀介质的界面上时,通过介质界面进人第二介质中的光线(如图1中的D) 折射光线位于人射光线和界面人射点处法线所决定的平面内,折射光线和人射光线分别位于法线的两侧 2.14 折射率 refractiveindex 介质的[绝对折射率等于真空中的光速与介质中的光速之比 2.15 等效空气层厚度equivalentairthicknes d 光学平板的厚度或反射棱镜的展开厚度除以其材料折射率所得的厚度
GB/T1224一2016 2.16 折射角amgleorn refraction 折射光线与界面人射点处法线的夹角如图1的i'). 折射角i'的正弦与人射角i的正弦之比值,等于人射光线所在介质折射率n与折射光线所在介质折射率n'之比值见式(1. sini n sin 2.17 eriticalangle 临界角光线从折射率较高的介质向折射率较低的介质人射时,折射角为90"的人射角 2.18 全反射 totalreflection 光线从折射率较高的介质向折射率较低的介质人射时,如果人射角大于临界角,光线将被界面全部反射回原介质,不再进人折射率较低介质中的现象 2.19 出射emergence 光从介质界面或光学系统射出的现象 2.20 出射光线emergentray 从介质或光学系统射出的折射光线(如图1的DE 2.21 透射(过 tranSmisS0 光通过介质,并不改变其单色光成分频率的现象 2.22 ofdeviation，defleetion 偏向角angle angle 光线通过介质出射时,出射光线与人射光线的夹角如图1的) 2.23 minimumangleofdeviation 最小偏向角 D 光线通过具有两互不平行界面的介质出射时,当人射角(绝对值)等于出射角时,偏向角为最小值 2.24 光束[light] beam，bundleofrays 具有一定关系的一些光线的集合 2.25 同心光束 h0m0centricbea -些相交于一点的光线或延长线相交于一点的光线构成的光束同心光束可分为发散光束,平行光束和会聚光束能完善成像的光束应是同心光束 2.26 发散光束diretbheum 交点位于光线起始方的同心光束
GB/T1224一2016 2.27 平行光束parallelbeam -些相互平行光线构成的光束注:平行光束可以被视作交点位于无限远的同心光束 2.28 convergentbeam 会聚光束交点位于光线前进方的同心光束 2.29 准直光束colimatedbeam 发散或会聚光束通过光学系统后,演变而成的平行光束 2.30 细光束sharpbeam;thinpencilbeam -些无限靠近主光线(参见4.6)的光线构成的细小光束;或孔径角(参见4.16和4.17)很小的同心光束 2.31 宽光束broadbeamanglepeneilofray 具有一定直径或孔径角(参见4.16和4.17)的光束 2.32 轴上光束asialbeam 位于光学系统光轴上的物点发射出的光束 2.33 轴外光束of-axisbeam 位于光学系统光轴以外的物点发射出的光束 2.34 像散光束astigmaticbeamm 子午光线(参见4.8)和弧矢光线(参见4.9)不会聚在同一点上的光束 2.35 漫反射diuserefleetion 光束人射到粗糙表面上,其光线向各个方向反射的现象 2.36 漫透射difusetransmisson 光束人射特殊结构界面(如玻璃磨砂面)后,其光线向各个方向折射的现象 2.37 散射scattering[oflieht 光束在介质中传播时,由于介质中存在其他物质微粒,或介质本身密度不均匀,使部分光线传播方向发生改变的现象几何光学成像 3.1 光学系统opticealswstem 由一个或若干个光学零部件组成的具有光学功能的系统也称光组
GB/T1224一2016 3.2 成像imugeformation，imagery 物体发出的光线通过光学系统的折射和反射形成像的过程 3.3 surface 光学表面titel 在光学系统中,对光线起反射或折射作用的光学零部件表面 3.4 共轴光学系统coaxialopticealaxis 各光学表面曲率中心均位于同一直线上的光学系统 3.5 光轴opticalaxis 光学系统的对称轴线在共轴光学系统中,是各光学表面曲率中心所在的直线如图2中AA 所示 3.6 顶点 vertex 光学表面与光轴相交的点(例如图2中的O和O). B 说明: 第一个光学表面; -最后一个光学丧面; 物平面; 物方焦平面 -物方主平面川像方主平面; 像方焦平面像平面注，线段正,负号规则见附录A.d. 图2几何光学成像示意图 3.7 共轴球面系统coaxialspheriealaxis 所有光学表面为球面或平面的共轴光学系统 3.8 近轴区paraxialregionm 光学系统中,邻近光轴周围的空间注;通常认为,该区域内光线与光轴夹角的正弦和正切与其角度的弧度值相差无几,可以互相代用
