現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)ppt課件-資料下載頁
2025-01-15 03:05本頁面
【正文】 等角速度掃描的光束，若要通過掃描物鏡在垂直于光軸的像平面上等速掃描成像，其掃描物鏡所得到的像高變?yōu)?f’ θ， 即與光束入射角 θ呈線性關(guān)系。 fθ物鏡的成像關(guān)系與普通光學(xué)系統(tǒng)的成像關(guān)系不相同，普通物鏡的理想像高為 y’=f’tgθ，與 θ角呈非線性關(guān)系。 大多數(shù) fθ物鏡屬大視場小相對孔徑的像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，因此必須校正軸外點像差。 軸上點 軸外點 多片分離式的負(fù)彎月形物鏡 光焦度的分配為負(fù) 正 負(fù)形式，前兩組正負(fù)焦距和間隔滿足總的光焦度要求，第三組為負(fù)組，位于像面附近，有利于滿足像方遠(yuǎn)心光路的要求。 四、 光電檢測系統(tǒng) 光源 照明系統(tǒng) 被測物體 成像系統(tǒng) CCD器件 放大電路 二值化處理 微機控制 顯示與打印 光電監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖 在 CCD光電檢測系統(tǒng)中， CCD傳感器的參數(shù)選擇與被檢測物體的成像放大率和測量精度有關(guān)。 yNyNyyCCDNNyCCDyyy??????????????39。),(,39。,39。39。:,則有大小像素為像素元的分辨率的像素元個數(shù)為即的有效光敏元最大長度不能大于幾何光學(xué)成像理論則有設(shè)成像系統(tǒng)的放大率為??????39。:39。,為上測量精度可得精度為設(shè)光電檢測系統(tǒng)的測量CCD????239。,39。,39。?即像素大小至少應(yīng)為兩個傳感器上的精度為要想保證CCDCCD??? 2?精度為：則光電檢測系統(tǒng)的測量[例 ] 某一光電檢測系統(tǒng)采用 2048線陣 CCD作為光電檢測系統(tǒng)的傳感器，每個像素大上為 14μm，假設(shè)成像系統(tǒng)放大率為 ，求被檢測物的最大尺寸以及光電檢測系統(tǒng)的測量精度。 CCD器件的有效光敏元長度為： mmmNy 39。 ???? ??mmNy ??? ??mmm 1422 ????? ????被檢測物的最大尺寸： 光電檢測系統(tǒng)的測量精度： 解： 表征照明系統(tǒng)傳遞光能量大小的拉赫不變量 J1為： J1=n1u1y1 表征成像物鏡傳遞光能量大小的拉赫不變量 J2為： J2=n2u2y2 為使照明系統(tǒng)均勻地照射物鏡 L3的整個視場，且使光線能充滿物鏡 L3的數(shù)值孔徑角，照明系統(tǒng)的拉赫不變量變大于成像系統(tǒng)的拉赫不變量，即有： J1 J2 光在光導(dǎo)纖維中的傳播 光纖的結(jié)構(gòu)和類型 光纖是光導(dǎo)纖維（光學(xué)纖維）的簡稱，它是一種用透明的光學(xué)材料（如石英、玻璃、塑料等）拉制而成的用于傳輸光的圓柱型光波導(dǎo)。 纖芯的粗細(xì)、纖芯材料和包層材料的折射率，對光纖的特性起決定作用。 五、 階躍型光纖光學(xué)系統(tǒng) 在纖芯和包層橫截面上，折射率剖面的兩種典型分布： 階躍折射率光纖： 纖芯和包層折射率沿光纖徑向分布都是均勻的，而在纖芯和包層的交界面上，折射率呈階梯形突變； 漸變（梯度）折射率光纖： 纖芯的折射率 n(r)不是均勻常數(shù)，而是隨纖芯徑向坐標(biāo)增加而減少，漸變到等于包層折射率值。 共同點： 纖芯的折射率 n1[n(r)]大于包層折射率 n2； 不同點： 階躍折射率光纖可以使光波在纖芯和包層的交界面上形成全反射，引導(dǎo)光波沿纖芯向前傳播；漸變折射率光纖可以使光波在纖芯中產(chǎn)生連續(xù)折射，形成穿過光纖軸線的類似于正弦波的光射線，引導(dǎo)光波沿纖芯向前傳播。 光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù) 光纖尺寸 ：纖芯直徑和包層外徑 數(shù)值孔徑 NA： 表示光纖集光能力大小。數(shù)值孔徑越大，光纖的集光能力就越強，所能夠進入光纖的光通量就越多。 相對折射率差 Δ： 表示纖芯和包層之間相對折射率差的一個參數(shù)： 歸一化頻率（或結(jié)構(gòu)參量） V： 是與光纖中能夠傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)有關(guān)的參數(shù)。一般當(dāng) V≤，光纖只能傳輸單一模式；當(dāng) V≥，將傳輸多種模式。 折射率分布 ：對于階躍折射率光纖其整個纖芯中折射率是常數(shù) n1； 對梯度折射率光纖，其纖芯截面的徑向折射率 n(r)呈漸變型分布。 ????? 2。 1121 nNAnnn 階躍型光纖光學(xué)系統(tǒng) 光在階躍型光纖中傳播 光纖的數(shù)值孔徑： 當(dāng)光纖的直徑不變、且不彎曲光纖時： 2221m a x0 s i n nnUnNA ???當(dāng)單根光纖被彎曲成曲率為 R的圓弧狀時： 階躍型光纖的傳光、傳像特性 光纖束是把許多單根光纖的兩端用膠緊密地粘貼在一起，做成不同長度和不同截面形狀與大小的光纖元件。 光纖束既可作為傳光束，又可作為傳像束，傳光束是用來傳遞光能，傳像束用來傳遞圖像。 （一）傳光束 要求光纖束應(yīng)具有一定的光能透射比，影響光纖束光能透射比的主要因素為光纖束的端面反射損失、內(nèi)芯材料吸收、內(nèi)芯與外包皮的界面反射損失、光纖束的填充系數(shù)的數(shù)值孔徑； （二）傳像束 作為傳輸圖像的傳像束，其重要是指標(biāo)是其傳輸圖像的分辨率，它與組成傳像束的單根光纖直徑、光纖束的排列方式和排列緊密程度有關(guān)。 階躍型光纖系統(tǒng) 把傳像束的輸入端和輸出端的光學(xué)系統(tǒng)相連接 梯度折射率光纖 根據(jù)折射率分布形式可分為： 徑向梯度折射率分布： 在光軸的橫截面徑向方向上折射率是變化的，且相對光軸成旋轉(zhuǎn)對稱變化。具有自聚焦作用。 軸向梯度折射率分布： 其折射率是沿光軸方向變化的，但在與光軸垂直的橫截面上折射率是均勻的。 球形梯度折射率分布： 折射率是以一點為對稱而變化的，等折射面為一球面。 徑向梯度折射率光纖
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