光学元器件.pptx

一、透镜元器件一、透镜元器件(成像成像)以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜。以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜。以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜。以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜。两个折射面中可以有一个平面。两个折射面中可以有一个平面。两个折射面中可以有一个平面。两个折射面中可以有一个平面。1、正透镜和负透镜、正透镜和负透镜 正透镜正透镜正透镜正透镜:具有正的光焦度，又称会聚透镜。具有正的光焦度，又称会聚透镜。具有正的光焦度，又称会聚透镜。具有正的光焦度，又称会聚透镜。负透镜负透镜负透镜负透镜:具有负的光焦度，又称发散透镜。具有负的光焦度，又称发散透镜。具有负的光焦度，又称发散透镜具有负的光焦度，又称发散透镜。正透镜外形特征正透镜外形特征正透镜外形特征正透镜外形特征:中心厚度比边缘厚度厚中心厚度比边缘厚度厚中心厚度比边缘厚度厚中心厚度比边缘厚度厚;负透镜外形特征负透镜外形特征负透镜外形特征负透镜外形特征:中心厚度比边缘厚度薄。中心厚度比边缘厚度薄。中心厚度比边缘厚度薄。中心厚度比边缘厚度薄。各种形状各种形状各种形状各种形状:双凸、平凸和月凸（或正弯月形）、双凹、双凸、平凸和月凸（或正弯月形）、双凹、双凸、平凸和月凸（或正弯月形）、双凹、双凸、平凸和月凸（或正弯月形）、双凹、平凹和月凹平凹和月凹平凹和月凹平凹和月凹(或负弯月形或负弯月形或负弯月形或负弯月形)1.2.2光学元器件光学元器件图图1.2.2-1 各种形式的透镜各种形式的透镜 2 2、柱面透镜、柱面透镜、柱面透镜、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凡由两个母线互相平行的柱面，一个柱面和一个平面凡由两个母线互相平行的柱面，一个柱面和一个平面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。或一个柱面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。或一个柱面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。或一个柱面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。3 3、放大镜、放大镜、放大镜、放大镜 辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。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。单片正透镜是一个最简单的放大镜。单片正透镜是一个最简单的放大镜。单片正透镜是一个最简单的放大镜。使用放大镜时，被观察物体位于物方焦点上或焦点以使用放大镜时，被观察物体位于物方焦点上或焦点以使用放大镜时，被观察物体位于物方焦点上或焦点以使用放大镜时，被观察物体位于物方焦点上或焦点以内与之很靠近的地方内与之很靠近的地方内与之很靠近的地方内与之很靠近的地方.眼睛看到的是物体的虚像眼睛看到的是物体的虚像眼睛看到的是物体的虚像眼睛看到的是物体的虚像图图1.2.2-2 放大镜的放大作用放大镜的放大作用4 4、目镜、目镜、目镜、目镜 用于观察物体被物镜所成像的透镜组称为目镜。目镜的用于观察物体被物镜所成像的透镜组称为目镜。目镜的用于观察物体被物镜所成像的透镜组称为目镜。目镜的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。作用与放大镜相当。作用与放大镜相当。作用与放大镜相当。5 5 5 5、物镜、物镜、物镜、物镜(1)(1)(1)(1)显微镜物镜显微镜物镜显微镜物镜显微镜物镜：显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组 (2)(2)(2)(2)望远镜物镜望远镜物镜望远镜物镜望远镜物镜：望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面 上的一个透镜组上的一个透镜组上的一个透镜组上的一个透镜组(3)(3)(3)(3)摄影和投影物镜摄影和投影物镜摄影和投影物镜摄影和投影物镜：将空间物体成像于感光胶片或其他接收将空间物体成像于感光胶片或其他接收将空间物体成像于感光胶片或其他接收将空间物体成像于感光胶片或其他接收 器上的透镜组器上的透镜组器上的透镜组器上的透镜组6 6 6 6、场镜、场镜、场镜、场镜 