平面镜棱镜系统应用光学.pptVIP

第五节屋脊面和屋脊棱镜问题的引出：要求设计一个棱镜系统，能形成潜望高，并起倒像作用方案1：上部直角棱镜＋中间道威棱镜＋下部直角棱镜方案2：上部五角棱镜＋中间道威棱镜＋下部直角棱镜或者方案3：上部直角棱镜＋中间道威棱镜＋下部五角棱镜问题：满足倒像但不能满足物像相似满足物像相似但不能满足倒像需要将Z方向反转屋脊棱镜的作用：在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，用两个相互垂直的反射面代替一个反射面，增加一次反射，使系统总反射次数由奇数变成偶数，达到物象相似的要求。yxzx1’y1’z1’yzxx2’y2’z2’作用01保证X’和Y’方向不变的前提下，增加了一次反射，得到与物相似的像屋脊棱镜的性质：保持光轴X’和Y’的方向不变，使垂直于主截面的方向的Z’转180度0201对屋脊面的要求：屋脊角必须严格等于90度，否则形成双像02直角有一个角度误差a，出射光轴就会有4倍的误差4a与普通棱镜一样沿棱展开展开长度比普通棱镜长，口径大屋脊棱镜的展开4-6平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算棱镜相当于在系统中多加了一块平行平板平行平板的成像性质。光线通过平行玻璃时入射和出射光线永远平行，所以物空间和像空间的会聚角u和u′相等，同时物、像空间的折射率也相等。放大率：平行玻璃板不改变物像大小，只是使像平面的位置发生移动移动量问题：加入平行玻璃板后，是否会改变系统的焦距，或者是否会改变系统的光学特性？结论：不会影响系统的光学特性，焦距不会改变，只会使像平面产生一个位移相当空气层概念物平面经过厚度为L，折射率为n的平行玻璃板后，由平行玻璃板的第二个表面到像平面的距离和通过厚度为L/n的空气层后由空气层的第二个表面到像平面的距离相等。我们把L/n叫做厚度为L折射率为n的平行玻璃板的“相当空气层厚度”，用e表示：相当空气层的含义：像面与玻璃板第二表面的距离与物平面离相当空气层的第二表面的距离相当，即像距相当投射高相当像的大小相当例：一个薄透镜组，焦距为100，通光口径为20。利用它使无限远物体成像，像的直径为10。在距离透镜组50处加入一个五角棱镜，使光轴折转90°，求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面位置。由于物体位在无限远，像平面位在像方焦面上。根据给出的条件。全部成像光束位于一个高为100，上底和下底分别为10和20的梯形截面的锥体内，如图6-22(a)所示。1：作出共轴系统的光路图求棱镜第一个表面的通光直径为D1=（20+10）/2=15求棱镜展开后的平行玻璃板厚度。由“光学仪器设计手册”可查得90°-2的五角棱镜展开以后的平行玻璃板厚度为L=3.414D=3.414×15=51.21求相当空气层厚度，折射率n=1.5163e=L/n=51.21/1.5163=33.8求像距l2′=50-e=50-33.8=16.2求棱镜第二面的口径D2=10+(20-10)16.2/100=11.62光束入射角较大时的相当空气层一般棱镜的材料都用K9玻璃，n=1.5163。为了使用方便，我们把不同入射角I对应的k值列入表4-1中。表4-1由表可看到，当入射角I小于20°时应用前面的公式误差不大。当I大于20°时，才需要考虑修正系数k，表中没有列入的I角所对应的k值可以按表进行插值。I10°20°30°40°50°60°k0.990.970.920.850.750.61计算举例：假设直角棱镜的口径为10，如果棱镜转动45°，则入射和出射光轴平行，求这时的光束口径。将棱镜展开以后玻璃板厚度L=10，棱镜材料为K9，n=1.5163，I=45°，插值求得k=0.8，将以上数值代入公式为：E=10/1.5163×0.8=5.28按相当空气层厚度作图，得光束口径D为D=MN·sin45°=(10-5.28)×0.7071=3.34根据对光轴方向位置以及成像方向的要求，如何选择平面镜棱镜系统。已知平面镜棱镜系统，如何判断它的成像方向4-7确定平面镜棱镜系统成像方向的方法平面镜棱镜系统的作用是改变光轴和像的方向。光轴方向的改变可以直接按反射定律确定。这一节专门研究确定平面镜棱镜系统成像方向的方法。目的有平面镜棱镜系统的物像表示方法物空间取一直角坐标xyzx轴－－与入射光轴