几何光学基本原理

光在球面上的反射和折射

	球面折射成像公式	球面反射成像公式
物像距	$\begin{matrix} \frac{n'}{s'}-\frac{n}{s}=\frac{n'-n}{r}\\ \\ \frac{f'}{s'}+\frac{f}{s}=1 \end{matrix}$	$\begin{matrix} \frac{1}{s'}+\frac{1}{s}=\frac{2}{r}\\ \\ \frac{1}{s'}+\frac{1}{s}=\frac{1}{f} \end{matrix}$
焦距和光焦度	$\begin{matrix} \Phi =\frac{n'-n}{r}\\ \\ f'=\frac{n'}{n'-n}r\\ \\ f=\frac{-n}{n'-n}r\\ \end{matrix}$	$\begin{matrix} \Phi =\frac{-2n}{r}\\ \\ f'=\frac{r}{2}\\ \\ f=\frac{r}{2}\\ \end{matrix}$
横向放大率	$\beta = \frac{ns'}{n's}$	$\beta=-\frac{s'}{s}$

薄透镜物象距公式


像方焦距	$f'=\frac{n'}{\frac{n_0-n}{r_1}+\frac{n'-n_0}{r_2}}$
物方焦距	$f=\frac{-n}{\frac{n_0-n}{r_1}+\frac{n'-n_0}{r_2}}$
透镜的光焦度	$\Phi =\frac{n'}{f'}$
高斯公式	$\frac{f'}{s'}+\frac{f}{s}=1$
$n=n'=1$ 时的高斯公式	$\left\{\begin{matrix} f'=-f=\frac{1}{(n_0-1)(\frac{1}{r_1}-\frac{1}{r_2})}\\ \Phi =(n_0-1)(\frac{1}{r_1}-\frac{1}{r_2}) \end{matrix}\right.$ $\frac{1}{s'}-\frac{1}{s}=\frac{1}{f'}$
透镜的横向放大率	$\beta = -\frac{f}{f'}\frac{s'}{s}$
透镜的横向放大率	$\alpha = \beta^2$
透镜的角放大率	$\gamma=\frac{n}{n'}\frac{1}{\beta}$

菲涅尔衍射：光源、衍射屏和接收屏三者之间距离为有限远，或其中之一为有限远。近场衍射。

夫琅禾费衍射：光源、衍射屏和接收屏三者之间距离均为无限远。夫琅禾费衍射是远场衍射，计算容易，应用价值大

菲涅尔衍射积分公式

基尔霍夫衍射积分公式

单狭缝的夫琅禾费衍射

第K级极小： $sin\theta=\pm\frac{K\lambda}{a}\,\,(K=1,2,3,...)$
第K级极小的位置： $x'=fsin\theta=\pm \frac{K\lambda}{a}f$
第K级次级大的条件
第K级次级大的位置
中央亮斑的半角宽度
中央亮斑的宽度

圆孔的夫琅禾费衍射

艾里斑的半角宽度
艾里斑的半径

夫琅禾费矩孔衍射的复振幅和光强分布

巴比涅原理

两个互补屏在衍射场中某点单独产生的复振幅之和等于光波自由传播时该点的复振幅

成像仪器的分辨本领

瑞利判据
成像仪器的分辨极限角
人眼的分辨极限角
望远镜
- 最小分辨角
- 有效放大率
显微镜
- 最小分辨率
- 数值孔径
- 放大倍数
照相物镜

振幅型平面透射光栅的衍射

多缝夫琅禾费衍射的光强分布
光栅方程
极小
缺级
谱线的半角宽度
衍射图样
- 一片暗背景上出现的一些细而亮的条纹

光栅光谱仪的特性

单色光垂直照明光栅时，在满足光栅方程

的衍射方向都产生主极大

角色散率 $D=\frac{K}{dcos\theta}$
线色散率 $D_l=\frac{Kf'}{dcos\theta}$

色分辨本领

色分辨率 $R=\frac{\lambda}{\Delta \lambda}=KN$

色散范围

自由光谱范围 $G=\Delta \lambda=\frac{\lambda}{K}=\frac{\lambda^2}{d sin\theta}$

干涉主极大的条件
闪耀级次K

反射定向光栅可以在一定波段内把光能集中到某一级光谱中

菲涅尔衍射的半波带法

小圆孔衍射
- 小孔露出的波面部分对交点所包含的半波带数

平行光入射

小圆屏衍射：泊松亮点

衍射成像元件
- 将每隔一个半波带的光振动的复振幅加以改变的衍射屏。
矩形波带片
正弦形波带片
交点露出的第K半波带的半径 $\rho_k=\sqrt{K\lambda r_0}\propto \sqrt{K}$
波带片的主焦距

