光电测试技术ppt课件.ppt

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1、第三章光电测试技术中常用的光学系统第一节显微光学系统光电测试技术中常用的光学系统原理、基本组成和技术参数一、放大镜和放大率Lωy放大镜的工作原理y’yFF显微光学系统原理显微镜的分辨本领成像光学系统的分辨本领又称为分辨力，是光学系统可以分清细节的能力。显微镜的分辨力以其能分辨的物方最近的两个点之间的距离来衡量。两个准则：瑞利判据道威判据显微物镜的分辨力只与物镜的数值孔径有关，而与目镜无关，数值孔径越大，分辨力越高。显微镜的有效放大率目视显微镜的有效放大率采用光电摄像器件时显微物镜的有效放大倍数β≥4NA*d

2、/λ500NA≤Γ≤1000NAΓ≤500NA,物镜的分辨力没有充分利用Γ≥1000NA物体的细节不会更清楚，无效放大显微系统的景深景深：光学系统同时清晰成像的物空间沿光轴方向的深度范围。几何景深，物理景深，调节景深。s几何景深原理图显微镜的几种重要光路远心光路是经常采用的一种显微镜光路，分为物方远心光路和像方远心光路。1、物方远心光路在物镜的像方焦平面安置一个孔径光阑2、像方远心光路在物方焦平面安置一个孔径光阑3、无限远像距系统物方远心光路B1B1’B2在物方远心光路中，孔径光阑处在像方焦点处。这时候，入

3、射光瞳处在物方无穷远处，而出瞳与孔径光阑重合。在像方远心光路中，孔径光阑处在物方焦点处，出射光瞳在像方无限远处，入瞳与孔径光阑重合。远心光路可以降低和消除测量误差的。作用-------消除/减少由于视差所引起的测量误差。像方远心光路作用：消除/减少测距误差。主要用于被测物体大小已知，测量物所在距离。无限远像距系统平行光路无限远像距系统的特点装入分光镜的情况下，不产生双像重叠，不出现像的偏移和象散抽出加入平行平面波片时，焦距不受影响获得均匀照度的像面视场。平行光显微镜的选用比较表第二节望远光学系统望远光学系统

4、：天文观测，工程测量，工业计算，激光跟踪，雷达测距原理和性质望遠鏡的歷史在17世紀初，荷蘭的一位眼鏡製造商漢斯·里帕斯的徒弟發現了把凸透鏡和凹透鏡疊在一起可以讓遠處的物體變大。1609年義大利物理學家、天文學家伽利略自製望遠鏡觀測天體，觀察到木星的四個衛星：木衛一、木衛二、木衛三和木衛四。伽里略的望遠鏡由凸透物鏡和凹透目鏡組成，這種望遠鏡被稱為伽利略式望遠鏡。1611年德國天文學家開普勒出版了《天文光學》，闡述瞭望遠鏡原理，他還把伽利略望遠鏡的凹透目鏡改成凸透目鏡，併為後來的天文學家所廣泛採用。這種望遠鏡被

5、稱為開普勒式望遠鏡。需要指出的是，由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜，存在严重的色差，为了获得好的观测效果，需要用曲率非常小的透镜，这势必会造成镜身的加长。所以在很长的一段时间内，天文学家一直在梦想制作更长的望远镜，许多尝试均以失败告终。1757年，杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透镜的理论基础，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜。从此，消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜。但是，由于技术方面的限制，很难铸造较大的火石玻璃，在消色差望远镜的初期，最多只能磨制出10厘米的透镜。十九世纪末

6、，随着制造技术的提高，制造较大口径的折射望远镜成为可能，随之就出现了一个制造大口径折射望远镜的高潮。世界上现有的8架70厘米以上的折射望远镜有7架是在1885年到1897年期间建成的，其中最有代表性的是1897年建成的口径102厘米的叶凯士望远镜和1886年建成的口径91厘米的里克望远镜。折射望远镜的优点是焦距长，底片比例尺大，对镜筒弯曲不敏感，最适合于做天体测量方面的工作。但是它总是有残余的色差，同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害。而巨大的光学玻璃浇制也十分困难，到1897年叶凯士望远镜建成，折射望

7、远镜的发展达到了顶点，此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜，并且，由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显，因而丧失明锐的焦点。伽利略望远镜物镜目镜伽利略望远镜的放大倍率太小开普勒望远镜物镜目镜而开普勒望远镜的镜筒太长望遠鏡種類折射式望遠鏡：伽利略望遠鏡開普勒式望遠鏡反射式望遠鏡：多用於天文觀測牛頓式Cassegrain折反射式望遠鏡Schmidt-Cassegrain折射式望遠鏡的優點影像穩定折射式望遠鏡鏡筒密封，避免了空氣對流現象。像差矯正利用

8、不同的透鏡組合來矯正像差保養主鏡密封，不會被污濁空氣侵蝕，基本上不用保養。折射式望遠鏡的缺點色差不同波長光波成像在焦點附近，所以望遠鏡出現彩色光環圍繞成像。矯正色差時要增加一塊不同折射率的透鏡，但矯正大口徑鏡就不容易。鏡筒長為了消除色差，設計望遠鏡時就要把焦距儘量增長，約主鏡口徑的十五倍，以六吋口徑計算，便是七呎半長，而且用起來又不方便，業餘製鏡者要造一座這樣長而穩定度高的腳架很是困難的一回事。價錢貴光線要穿過透