GB/T1224一2016 3.9 近轴光线para\ialray 在近轴区内传播的光线 3.10 远轴光线faraxial ray 近轴区以外的光线;或邻近孔径光闹(参见4.2)边缘的光线 3.11 物[体]object 被光学系统成像的对象(在图2中,AB为被成像的物体,y为物高 . 3.12 物点ongetpumt 物体上的一个点物点被看作是理想的几何点 3.13 物[平]面objeetplane 过物点并垂直于光轴的平面(在图2中,I为物平面) 3.14 实物realobjeet 当人射到光学系统的是发散光束时,相应的发散中心为实物点例如图2所示的B点该实物点所在的物,为实物 3.15 虚物virtualobject 前一光学系统的成像光束在尚未成实像(参见3.20)前,被当前光学系统所截取,则在前一光学系统应该成实像的位置,形成当前光学系统的虚物例如图3所示的AB 说明 AB -虚物; A'B 实像图3虚物成实像示例 3.16 物空间objeetspace 又称物方对于指定光学系统,所有可能成像的物点位置组成的空间 3.17 像点imugepoint 物点经光学系统按几何光学规律在像空间形成的共轭(参见3.28)点 3.18 image 物体上各点经光学系统成像后的像点的集合
GB/T1224一2016 3.19 像[平]面imagplane 过像点并垂直于光轴的平面(在图2中,I'为像平面. 3.20 实像relimage 当出射光束会聚时,由光束直接会聚而成的像(见图2中的A'B'像). 注:实像能被一个表面截获 3.21 虚像virtwalimage 当出射光束发散时,其出射光线的反向延长线相交而成的像例如图4所示的A'B'像注:虚像不能被一个表面截获,但能被人眼接收,或被另一个会聚系统转换成实像说明: -实物; AB A'B 虚像图4实物成虚像示例 3.22 正像 erectingimage 与物体的上下,左右方向一致的像 3.23 倒像inverltelinage 与物体的上下,左右方向相反的像 3.24 镜像mirorimage 物体经一个平面反射.形成的像,像与物对称于该平面 3.25 转像imagerotationm 借助光学元件,使像相对于物的方向产生旋转 3.26 像空间 im1agespce 又称像方对于指定光学系统,像点(可以是实像,也可以是虚像)所有可能位置组成的空间 3.27 光学空间oplital、 spce 物空间、像空间和光学系统所占空间的总称
GB/T1224一2016 3.28 共轭eonjugate 在光学系统的物空间和像空间中,物和像及其相关的几何元素或几何量互成唯一对应的关系注:在图2中,带上标“'”的符号与未带上标的相同符号(F和F'除外)所代表的几何元素和几何量共轭 3.29 rfecti 完善成像per imaging 自物体上每一个物点发出的同心光束,，经光学系统之后都能以同心光束会聚成像点(例如图5a). 称完善成像完善成像一种不完善成像说明物点; A'、A'、A、A'、A" 像点图5完善成像和不完善成像 3.30 理想光学系统pertetuptealsystem 物空间和像空间的点、线,面有严格的共轭一一对应关系,能完善成像的光学系统 3.31 高斯光学系统Gaussoptiessystem 把光学系统在近轴区完善成像的理论推广到任意宽空间内的物点以任意宽的光束,都能完善成像的理想光学系统注:通常可把该系统的像面和像点称之为高斯像面和高斯像点 3.32 焦点feillpointftneus F,F" 平行于光轴的光线经光学系统后,光线与光轴的交点 3.33 实焦点realfoealpoint;realfoeal" 平行于光轴的光线经光学系统会聚后,所形成的焦点(例如图2中的F,F') 3.34 虚焦点virtualfoealpoint;virtualfoeal 平行于光轴的光线经光学系统后发散,发散光线的反向延长线相交所形成的焦点例如图4中的F') 3.35 物方焦点objetoeapint，objetfoe"s F 光学系统在物空间的焦点(例如图2中的F) 它是无限远轴上像点的共轭点又称前焦点