波带片的类透镜物象距公式

$\frac{1}{R}+\frac{1}{r}=\frac{1}{f'}\,\,,f'=r_0$ 表示波带片的主焦距

1.解像力单位LW/PH与LP/MM之间的关系，具体摄像头的解像率如何计算？ 2.解像力实验室测试方法及步骤介绍。 3.镜头CRA与芯片CRA有差异时，主要会影响什么？体现CRA的曲线图如何通过两者对比来分析是否匹配？ 4.镜头MTF值实质含义是什么？怎么解读？主要影响镜头MTF值的因素有哪些？ 5.镜头和芯片在像素要求上怎么看是否匹配？ 6.杂光鬼影的形成及规避方法。 7.Lens shielding 跟镜头关系。 8.镜头不同镜片数量对各参数的影响，比如为什么3P/4P 比2P的镜头要好，光学原理是什么？ 9.镜头畸变设计原理，反畸变原理；畸变在各环节中的管控方法。 10.设计一款“完美”或者说高难度的镜头，它的具体实现难点在哪里？请介绍镜头的设计步骤在注意事项。 11.芯片感光面大小在镜头支持的最佳像面与极限像面之间，对成像效果的具体影响； 12.模组按理论对焦距离计算得出的对焦距离与实际产线上使用的对焦距离有较大差异时，这两者的图像拍摄性能有何不同？ 13.F.NO对景深的影响以及具体涉及模组时对其的选择。 14.广角模组中对焦距离的选择对解像力的影响以及如何选择最佳对焦距离。 15.广角模组的视角计算为什么要采用模拟的方法？它的具体使用工具（软件）是什么？一般建议多少的视角以上就需要采用模拟的方法来计算了？

因为是计算机出身，对物理学习并不深入。特借了一本中科大出版的《光学基础进行学习》，下面是对立面 知识点 的一些汇总：光在均匀介质中沿直线传播光的直线传播、反射定律、折射定律是几何光学三大定律费马原理：光沿着所需时间为极小值的路径传播光程：折射率与光所经过路径的乘积。不同颜色光在同一介质折射率是不同的，不同颜色的光在空间中散开，即色散。全反射：光密介质（折射率大的）向光疏介质（折射率小的）射...

1、变焦和对焦有什么区别？变焦就是改变镜头的焦距（准确说是像距），以改变拍摄的视角，也就是通常所说的把被摄体拉近或推远。例如18-55mm和70-200mm镜头就是典型的变焦镜头。焦距越长，视角越窄。对焦通常指调整镜片组和底片（传感器平面）之间的距离，从而使被摄物在CCD/CMOS上成的像清晰。我们通常说的“调焦”一般指“对焦”。有些人认为定焦镜头不能调焦的说法是错误的。 2、...

A more modern statement of the principle is that rays of light traverse the path of stationary optical length with respect to variations of the path 光线在介质中传播的时候，在所有可能的传播路径中，会选择光程最稳定的那条。均匀介质中光沿直线传播对于一个光学系统来说，最简单的情况，就是一个点光源通过光学系统，最终会汇聚成一个像点，一

光学点扩散函数（ODF）是光学系统的一项重要参数，它描述了光源在物体表面上形成点像时在距离上的分布情况。ODF对于许多光学应用来说都是非常重要的，因此如何计算ODF成为了一个研究的热点。在Matlab程序中，计算ODF需要通过几个步骤来实现。首先，需要定义物体表面的坐标系和光源的位置，然后根据需要计算出不同方向上的点扩散函数值，并使用图形界面来可视化数据。为了计算ODF，还需要使用一种称为Monte Carlo方法的数值计算方法。这个方法模拟了光线在物体上的随机行走，然后在每个点处计算出ODF的值。在实际应用中，需要进行多次Monte Carlo模拟，并将结果取平均值以得到更准确的ODF值。在Matlab程序中，可以使用现有的库函数和工具箱来实现ODF的计算和可视化，如Statistics and Machine Learning Toolbox和Image Processing Toolbox等。同时，还需要实现一些数学公式和模型来模拟光线行为，例如菲涅尔公式和拉伐公式等。总之，Matlab程序的ODF计算方法可以通过数值计算和图形可视化来实现，是一种非常有用的工具。该程序可以应用于各种光学应用，包括成像、传感和测量等领域。