第22次课(第九章)工程光学课件.pptx
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- 22 第九 工程 光学 课件
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1、工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院第五节第五节 目镜目镜工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算一、转像系统和场镜一、转像系统和场镜 工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算1、双透镜转像系统 由两个胶合透镜组成由两个胶合透镜组成一、转像系统和场镜一、转像系统和场镜带有转像系统的望远镜带有转像系统的望远镜 转像转像系统系统场镜场镜1 12 2工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学
2、院光电学院2、双透镜转像系统参数 由于场镜位于物镜由于场镜位于物镜的焦面的焦面处,其放大倍率为处,其放大倍率为 转像系统的放大倍率为转像系统的放大倍率为 整个系统的放大倍率为整个系统的放大倍率为 对于双透镜的对称式转像系统,由于转像透镜间是对于双透镜的对称式转像系统,由于转像透镜间是平行光,可把整个系统看作是由两个望远系统组成,平行光,可把整个系统看作是由两个望远系统组成,其视角放大率为其视角放大率为 第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院二、带有对称透镜转像系统的望远镜二、带有对称透镜转像系统的望远镜 对称
3、式转像系统的条件对称式转像系统的条件 34ff34DD场镜通光口径和转像透镜通光口径的关系场镜通光口径和转像透镜通光口径的关系 进入系统的边缘视场斜光束的宽度为进入系统的边缘视场斜光束的宽度为 D为入瞳直径为入瞳直径23cDD KDm121、系统参数关系 第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院2、光学系统的外形尺寸计算入瞳直径入瞳直径 视觉放大率为视觉放大率为 场镜的直径场镜的直径 由相似三角形得由相似三角形得 由于转像系统具有对称性,且场镜位于转像系统的由于转像系统具有对称性,且场镜位于转像系统的物面上,两
4、个阴影三角形相似,所以有物面上,两个阴影三角形相似,所以有 视觉放大率视场角出瞳直径筒长出瞳距第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院取取 所以所以 由由筒长筒长L等于等于 显然有显然有 得得 第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院求解的一个未知量的方程式求解的一个未知量的方程式 由由一般设一般设:c=1,K=0.5,则以上则以上未知量的方程式变为未知量的方程式变为 第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工
5、程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院3、一般按下列顺序求解结构参数、一般按下列顺序求解结构参数(1)确定目镜的焦距)确定目镜的焦距(2)确定物镜的焦距)确定物镜的焦距(3)确定转像透镜的焦距)确定转像透镜的焦距(4)确定转像系统透镜间的距离)确定转像系统透镜间的距离(5)确定场镜直径)确定场镜直径(6)确定转像透镜的直径)确定转像透镜的直径(7)物镜的直径取决于入瞳的位置)物镜的直径取决于入瞳的位置(8)目镜的出瞳距)目镜的出瞳距 入瞳直径入瞳直径第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电
6、学院(9)场镜的焦距由主光线的光程确定。)场镜的焦距由主光线的光程确定。也可以根据光瞳的共轭性,由高斯公式求出也可以根据光瞳的共轭性,由高斯公式求出 求tan2求tan3第九节第九节 光学系统的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院(10)目镜的通光口径)目镜的通光口径 u在目镜已选后,具有对称转像系统望远在目镜已选后,具有对称转像系统望远 系统的外形尺寸计算可按下列步骤进行系统的外形尺寸计算可按下列步骤进行 等式的左端是一常数,因此,系数等式的左端是一常数,因此,系数c和和K间的关系可以写为间的关系可以写为 第九节第九节 光学系统
7、的外形尺寸计算光学系统的外形尺寸计算工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院 1、开普勒望远镜的筒长255mm,视放大率 ,2=6,D=5mm,无渐晕。(1)求物镜和目镜的焦距;(2)目镜的通光孔径和出瞳距;(3)在物镜焦面处放一场镜,其焦距为f=75mm,求新的出瞳距和目镜的通光孔径;(4)目镜的视度调节在(屈光度),求目镜的移动量。例 题工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院例 题工程光学工程光学(上)(上)第九章第九章 光学系统的像质评价光学系统的像质评价工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院主主 要要 内
8、内 容:容:一、瑞利判断与波前图 二、中心点亮度与能量包容图 三、分辨率与点扩散函数 四、星点检测法与点列图 五、光学传递函数评价成像质量工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院像质评价的阶段像质评价的阶段v 1 设计过程中,通过大量的光线追迹和衍射分析,对系统的成像情况进行仿真模拟;v 2 加工装配后,投入批量生产前,需要通过严格的实验来检测其实际成像效果。评价方法评价方法v 1 不考虑衍射:光路追迹法(点列图,像差曲线);v 2 考虑衍射:绘制成像波面,光学传递函数等。工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院一、瑞利判断(一、瑞利判断(R
9、ayleigh Rayleigh JudgementJudgement)第一节第一节 瑞利判断与波前图瑞利判断与波前图v 瑞利认为:“实际波面和参考球面波之间的最大波像差小于/4时,此波面可看作是无缺陷的。”v 优点:方便使用、关系简单;(几何像差曲线进行图形积分得到波像差。)v 缺点:只考虑波像差的允许公差,未考虑其在整个波面的比重;(气泡、划痕);只适用于小像差光学系统。v 瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法,它主要适用于小像差光学系统,如望远物镜、显微物镜等。工程光学工程光学(上)(上)第五级北航仪器北航仪器光电学院光电学院v 由光路追迹计算很容易得到实际光线与理想光线之间的光程差,因
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