GB/T1224一2016 3.36 像方焦点imugefealpotnt;imugefeus F” 光学系统在像空间的焦点(例如图2中的F') 它是无限远轴上物点的共轭点又称后焦点 3.37 焦[平]面foealplanes 通过焦点并垂直于光轴的平面过F和F'点的焦平面,分别称为物方焦平面和像方焦平面例如图2中的平面和平面I'),也称前焦面和后焦面 3.38 物方截距objeetinterseetiondistance 以光学系统第一个光学表面顶点为原点,到轴上物点之间的距离(例如图2中的L) 3.39 像方截距immageinterseetiondistance 以光学系统最后一个光学表面顶点为原点,到轴上像点之间的距离(例如图2中的L' 3.40 物方顶焦距objeetvertexfoealdistance;frontfoealdistance 以光学系统第一个光学表面顶点为原点,到系统物方焦点的距离(例如图2中的一l 3.41 像方顶焦距imagevertexfoealdistanee;baektoealdistanee 以光学系统最后一个光学表面顶点为原点,到系统像方焦点的距离例如图2中的'. 3.42 物方焦距obijectfocaldistance 又称前焦距以光学系统物方主点(参见3.58)为原点,到系统物方焦点的距离(例如图2中的) 3.43 像方焦距imagefoealdistanee 又称后焦距以光学系统像方主点(参见3.58)为原点,到系统像方焦点的距离(例如图2中的' 3.44 焦物距foeus-objectdistance 以光学系统物方焦点为原点,到轴上物点的距离(例如图2中的r) 3.45 焦像距foeus-imagedistance 以光学系统像方焦点为原点,到轴上像点的距离(例如图2中的.r'
GB/T1224一2016 3.46 物距objeetdistanee 以物方主点为原点,到轴上物点的距离(见图2中的) 3.47 像距 imagedistance 以像方主点为原点,到轴上像点的距离(见图2中的' 3.48 epintsdistanee 共轭点距离conjugate 轴上物点到对应像点之间的距离;简称共轭距 3.49 物方[光线]倾斜角objeetangleofinelination;inelination anglefohjeetspae u,U 人射光线与光轴的夹角例如图7中的u) 3.50 像方[光线]倾斜角imagangle ofinelinaton;inelinationangleofimagespaee u',U" 出射光线与光轴的夹角例如图7中的一u' 3.51 角放大率angularmagnifieationm 通过轴上像点的共轭光线与光轴夹角的正切和通过物点的光线与光轴夹角的正切之比值见式(2) tanuu tan4 式中: 角放大率; 通过轴上物点的光线与光轴夹角(参见图7). 通过轴上像点的共轭光线与光轴夹角(参见图7) 3.52 轴向放大率axialmagnification 当物沿光轴移动一小段距离时,引起像相应移动一小段距离(参见图6),像和物移动距离之比,为轴向放大率见式(3). dl.a 3) d.工说明: -轴向放大率; d.an 物沿光轴移动的距离; 像沿光轴移动的距离 dl.r 图6物和像的轴向位移 10o
GB/T1224一2016 3.53 nificationm 横向放大率 ateralmmagmi 又称垂轴放大率光学系统成像时,像高与物高之比见式(4) 8= 式中横向放大率; 像高(参见图2); 物高(参见图2) 3.54 拉赫不变量LagrangeIemholtzinvariant 拉氏不变量拉格朗日-赫姆霍兹不变量光学不变量在理想光学系统的一对物、像共轭平面上的物高、物方介质折射率、物方光线倾斜角三者的乘积与像高、像方介质折射率、像方光线倾斜角(参见图7)三者的乘积相等,且是一个常量,该常量称拉赫不变量其关系式以式(5)表示,该式也称拉赫不变式或拉赫公式 5 =n 说明 -拉赫不变量; 物方介质折射率物方光线倾斜角1 物高像方介质折射率; 像方光线倾斜角像高图7拉赫不变量的相关参量 3.55 视角 visualangle 人眼对被观察目标(物体或像)两端的张角例如图8中的2w'为人眼用放大镜观察像的视角 3.56 视[觉]放大率magnifyingpower;absolutemagnifieation 又称放大倍数或放大倍率对同一目标,通过光学系统观察的半视角(图8中的2u'的一半)的正切和用人眼直接观察的半视角的正切之比 1l
