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遠心光路及遠心光路設計

發布時間:2021-05-27 09:18:46 瀏覽量:7572 作者:Joe

摘要

有相當多的光學儀(yi) 器是用來測量物體(ti) 長度的,這種儀(yi) 器一般會(hui) 在實像平麵上放置一個(ge) 帶刻度的分劃板,考慮光學係統的放大率以及像的

長度,從(cong) 而得到物體(ti) 的實際長度。但是由於(yu) 存在景深,普通的光路無法調焦到精確位置從(cong) 而會(hui) 產(chan) 生明顯的測量誤差。因此這種測量儀(yi) 器

一般會(hui) 使用遠心光路來減小景深帶來的測量誤差。下麵介紹下普通光路如何帶來誤差,遠心光路如何消除這些誤差,如何在zemax中

設計遠心光路。

正文


如下圖,該光路是用來測量物體(ti) B1B2的長度的,如果要正確測得物體(ti) B1B2的長度,那麽(me) 必須將B1B2的像正好重合於(yu) 帶刻度的分劃板

上,從(cong) 而讀出數據。但是事實上,由於(yu) 存在深,無法精確地將物體(ti) 的像與(yu) 分劃板正好重合,在下圖中,由於(yu) 分劃板位置是固定的,所

以表現為(wei) 無法精確地定位物體(ti) B1B2的正確位置。在下圖中,假設正確位置是位置A1,在分劃板上讀到的長度為(wei) M1M2,此為(wei) 準確值。

假如由於(yu) 景深的影響,物體(ti) B1B2放置於(yu) 位置A2進行測量,在分劃板上讀到的長度即為(wei) N1N2,N1N2的長度為(wei) 像點B1’B2’的主光線

與(yu) 分劃板的交點距離,顯然它比M1M2要長。像麵與(yu) 分劃板不重合的現象稱為(wei) 視差,視差越大,光束與(yu) 光軸的傾(qing) 斜角越大,測量誤差

越大。這種由於(yu) 視差而引起的測量誤差,可以通過適當控製主光線方向加以消除或者減小。

一、物方遠心光路

如下圖,將孔闌放置在光學係統的像方焦麵。此時不管物體(ti) B1B2位於(yu) 正確位置或者其他位置,物麵上各物點的主光線在物方都平行於(yu)

主光軸並經過像方焦點,最終與(yu) 分劃板都相交於(yu) 同一位置,因此,不管物體(ti) B1B2是否調焦於(yu) 正確位置,最終在分劃板上得到的長度值

都是M1M2,從(cong) 而調焦不影響測量結果。這種光學係統,由於(yu) 物方主光線平行於(yu) 光軸,相當於(yu) 其會(hui) 聚中心在物方無窮遠處,故稱為(wei) 物

方遠心光路。

二、像方遠心光路

如下圖,將孔闌放置在光學係統的物方焦麵。此時不管物體(ti) B1B2位於(yu) 正確位置或者其他位置,物麵上各點經過物方焦點的光線即為(wei) 主

光線,各物點的主光線在像方都平行於(yu) 主光軸,因此,不管物體(ti) B1B2是否調焦於(yu) 正確位置,最終在分劃板上得到的長度值都是

M1M2,從(cong) 而調焦不影響測量結果。這種光學係統,由於(yu) 像方主光線平行於(yu) 光軸,故稱為(wei) 像方遠心光路。

三、雙遠心光路及在zemax中設計遠心光路

雙遠心其實就是物方遠心加像方遠心,與(yu) 單個(ge) 像方遠心或者物方遠心有很大區別。在zemax中,物方遠心可以通過直接在入瞳設置的

時候設置為(wei) 物方遠心,而像方遠心,可以通過物方遠心逆向設計。對於(yu) 雙遠心光路,一般是將其拆開成兩(liang) 個(ge) 遠心分別設計,然後對接進

行係統優(you) 化。


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