工作在物镜面附近的透镜称为场镜（见图工作在物镜面附近的透镜称为场镜（见图工作在物镜面附近的透镜称为场镜（见图工作在物镜面附近的透镜称为场镜（见图1.2.2-61.2.2-61.2.2-61.2.2-6），其作用是：），其作用是：），其作用是：），其作用是：提高边缘光束入射到探测器的能力；提高边缘光束入射到探测器的能力；提高边缘光束入射到探测器的能力；提高边缘光束入射到探测器的能力；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；样探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量；样探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量；样探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量；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；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；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；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；使探测器光敏面上的光均匀些；使探测器光敏面上的光均匀些；使探测器光敏面上的光均匀些；使探测器光敏面上的光均匀些；1-物镜；物镜；2-视场光阑；视场光阑；3-场镜；场镜；4-探测探测器器 图图1.2.2-6 场镜的放置场镜的放置7 7、浸没透镜、浸没透镜、浸没透镜、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，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，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，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，如图如图如图如图1.2.2-71.2.2-71.2.2-71.2.2-7所示。所示。所示。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。噪比。浸没透镜的设计和使用，按物像共轭关系处理。噪比。浸没透镜的设计和使用，按物像共轭关系处理。噪比。浸没透镜的设计和使用，按物像共轭关系处理。图图1.2.2-7 浸没透浸没透镜镜 图图1.2.2-8 浸没透镜的物像关系浸没透镜的物像关系8 8、阶梯透镜（菲涅耳透镜）、阶梯透镜（菲涅耳透镜）、阶梯透镜（菲涅耳透镜）、阶梯透镜（菲涅耳透镜阶梯透镜是有阶梯透镜是有阶梯透镜是有阶梯透镜是有“阶梯阶梯阶梯阶梯”形不连续表面的透镜；形不连续表面的透镜；形不连续表面的透镜；形不连续表面的透镜；“阶梯阶梯阶梯阶梯”由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜。由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜。由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜。由一系列同心圆环状带区构成，故又称环带透镜。优点：厚度小，重量轻，光吸收损失小。（另外，由优点：厚度小，重量轻，光吸收损失小。（另外，由优点：厚度小，重量轻，光吸收损失小。（另外，由优点：厚度小，重量轻，光吸收损失小。（另外，由于各环带的面形在设计过程中可分别调整，互不牵扯，有于各环带的面形在设计过程中可分别调整，互不牵扯，有于各环带的面形在设计过程中可分别调整，互不牵扯，有于各环带的面形在设计过程中可分别调整，互不牵扯，有利于像差的校正）利于像差的校正）利于像差的校正）利于像差的校正）二、反射元器件二、反射元器件(改变光的方向改变光的方向)反射系统至少有一个反射面的光学元件。反射系统至少有一个反射面的光学元件。1 1、平面反射镜、平面反射镜 平面镜的主要性质：平面镜的主要性质：虚像；虚像；虚像为实物的镜像；虚像为实物的镜像；保持保持入射光线方向不变，若平面镜偏转入射光线方向不变，若平面镜偏转角，反射光线方向偏转角，反射光线方向偏转22角。角。2 2、球面反射镜、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。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。设球面曲率半径为设球面曲率半径为R R，则球面镜的焦距为，则球面镜的焦距为R R2 2，这一数值与，这一数值与光的波长无关，也就是说球面镜不产生色差（与折射率无关）光的波长无关，也就是说球面镜不产生色差（与折射率无关）3 3、分束元件、分束元件 分束元件分束元件是将入射光分割成反射和透射两部分并保证二者是将入射光分割成反射和透射两部分并保证二者有适当比例关系的元件。有适当比例关系的元件。若反射部分和透射部分各有其特定的光谱性能，也可称若反射部分和透射部分各有其特定的光谱性能，也可称分色元件分色元件两种常见的分束元件示意图两种常见的分束元件示意图彩色电视摄像机的分色棱镜4、光锥、光锥 是一种圆锥体状的聚光镜。是一种圆锥体状的聚光镜。与场镜类似可引起增加光照度或减小探测与场镜类似可引起增加光照度或减小探测器面积的作用。器面积的作用。可制成空心和实心两种类型。可制成空心和实心两种类型。三、其它元器件三、其它元器件1、光楔：常用作光学补偿器，利用光楔的移动或转动来测量或补偿微小的常用作光学补偿器，利用光楔的移动或转动来测量或补偿微小的角量或线量。角量或线量。2、干涉滤光片是结构复杂的一类光学薄膜。主要功能是分割光谱带主要功能是分割光谱带,常见的有常见的有:截止滤光片和带通滤光片截止滤光片和带通滤光片3、偏振片 起偏起偏 检偏检偏