GB/T1224一2016 说明: P 人眼@孔; 2e 视角; AB 物; A'B 像图8人眼用放大镜观察像的视角 3.57 主[平]面prineipalplanes 光学系统中,横向放大率为十1的一对共轭平面例如图2中的皿和'平面) 在物空间的主平面称为物方主平面,在像空间的主平面称为像方主平面 3.58 主点primeiplpons H,H 主平面与光袖的交点(例如图2中的H.H') 物空间的主点称为物方主点,以H表示;像空间的主点称为像方主点,以H'表示 3.59 节点nnalpns J,J'" 光轴上角放大率为+1的一对共扼点(例如图9中的JJ') 在物空间的称物方节点或前节点,以了表示;在像空间的称像方节点或后节点,以J'表示如果物空间和像空间的光学介质相同,则对应的主点和节点重合图9节点 3.60 基点eardinalpoints，Gausspoints 又称高斯点光学系统的两个主点、两个节点和两个焦点的总称 3.61 基面ceardinalplanes.Gassplanes 又称高斯面 12
GB/T1224一2016 过基点并与光轴垂直的平面包括两个主面,两个节面和两个焦面 3.62 光学间距optieal interyal 自光学系统的前一系统像方焦点到后一系统物方焦点的距离 3.63 顶点间距 verteXinterVal 前一折(反)射面顶点到相邻的后一折反)射面顶点的距离 3.64 主点间距prineipalpointsinterval dt 自光学系统的前一系统的像方主点到后一系统物方主点的距离 3.65 光路raypath 光学系统中,光线所遵循的路径 3.66 光线追迹raytracing 在运用几何光学进行光学系统设计时,选取若干具有代表性的光线,自物点开始,追踪其在光学系统中传播的轨迹当光线到达介质界面时,计算因折射或反射导致光线倾斜角的变化和到达下一界面的高度变化,直至到达像点该过程,称为光线追迹 3.67 光焦度foealpower 光学系统对光线会聚或发散的能力其值为像方介质折射率与对应像方焦距之比值,以屈光度为单位见式(6) 7 式中: 光焦度; 像方介质折射率; -像方焦距,单位为米(m) 3.68 offocus [几何]焦深dleph 物平面固定时,能获得清晰像所容许的像平面沿光轴移动的距离 3.69 工作距离wwkingdistanee W.D 物面到光学系统距离物面最近的光学零件表面的轴向距离(含光阑面,盖玻片除外 3.70 offield 景深depth Al 能在像面上获得清晰像的物空间深度 13
GB/T1224一2016 3.71 resolutionm 分辨力 a,,N 显示物体或像的细节的能力分辨力可以以下方法来度量 a)以刚能被分辨的两物点对人瞳中心的张角a来度量; b)以刚能被分辨的两物点的距离来度量; e)以刚能分辨出物面上1mm内的线对数N来度量 3.72 眼点eyepoint 目视系统视场边缘光束的主光线在目镜像方与光轴的交点 3.73 视度diopter" SD 目视仪器目镜出射光束的会聚或发散程度其值等于眼点到轴上光线会聚点距离L的倒数,以屈光度为单位,如式(7)所示光线会聚时,L、为正值,SsD也为正;光线发散时.L、为负值.sD也为负 7 SD =亡式中: SD -视度; -眼点到轴上光线会聚点距离,单位为米(m). Ls 3.74 屈光度diopter 光焦度和视度的单位名称.(lm)-1等于1屈光度(1D) 3.75 视差 parallax AsD,e 由于参考目标与像面不共面,所造成的从不同方向观察时,参考目标与像产生相对位移的现象表征视差可以用参考目标与像的视度之差ASD,或用参考目标与像产生的最大相对位移量所对应的视场角e度量 3.76 明视距离distanceofdistinctvision;referenceviewimngdistance 健康的人眼,在良好照明条件下,能清晰、舒适地观察到物体时,物体到眼角膜顶点的距离国际上公认人眼的明视距离为250n mm 光学系统的光束限制光闹dliaphragm;stop 垂直于光轴,并能对通过光线起限制作用的通光孔孔径光澜aperturestop 用于限制轴上物点成像光束直径大小的光阔简称孔阅例如图10中的Q.Q 14
