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经典几何光学对于球面透镜成像基本规律已经给出了透彻的研究。正柱透镜有会聚光的作用,在激光扫描扩束,眼睛光学仪器,宽银幕投影镜头等领域有一定的应用。除了光学设计专业以外,目前还难以检索到对正交柱透镜成像规律的研究报道的内容,本文对正交柱透镜成像进行研究。
通过简单的实验研究会发现两正交的有一定间距的不同焦距的柱透镜可以成像,所成的像会产生畸变。本文首先证明了两正交密接柱透镜等效于一个球面透镜,并且求出了组合透镜的焦距,然后用光路追迹的方法研究了两正交有距柱透镜成像,求出从物点发出的任意一光线经两柱透镜组后与光屏交点的位置,并且本文给出了正交有距柱透镜的成像的性质,这些性质是球面透镜所没有的。在研究柱透镜成像的同时发现,柱透镜在不同向度是一个椭圆,本文参考单球面透镜折射公式给出了单椭圆面的折射公式。
本文研究的意义在于:正交有距柱透镜可以把图像按照不同的倍数放大,得到长条形图像,并且变化的程度可以通过改变两透镜主焦距的及透镜间距方法进行控制,柱透镜作为投影镜头在超薄背投显示中有重要作用,使背投电视做薄,而且可以把大屏幕背投电视机重量减轻、价格降低。本文对正交柱透镜成像的一些研究具有原始创新的意义,给以后的柱透镜的研究工作者提供了参考,使经典几何光学成像理论内容更加丰富。