الفضاء البصري

الفضاءات البصرية هي فضاءات رياضية ، غالبًا ما تكون مزودة بأنظمة إحداثيات ، تُسهّل نمذجة الأنظمة البصرية كتحويلات رياضية . الفضاء البصري هو نظام إحداثيات رياضي، مثل نظام الإحداثيات الديكارتية المرتبط بمعامل انكسار . يُبسّط استخدام الفضاءات البصرية تحليل الأنظمة البصرية بشكل كبير، إذ يمكّن المصممين من تحديد نقطة الأصل لنظام الإحداثيات في أي من المواقع المناسبة. في تصميم الأنظمة البصرية، يُستخدم دائمًا فضاءان بصريان: فضاء الجسم وفضاء الصورة . كما تُستخدم أحيانًا فضاءات وسيطة إضافية.

تمتد الفضاءات البصرية إلى ما لا نهاية في جميع الاتجاهات. ^{[ 1 ]} لا يقتصر وجود فضاء الجسم على جانب "الإدخال" في النظام، ولا يقتصر وجود فضاء الصورة على جانب "الإخراج". يمكن اعتبار الفضاءات بهذا المعنى نقاط رؤية. وبالتالي، تتداخل جميع الفضاءات البصرية تمامًا إلى ما لا نهاية في جميع الاتجاهات. عادةً، يختلف أصل كل فضاء وبعض محاور إحداثياته ​​على الأقل، مما يوفر منظورات مختلفة للمصمم. قد لا يكون من الممكن تحديد الفضاء الذي تنتمي إليه نقطة أو شعاع أو مستوى من الرسم التوضيحي إلا إذا تم اعتماد اصطلاح معين. يستخدم الاصطلاح الشائع الأحرف الكبيرة مثل X وY وZ لتسمية النقاط، والأحرف الصغيرة مثل a وb وc للإشارة إلى المسافات. تشير الأحرف غير المميزة مثل t وv إلى فضاء الجسم، بينما تشير الأحرف المميزة مثل t′ وv′ إلى فضاء الصورة. يتم الإشارة إلى الفضاءات الوسيطة بعلامات مميزة إضافية مثل r″ وz″ وq″. يُستخدم الحرف نفسه للإشارة إلى النقاط أو المسافات التي تشترك في علاقة مترافقة . الاستثناء الوحيد هو استخدام F و F′ للإشارة إلى نقطتي التركيز في فضاء الجسم وفضاء الصورة على التوالي (وهما ليستا مترافقتين). لا يشير مصطلح "نقطة الجسم" بالضرورة إلى نقطة على جسم محدد، بل إلى نقطة في فضاء الجسم؛ وينطبق الأمر نفسه على "نقطة الصورة".

قد يتساءل المرء كيف يمكن لنقطة جسم أن توجد على جانب "الإخراج" لنظام بصري، أو على العكس، كيف يمكن لنقطة صورة أن توجد على جانب "الإدخال" لنظام بصري. الإجابة في كلتا الحالتين هي أن النقاط افتراضية؛ فهي لا وجود مادي لها. تُقسّم الفضاءات البصرية إلى أجزاء حقيقية وافتراضية. ^{[ 1 ]} وبالتالي، فإن نقطة الجسم على جانب "الإخراج" للنظام تقع في الجزء الافتراضي من فضاء الجسم، وتُسمى نقطة جسم افتراضية . أما نقاط الجسم على جانب "الإدخال" فتقع في الجزء الحقيقي من فضاء الجسم، وتُسمى نقاط جسم حقيقية . وينعكس الوضع بالنسبة لنقاط الصورة.

من الممارسات الشائعة تسمية المحور الأفقي للفضاء البصري بالمحور z، ويكون اتجاهه الموجب من اليسار إلى اليمين. وبالمثل، يكون المحور y عموديًا ويكون اتجاهه الموجب للأعلى.