GB/T1224一2016 4.3 入瞳entrancepupil D 孔径光阑被其前面光学系统在物空间所成的像例如图10中的PP 4.4 出瞳exitpupil D 孔径光阑被其后面光学系统在像空间所成的像例如图10中的P'P' 说明孔径光闹 QQ PP 人瞳; P'P'， -出腋图10孔径光澜、入瞳和出瞳示例 4.5 出瞳距离exit pupldlistanee 自光学系统最后一面顶点到出瞳平面与光轴交点的距离,简称出瞳距目视光学系统的出瞳距离也被称为眼点距离或眼点高度 4.6 chiefr 主光线princijpalray rray 对于宽光束,指光束中通过孔径光闹中心的光线(例如图11中的BB');对于细光束,指光束的中心光线例如图17中的A. 4.7 边[缘]光线marginalray 物点发出的光束中,通过人瞳边缘的光线,为该光束的边[缘]光线 4.8 子午面 meridianplane,tange entinlplane 轴外点主光线和光轴所构成的平面(见图11中的T) 4.9 弧矢面sagittalplane 与子午面垂直并通过主光线的平面(见图11中的s) 15
GB/T1224一2016 说明 D 孔径光俐; BB 主光线; AA'光轴; T 子午面; 弧欠面注:透镜从略子午面和弧矢面图11 4.10 子午光线meridional augmthal ray ray; -束光束中,位于子午面内的那些光线 4.11 弧矢光线aatal ray 束光束中,位于弧矢面内的那些光线 4.12 斜光线obliqueray 光学系统的人射光束中,在子午面内且不与光轴平行的光线 4.13 空间光线skewray 又称不交轴光线共轴光学系统中,不与光轴共面的光线 4.14 远心光路teleeentriepathoflight 将光学系统的出射光瞳设置在物镜后焦面上,使物方主光线来自于无穷远具有该设置的光路,称为物方远心光路;若将人射光瞳设置在物镜前焦面上,使像方主光线投射至无穷远,则构成像方远心光路该光路可以消除焦距调整产生的测量误差 4.15 远心光闹telecentriestop 设置在光学系统物方(或像方)焦点上的孔径光闹也称焦闹 4.16 物方孔径角objeetapertureangle max 轴上物点对人廊直径张角的半 4.17 像方孔径角imageaperureangle U m 轴上像点对出瞳直径张角的一半 16
GB/T1224一2016 4.18 数值孔径 numericalaperture NA 物方孔径角的正弦与物点所在介质的折射率之乘积 4.19 相对孔径relative aperture 光学系统的人瞳直径与像方焦距之比又称孔径比注:在摄影光学系统中,常用其倒数表征,称之光圈[指]数F 4.20 通光孔径elearaperture b 光学元件上,保证成像光束通过所需要的孔径一般呈圆形 4.21 有效孔径efreetiveaperture 光学系统成像光束的最大直径 4.22 视场fiedofview 2y, ,2o 光学系统可成像的像面范围,或与其共轭的物面范围用线值表示大小的视场,称为线视场如显微镜系统);用角度表示大小的视场,称为角视场如望远镜系统) 4.23 视场光朗ieldstop 限制成像范围的光闹简称场闹一般情况下,视场光闹设置在像面或物面上 4.24 entrancewindow 入射窗视场光闹被其前面光学系统在物空间所成的像 4.25 出射窗exitwindow 视场光闹被其后面光学系统在像空间所成的像 4.26 物方视场角objectfieldangle 人射窗直径或宽度对人瞳中心的张角的一半 4.27 像方视场角imagefiedangle w 出射窗直径或宽度对出瞳中心的张角的一半 4.28 渐晕vignetting 轴外物点发射的光束,由于部分被光(或透镜框)所遮挡,使其到达像面光束的孔径(角)小于轴上物点发射的光束,如图12所示,从而导致视场边缘像变得暗淡的现象 17
