光 §1.2.2光学元器件 、透镜元器件(成像) 以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜,通常多以光学 基 玻璃为原材料,磨制成形后将折射面抛光而成 础两个折射面中可以有一个平面,但两个折射面都是平面者不第 浮一能称为透镜。具有相对独立功能的组合体称透镜组,根据用 途的不同,它们又被赋予物镜、目镜等专门名称。 章 上1、正透镜和负透镜 四与透镜可分成正透镜和负透镜两类。正透镜具有正的像方焦 距值,从而有正的光焦度,能对光束起会聚作用,故又称会 聚透镜;负透镜具有负的光焦度,对光束起发散作用,故又 所称发散透镜。按形状不同,正透镜可分双凸、平凸和月凸( 光电信息技术 多域正弯月形)透镜三种形式,其共同特征是中心厚度比边缘物 厚度厚。负透镜也可分双凹、平凹和月凹(或负弯月形透镜理 层三种形式其共同特征是中心厚度比边缘厚度薄如图12241基 各种形式的透镜
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 1 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 一、透镜元器件(成像) 以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜，通常多以光学 玻璃为原材料，磨制成形后将折射面抛光而成。 两个折射面中可以有一个平面，但两个折射面都是平面者不 能称为透镜。具有相对独立功能的组合体称透镜组，根据用 途的不同，它们又被赋予物镜、目镜等专门名称。 1、正透镜和负透镜 透镜可分成正透镜和负透镜两类。正透镜具有正的像方焦 距值，从而有正的光焦度，能对光束起会聚作用，故又称会 聚透镜；负透镜具有负的光焦度，对光束起发散作用，故又 称发散透镜。按形状不同，正透镜可分双凸、平凸和月凸（ 或正弯月形）透镜三种形式，其共同特征是中心厚度比边缘 厚度厚。负透镜也可分双凹、平凹和月凹(或负弯月形)透镜 三种形式,其共同特征是中心厚度比边缘厚度薄,如图1.2.2-1 上一节 各种形式的透镜
光 §1.2.2光学元器件 学 f>D 0子〖飞。 (a)正透镜 (b)负适镜 章 图122-1各种形式的透镜 光 电 2、柱面透镜 信 凡由两个母线互相平行的柱面,一个柱面和一个平面 息 或一个柱面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。 技 术 3、放大镜 了 物 辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。单片正 理 回后、透镜是一个最简单的放大镜。使用放大镜时,被观察物 基 体AB位于物方焦点上或焦点以内与之很靠近的地方,眼础 睛看到的是物体的虚像AB如图1.22-2
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 2 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 图1.2.2-1 各种形式的透镜 2、柱面透镜 凡由两个母线互相平行的柱面，一个柱面和一个平面 或一个柱面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。 3、放大镜 辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。单片正 透镜是一个最简单的放大镜。使用放大镜时，被观察物 体AB位于物方焦点上或焦点以内与之很靠近的地方，眼 睛看到的是物体的虚像A’B’,如图1.2.2-2
§1.2.2光学元器件 光学基础 眼瞳 F 第 章 光 电 =250 信 息 图1222放大镜的放大作用 技 4、目镜 术 了 在目视光学仪器中用于观察物体被物镜所成像的透镜组物 称为目镜。目镜的作用与放大镜相当,但作为仪器的组理 ,成部分,它所能接受的光束已被物镜的像方光束所限定 基 因此眼睛瞳孔的位置也随之限定,一定要置于仪器出射础 光瞳处,才能看到全部视场
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 3 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 图1.2.2-2 放大镜的放大作用 4、目镜 在目视光学仪器中用于观察物体被物镜所成像的透镜组 称为目镜。目镜的作用与放大镜相当，但作为仪器的组 成部分，它所能接受的光束已被物镜的像方光束所限定， 因此眼睛瞳孔的位置也随之限定，一定要置于仪器出射 光瞳处，才能看到全部视场
