光学空間

光学空間は、光学システムを数学的変換としてモデル化することを容易にする数学的座標系です。光学空間は、屈折率に関連付けられた直交座標系などの数学的座標系です。光学空間を使用すると、設計者が座標系の原点をいくつかの便利な場所のいずれかに配置できるため、光学システムの分析が大幅に簡素化されます。光学システムの設計では、常に 2 つの光学空間、つまり物体空間と像空間が使用されます。追加の中間空間も頻繁に使用されます。

光学空間は、すべての方向に無限に広がっています。物体空間はシステムの「入力」側だけに存在するわけではなく、像空間も「出力」側だけに存在するわけではありません。この意味での空間は、視点と見なすことができます。したがって、すべての光学空間は、すべての方向に無限に完全に重なり合っています。通常、各空間の原点と少なくとも一部の座標軸は異なり、デザイナーにさまざまな視点を提供します。何らかの規則が採用されない限り、イラストから点、光線、または平面がどの空間に属しているかを判別できない場合があります。一般的な規則では、点のラベル付けに X、Y、または Z などの大文字を使用し、距離を示すのに a、b、および c などの小文字を使用します。t や v などのプライムなしの文字は物体空間を示し、t′ や v′ などのプライム付き文字は像空間を示します。中間の空間は、r″、z″、または q″ などの追加のプライムで示されます。共役関係を共有する点または距離を示すために、同じ文字が使用されます。唯一の例外は、それぞれ物体空間の焦点と像空間の焦点（共役ではない）を示すために F と F′ を使用することです。「物体点」という用語は、必ずしも特定の物体上の点を指すのではなく、物体空間内の点を指します。「像点」についても同様です。

物体点が光学系の「出力」側に存在する方法、または逆に像点が光学系の「入力」側に位置する方法に疑問を抱く人もいるかもしれません。どちらの場合も、その答えは、点は仮想的であり、物理的には存在しないということです。光学空間は実部と仮想部に分かれています。したがって、システムの「出力」側にある物体点は物体空間の仮想部にあり、仮想物体点と呼ばれます。「入力」側にある物体点は物体空間の実部にあり、実物体点です。像点の場合は状況が逆になります。

光学空間の水平軸を、左から右への正方向を持つ Z 軸として指定するのが一般的です。同様に、Y 軸は垂直で、上方向が正方向です。