GB/T1224一2016 说明: -轴上物点; ， B -轴外物点; D -出面图12渐晕的产生 4.29 coefricient 渐晕系数vigmetim ingG Kn(线渐晕系数) K.面渐晕系数) 定量表征渐晕程度的参量轴外物点与轴上物点子午光束在出瞳面上所占高度之比.称为线渐晕系数Kn,见式(8). 轴外物点与轴上物点光束在出腋面上所占面积之比,称为面渐晕系数K、 Kn 式中: 线渐晕系数 K 轴外物点子午光束在出瞳面上所占高度(见图12) 轴上物点子午光束在出瞳面上所占高度(见图12) h 4.30 渐晕光闹vignettingstop 为了特定的需要,刻意制造渐晕效果,而设置的光闹 4.31 消杂光光闹flarediaphragm;larestop 拦截系统外来光和光学仪器壳体、镜筒内壁反射光,使之不影响成像的光闹几何像差 5.1 像差 rration aber 光学系统中,实际像与理想像的偏差 5.2 几何像差geometriealaberationm 以光线经光学系统的实际光路相对于理想光路的偏离来度量的像差儿何像差可分为单色像差和色[像]差两大类 18
GB/T1224一2016 5.3 单色像差monwchromatieaberraton 单色光成像所形成的像差其中包括球差,彗差、像散、场曲、畸变等5种像差 5.4 球[面像]差spheriealaberrationm AL 自轴上物点以不同倾斜角人射到光学系统的光线,经光学系统后,不会聚在同一点上,所引起的种像差如图13所示 5.5 轴向球差 asialspheriealaberration 纵向球差longitudnalspheritealabheraton L" 沿光轴方向度量不同倾斜角光线会聚点的离散范围获得的球差值其表达式如式(9)所示参见图13. L'=L一L 式中: oL" 轴向球差; 自光学系统最后一面顶点到a光线会聚点的轴向距离自光学系统最后一面顶点到b光线会聚点的轴向距离 5.6 横向球差 ateral Isphericalaberatiom 垂轴球差 dy 在轴上像点所在理想平面上,度量远轴光线穿透点离散范围半径获得的球差值参见图13 说明 L" -轴向球差; -横向球差; y 1" 自光学系统最后一而顶点到a光线会聚点的轴向距离; 自光学系统最后一面顶点到b光线会聚点的轴向距岗 L" 图13球差 5.7 omma;comaticaberration 彗差 OSC 自轴外物点发出的宽光束，经光学系统后,光线不会聚在同一点上,而是离散分布,呈现头部明亮、集中,尾部渐睹、发散,类似星状像斑现象的一种像差,图14为具有较大彗差的星点像实例 19
GB/T1224一2016 图14彗差像斑 5.8 eridionalcoma 子午彗差mer Kr 轴外物点发出宽光束的子午光线通过光学系统后,其会聚点偏离主光线,形成的彗差,如图15所示其表达式如式(10)所示 "+Y (10 K十=- 说明 -物点在子午面内成像的彗差; K P 理想像平面子午光线在理想像平面上穿透点的高度; Y'" a Y'" b子午光线在理想像平面上穿透点的高度; 左主光线在理想像平面上穿透点的高度 Y'" 图15子午彗差 5.9 弧矢彗差sagittalcomma K'、轴外物点发出的宽光束的孤矢光线通过光学系统后,其会聚点偏离主光线,形成的彗差,如图16所示其表达式如式(11)所示 (11 K'、=Y"',-Y" 5.10 像散astigmatism 工's 自轴外物点发出细光束的子午光线和弧矢光线分别会聚成相互垂直并相隔一定距离短线(称焦线的一种像差如图17所示其值以两焦线离开的轴向距离度量其表达式如式(12)所示 12 's=r'" 式中像散; rTs 子午焦线到像面的距离(参见图17); 2o0
GB/T1224一2016 -弧矢焦线到像面的距离(参见图17). 说明 K" -物点在弧矢面内成像的差; P 理想像平面; Y'" 在理想像平面上,e或d呱欠光线穿透点的高度; Y" 在理想像平面上，2主光线穿透点的高度图16弧矢彗差说明: AA 主光线 T 子午面; 弧矢面; P 像平面; F 子午焦线; F' 弧矢焦线图17像散 5.11 场曲eurvatureoffrield 平面物体成曲面像的一种像差如图18所示也称像场弯曲说明: CAB 平面物体; C'A'B 曲面像; 图18场曲 21