光 §1.2.2光学元器件 学5、物镜 基 (1)显微镜物镜:显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组 (2望远镜物镜:望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面 上的一个透镜组 第 身(3摄影和投影物镜:将空间物体成像于感光胶片或其他接收 器上的透镜组 章 上6、场镜 光 后工作在物镜面附近的透镜称为场镜(见图1.226),其主要电 作用是 信 (1)提高边缘光束入射到探测器的能力; 息 司(2)在相同的主光学系统中,附加场镜将减少探测器的面积。技 如果使用同样探测器的面积,可扩大视场,增加入射的通量:术 )可让出像面位置放置调制盘,以解决无处放置调制器的问理 与录 题 基 (4)使探测器光敏面上非均匀光照得均匀化; 础 (5)当使用平像场镜时,可获得平场像面
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 4 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 5、物镜 (1)显微镜物镜：显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组 (2)望远镜物镜：望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面 上的一个透镜组 (3)摄影和投影物镜：将空间物体成像于感光胶片或其他接收 器上的透镜组 6、场镜 工作在物镜面附近的透镜称为场镜（见图1.2.2-6），其主要 作用是： ⑴ 提高边缘光束入射到探测器的能力； ⑵ 在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积。 如果使用同样探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量； ⑶ 可让出像面位置放置调制盘，以解决无处放置调制器的问 题； ⑷ 使探测器光敏面上非均匀光照得均匀化； ⑸ 当使用平像场镜时，可获得平场像面
§1.2.2光学元器件 光学基础 f 1-物镜;2-视场光阑;3-场镜;4探测器 第一章光电信息技 图122-6场镜的放置 不浸没透镜 浸没透镜也是二次聚光元件。它是由球面和平面组成的球都 冠体,如图12,2-7所示 探测器与浸没透镜平面间或胶合或光胶,使像面浸没在折 与录 射率较高的介质中。它的主要作用是显著地减小探测器的光础 敏面积,提高信噪比。浸没透镜的设计和使用,按物像共轭 关系处理
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 5 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 1-物镜；2-视场光阑；3-场镜；4-探测器 图1.2.2-6 场镜的放置 7、浸没透镜 浸没透镜也是二次聚光元件。它是由球面和平面组成的球 冠体，如图1.2.2-7所示。 探测器与浸没透镜平面间或胶合或光胶，使像面浸没在折 射率较高的介质中。它的主要作用是显著地减小探测器的光 敏面积，提高信噪比。浸没透镜的设计和使用，按物像共轭 关系处理
§1.2.2光学元器件 光学基础 浸没透镜 胶合剂 探测器 乡 图122-7浸没透镜 回原 (1)浸没透镜的物象 了 关系和等明条件 第一章光电信息技术物理基础 与录 如图122-8所示 L 图1228浸没透镜的物像关系
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 6 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 图1.2.2-7 浸没透镜 (1)浸没透镜的物象 关系和等明条件 如图1.2.2-8所示 图1.2.2-8 浸没透镜的物像关系
§1.2.2光学元器件 光学基础 当像面未离开浸没透镜而在镜内时,可把浸没透镜看成 是单球面折射成像。按折射球面的物像关系有 第 浮一式中n为浸没透镜前介质折射率;m为浸没透镜材料的折 射率;r是球面半径。 上一回设物高为y,像高为y,则垂轴放大率为 n'L 产如果浸没透镜置于空气中,n=1,成像面与光敏面重合, 则有 l'n -1L (1 回原 B L 常把B的倒数B叫做没没透镜的浸没倍率 章光电信息技术物理基 B=l=y=- n'r 与录 B y' n(r-L)+L 单折射球面有相差存在,但在等明点或不晕点处的球差和础 x慧差等于零。存在着三个等明点的物像共轭关系
