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旋转二次曲面透镜基点研究

2021-06-18徐海斌顾菊观

物理通报 2021年6期

徐海斌 顾菊观

(湖州师范学院理学院 浙江 湖州 313000)

1 引言

透镜在光学教学和光路设计中的应用非常普遍[1,2].透镜参数的选择在很大程度上影响了其效果.因此,对透镜特性的研究具有着重要的意义.

透镜基点位置是描述透镜特征的重要参数.现有光学教材往往只对球面透镜进行阐述,给出傍轴近似下基点位置参数的公式.玻恩在《光学原理》一书中对旋转二次曲面的几何光学成像问题进行了初步探讨,但是并没有给出其具体形式[3].在实际光路设计中,非球面透镜因为其较多的优势,得到了广泛的研究与应用[4~6].基于非球面透镜应用的仿真研究也得到了广泛的开展[7~11].基于几何光学基本原理及二次曲面的数学描述[12],一些研究者对二次曲面透镜参数进行了理论研究,并在各种近似下给出其基点位置描述公式及成像特征[13~15].由于实际透镜加工的限制和测量的不便,使得这些研究结论并没有得到明确的实验验证.同时,现有研究很大程度仅仅考虑曲面顶点曲率半径对基点参数的影响.而二次曲面conic系数是描述旋转二次曲面特征的重要参数.因此,考虑二次曲面conic系数对透镜基点参数究竟会产生怎么样的影响就变得非常有必要.

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