GB/T1224一2016 5.12 子午场曲meridiancurvature offield z'(适用于细光束成像 X'适用于宽光束成像) 自轴外物点发出光束的子午光线在像方会聚点(当宽光束时,为焦线)相对于理想像面的偏离其表达式如式(13)所示 (13 工'=L下一1 式中: 子午场曲; 自光学系统最后一面顶点到轴外物点子午光线在像方会聚点的轴向距离(参见图18): 自光学系统最后一面顶点到轴上像点的轴向距离(参见图18) 5.13 弧矢场曲sagittaleurvatureofrield r'(适用于细光束) x'(适用于宽光束自轴外物点发出光束的弧矢光线在像方会聚点(当宽光束时,为焦线)相对于理想像面的偏离其表达式如式(14)所示 r'、=L'、一L" 14 式中: -弧矢场曲 .s 自光学系统最后一面顶点到轴外物点弧矢光线在像方会聚点的轴向距离 L 自光学系统最后一面顶点到轴上像点的距离; 5.14 畸变 distortion 4y" 由于横向放大率随着视场的增大而变化,引起物和像失去几儿何相似特性的一种像差其表现形式见图19 其表达式如式(15)所示说明无畸变; 正畸变; 负畸变非对称畸变 d 图19不含和含畸变的网格像 (15 oy，=y'，一y" 式中畸变; y" 实际主光线决定的像高; y" 22
GB/T1224一2016 理想像高 y0" 5.15 相对畸变relativedistortion 畸变与理想像高之比的百分数其表达式如式(16)所示 y" ×100% l6) y 式中: 相对畸变; y" 畸变; 理想像高 y0 5.16 色[像]差 chrOmaticaberration 同一光学系统,以不同波长的光线成像时,所获得像之间形成差异的一种像差其中包括轴向色差和横向色差 5.17 轴向色差axialehromatiecaberrationm 纵向色差longitudinalechromaticaberationm L" .2 又称位置色差同一光学系统,以不同波长的光线所成的像,其像面沿光轴方向的位置之差,如图20所示其符号的双下标入1,入2表征光线的两种波长说明物高; L 自光学系统最后一面顶点到入1光线成像像面的轴向距离自光学系统最后一面顶点到入2光线成像像面的轴向距离 Le 1光线成像的像高， y 入2光线成像的像高 y2 图20色差轴向色差的表达式如式(17)所示 L.一La 式中: 光线波长入1相对于入2成像的轴向色差; L. L' -自光学系统最后一面顶点到入1光线成像像面的轴向距离，， L 自光学系统最后一面顶点到入2光线成像像面的轴向距离 23
GB/T1224一2016 5.18 横向色差 lateralchrOmaticaberati0n AyA.2 又称垂轴色差或倍率色差同一光学系统以不同波长的光线所成的像大小之差,如图20所示其符号的双下标入1和入2,表征两种光线的波长横向色差的表达式如式(18)所示 (18 Ay'知.2=y'一y您式中: -光线波长入1相对于入2成像的横向色差; Ayl.28 -入1光线成像的像高; yxn y'您 -入2光线成像的像高; 5.19 aberrationcorreetion 像差校正在光学系统设计或装校中,通过改变透镜参数、位置、材料以及调整光闹位置等手段,把像差减少到最小,使光学系统接近理想光学系统的过程 5.20 像差平衡aberrationbalaneins ng 在像差校正巾,若某种像差被校正,可能使其他种像差反而增大,改变这一现象,进行像差再校正的过程 5.21 二级光谱 secondaryspectrum AL. ,2. 对两种指定波长光线的色差进行校正后,其他波长光线所在像面与之不重合而引起的色差其符号的下标入l,入2,表征已被校正色差的两种光线波长入表征用于计算二级光谱的第三种光线的波长二级光谐的表达式如式(19)所示 L十L" AL,. -1" 19) 2 式中光线波长入相对于2成像的二级光谱 LA.xa L 自光学系统最后一面顶点到入1光线成像像面的轴向距离; 自光学系统最后一面顶点到2光线成像像面的轴向距离 L 自光学系统最后一面顶点到入光线成像像面的轴向距离" 5.22 等晕条件isoplanaticcondition 当与光学系统不能完善成像时,使近轴区轴外物点与轴上物点所成像的缺陷程度相等,称为等晕条件,如图21所示所成的像,称为等晕成像 5.23 正弦差offenceagainstofsineconditionm OSC 当光学系统不满足等晕条件时,则近轴区轴外点与轴上点所成像的缺陷程度不相等,其差异以正弦差来衡量 24