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 7 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 当像面未离开浸没透镜而在镜内时，可把浸没透镜看成 是单球面折射成像。按折射球面的物像关系有: 式中n为浸没透镜前介质折射率；n’为浸没透镜材料的折 射率；r是球面半径。 设物高为y，像高为y′，则垂轴放大率为 如果浸没透镜置于空气中，n =1，成像面与光敏面重合， 则有 常把β的倒数B叫做浸没透镜的浸没倍率： 单折射球面有相差存在，但在等明点或不晕点处的球差和 慧差等于零。存在着三个等明点的物像共轭关系。 r n n L n L n − − = ' ' ' n L nL y y ' ' ' = = r L n n n L L n ' ' ' 1 1 ' ' − = = − '( ') ' ' ' 1 n r L L n r y y B − + = = = (1)
§1.2.2光学元器件 光学基础 它们是:(1)L=L=0,物、像点重合在球面上,这没 有实用意义;(2)L=r=L即物、像点均在折射球面的 曲率中心上:(3)物距和像距分别为:L=r(n+n)/n和 4+(n+)m。图1.29所示为像差随变化的曲线关第 浮一系,图中的标号(1)、(和(3)分别对应上述三种情况。 像差 、像散 0.10 慧差 0.05 球差 回原 00.5 01.52.0 了 (1) (2)、 (3) 0.05 章光电信息技术物理基础 与录 图1229像差曲线
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 8 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 它们是：⑴ L’ = L = 0 ，物、像点重合在球面上，这没 有实用意义； ⑵ L’ = r = L 即物、像点均在折射球面的 曲率中心上；⑶物距和像距分别为：L =r(n′+n)/n和 L′=r(n′+n)/n′。图1.2.2-9所示为像差随变化的曲线关 系，图中的标号⑴、⑵和⑶分别对应上述三种情况。 图1.2.2-9 像差曲线
§1.2.2光学元器件 光学基础 符合上述等明条件(2时,L=工的透镜叫做半球浸没 少(2)半球浸没透镜 镜,无像差和慧差。系统安排如图1.22-10所示。 f 回原 图1.2.2-10半球浸没透镜 了 第一章光电信息技术物理基础 8、阶梯透镜(菲涅耳透镜) 与录 阶梯透镜是有“阶梯”形不连续表面的透镜;“阶梯 由一系列同心圆环状带区构成,故又称环带透镜
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 9 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 (2)半球浸没透镜 符合上述等明条件⑵时，L′= r的透镜叫做半球浸没透 镜，无像差和慧差。系统安排如图1.2.2-10所示。 图1.2.2-10 半球浸没透镜 8、阶梯透镜（菲涅耳透镜） 阶梯透镜是有“阶梯”形不连续表面的透镜；“阶梯” 由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜
光 §1.2.2光学元器件 学二、反射元器件改变光的方向) 基反射系统至少有一个反射面的光学元件。反射面是指按照 碱反射定律使光线有规则反射的光学表面。 1、平面反射镜 第 平面镜的主要性质有:①对实物成虚像,物和像对称于反章 上可射面;②以坐标系xWz表示实物,它被镜所成的虚像为 光 国XNy2,将xyz整体平移或旋转都不能使其各轴与XMz的对电 应轴同时重合,因此称xy2z为xyz的镜像;③保持入射光信 线方向不变,若平面镜偏转角,反射光线方向偏转20角。息 2、球面反射镜 技 多球面反射镜工作面为精确的球面,是最简单的成像元件之 物 如果用金属制造球面镜,抛光后,金属表面本身就有较理 基 国后高的反射率;但是光学仪器中的球面镜多由玻璃磨制而成,础 在其抛光的球面上必须镀反射膜以提高反射率
上一页 下一页 回首页 回末页 结束 第一章 第 一 章 光 电 信 息 技 术 物 理 基 础 1 0 光 学 基 础 §1.2.2 光学元器件 回目录 二、反射元器件(改变光的方向) 反射系统至少有一个反射面的光学元件。反射面是指按照 反射定律使光线有规则反射的光学表面。 1、平面反射镜 平面镜的主要性质有：①对实物成虚像，物和像对称于反 射面；②以坐标系x,y,z表示实物，它被镜所成的虚像为 x‘,y’,z‘，将x’,y‘,z’整体平移或旋转都不能使其各轴与x,y,z的对 应轴同时重合，因此称x‘,y’,z‘为x,y,z的镜像；③保持入射光 线方向不变，若平面镜偏转θ角，反射光线方向偏转2θ角。 2、球面反射镜 球面反射镜工作面为精确的球面，是最简单的成像元件之 一。如果用金属制造球面镜，抛光后，金属表面本身就有较 高的反射率；但是光学仪器中的球面镜多由玻璃磨制而成， 在其抛光的球面上必须镀反射膜以提高反射率