GB/T1224一2016 说明 A 轴上物点; B -轴外物点; 轴上物点与轴外物点成像具有等量的轴向球差 L” 图21等晕成像 5.24 齐明[的 aplanatic 不晕[的使光学系统不产生球差,在设计中所采取的相关措施其派生词如;齐明点,齐明透镜、齐明性等几何光学成像基本元件及典型光学系统光源light S0urce 赋予光线能量的发光元件或自然光 6.2 透镜 lenS 具有人射面和出射面,其中至少一个是曲面(球面或非球面)的透明物体在几何光学中,透镜具有使光束会聚或发散的作用 6.3 薄透镜thinlens 中心厚度很小,可以认为其物方主点和像方主点重合的透镜透镜组 lens group 为达到成像的特定目的,相互胶合或离开一定间隔的若干透镜的集合 6.5 平行平板paralelpate 人射面和出射面是相互平行平面的透明物体在儿何光学中,光学平板能使光线产生平移而不改变传播方向 6.6 光楔opticalwedge 人射面和出射面是具有一定夹角的平面的透明物体在几何光学中,光楔能使光线通过后产生偏向角反射镜mirror 反光镜能使人射光线反射的镜面 25
GB/T1224一2016 6.8 平面[反射]镜planemirror 镜面为平面的反射镜在几何光学中,平面镜能使光学系统的光轴转折并产生镜像半透(反)射镜 Semitr transparentmmirror 析光镜能使人射光的能量一部分反射,一部分透射的反射镜 6.10 球面镜 spherteal mirror 镜面为球面的反射镜在几何光学中,球面镜具有使光束会聚或发散的作用 6.11 棱镜prismm 用透明光学材料制作的实心多面体在几何光学中,棱镜具有转折光路、转像、倒像和扫描的作用 6.12 物镜objeetive 在光学系统中,最先对物体成像的光学部件 6.13 目镜0cular;eyepiece 在光学系统中,将物镜所成的像放大后,供眼睛观察的光学部件 6.14 屏 screenm 能在其上成实像,以便观察的透射或反射表面 6.15 分划板graticule;retiele 置于物平面或像平面上,用于测量、参照、校正、定位、计数,表面制有线纹、标记、图案的光学平板 6.16 光学薄膜[膜层]opticalcoating;opticealthinrilm 为改变光学元件表面光学特性而镀在元件表面上的一层或多层膜 6.17 光学纤维optiealfiber;fiber 利用纤维内壁对光的全反射,传输光能的丝状或纤维状的介质材料 6.18 放大镜magnifier;magnifyinglens 在物体和眼睛之间用来增大视角,在视网膜上形成放大像的会聚透镜， 6.19 显微系统mieroscopiesystem 能对近处微小物体进行放大成像的光学系统 6.20 望远系统telecopicsystemm 能对远处景物进行视角放大成像的光学系统 26
GB/T1224一2016 6.21 投影系统projeetingsystem 能将物体成像在屏上的光学系统 6.22 摄影系统phoographicsystem 能将物体成像在感光材料或感光元件上的光学系统 6.23 microphoto 缩微系统 0graphysystem 能把物体缩小成像在高分辨力感光材料上,像差极小的摄影系统 6.24 自准直系统 autocolimationsystem 能够利用系统内部的调整环节实现物像共面的光学系统 6.25 扫描光学系统seaminguptielsystem 光束传播方向或位置随时间变化而改变的光学系统例如激光打印机、扫描仪等的光学系统 6.26 照明系统illuminatingsystem 用以照明物体的光学系统 27

几何光学术语及符号GB/T1224-2016

1. 引言

几何光学是物理学的一个分支，主要研究光线在透明介质中传播的规律和特性。在几何光学的研究过程中，需要使用到一些术语和符号，以便更加准确地描述问题。本文将介绍一些几何光学中常用的术语和符号，并参考GB/T1224-2016标准。

2. 术语

以下是几何光学中常用的术语：

物距（S）：物体离镜头的距离。
像距（S'）：像离镜头的距离。
焦距（f）：使平行光线通过一透镜汇聚于一点或者使一点光源经过一透镜后形成平行光的透镜到该点的距离。
主平面（H，H'）：经过透镜中心并垂直于光轴的平面。
光心（O）：透镜的中心，在主平面上。
孔径（D）：透镜的有效口径。
放大率（β）：像高与物高的比值。

3. 符号

以下是几何光学中常用的符号：

f：焦距，单位为米（m）。
S、S'：物距和像距，单位为米（m）。
m：物像距比，无量纲。
β：放大率，无量纲。
D：孔径，单位为米（m）。
n：介质的折射率，无量纲。
f'：后焦距，单位为米（m）。

4. 结论

本文总结了几何光学中常用的术语和符号，并参考了GB/T1224-2016标准。这些术语和符号在几何光学的研究和实践中起着重要的作用，能够帮助人们更加准确地描述光线的传播规律和特性。