光学系统设计-习题.ppt
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光学系统设计-习题.ppt
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解:
1.已知照相物镜的焦距f=75mm,被摄景物位于距离x=-,-10,-8,-6,-4,-2m处,试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方?
2.已知一个同心透镜r1=50mm,厚度d=10mm,n=1.5163,求它的主平面和焦点位置。
解:
2.由一个正透镜组和一个负透镜组构成的摄远系统,前组正透镜的焦距f1=100,后组负透镜的焦距f2=-50,要求由第一组透镜到组合系统像方焦点的距离与系统的组合焦距之比为11.5,求二透镜组之间的间隔d应为多少?
组合焦距等于多少?
解:
3.有一正薄透镜对某一物成倒立的实像,像高为物高的一半,今将物面向透镜移近100mm,则所得像与物同大小,求该正透镜组的焦距。
解:
得到,4.一薄透镜组焦距为100mm,和另一焦距为50mm的薄透镜组合,其组合焦距仍为100mm,问两薄透镜的相对位置。
解:
5、一块厚透镜,n=1.6,r1=120mm,r2=-320mm,d=30mm,试求该透镜焦距和基点位置。
如果物距l1=-5m时,问像在何处?
解:
6、设计照相物镜的焦距等于75mm,底片尺寸正方形,边长为55mm,求该照相物镜的最大视场角等于多数?
解:
设计一个对无限远成像的长焦距物镜。
焦距,由物镜第一面顶点到像面的距离(简称筒长),由物镜最后一面到像面的距离(称后工作距离)。
若按最简单的薄透镜系统考虑,试求系统的理想光学参数,并画出理想的光路图,因为筒长小于焦距(一般长焦距透镜多如此),所以应该采用一种远距型的系统,这种系统是正负组分离,而且正组在前的结构。
考虑简单的双子系统,即二元组合系统的基本关系式。
筒长d后工作距离由双子系统像方焦距对于无限远成像,像面正好是系统的焦面代入
(1)式得到又由双子系统主面公式而,像面,设计一个对无限远成像的短焦距物镜。
焦距,筒长,要求有大于焦距的后工作距离。
求理想系统的结构参数,并画出理想光路示意图。
筒长d后工作距离而有双子系统像方焦面公式,对于无限远物体成像,像面恰好是系统的焦面,,而由主面坐标,由,像面,由双组元构成一个无焦系统,其中,。
当物放在透镜1前焦面上并用平行光照明时,
(1)求像的位置和放大倍率;
(2)确定物体成实像时物面位置应处的范围;(3)当采用一正、一负组元组成无焦系统时,它能成实像吗?
(1)此为双子无焦系统且由于无焦系统的和重合如果物体在透镜1的前焦面上,对于透镜2来说,也就是说,物体经过双子无焦系统之后,像在第二个子系统的后焦面上。
由双子无焦系统公式,
(2)若需物体成实像,也就是说,(3)假如双子系统由正负透镜组合,单透镜能构成无焦系统吗?
如果可能的话,试求望远透镜结构参数之间的关系,并画出光学结构图。
证明同心透镜两主面重合在一起,其光焦度为。
并画出对无限远成像的光路图。
同心透镜的特点:
球心重合在一起,,由透镜主面公式:
说明H和H点重合在一起,都位于共有球心处,H,H,一透镜的结构参数为:
当透镜一边是空气,另一边是水()时,求透镜的物像方的焦距。
透镜的结构参数为:
该透镜为双凸透镜,一束平行光垂直入射到平凸透镜上,会聚与透镜后480mm处。
如果在透镜凸面上镀银,则平行光会聚于透镜前80mm处,求透镜折射率和凸面曲率半径。
(1)未镀银时,双子系统,主点位置,这样主面的位置就确定下来了,
(2)镀银之后,那么原来的双子系统变成了经过两次折射和一次反射的系统,分别设为三个子系统,,对,对,那么,对,联立公式
(1)、
(2)可解得,若,则,设计一个光束扩束器,其入射激光光束直径为2mm,出射光束直径为40mm,扩束器筒长为210mm,求系统的理想光学参量,并画出光路图。
一个对无限远成像的物镜,由的双子系统组成。
按薄透镜系统考虑,令两透镜间距为d。
移动第二个透镜,当d分别等于20mm和170mm时,物镜有共同的像面位置。
试求
(1)当d20mm和170mm时,系统的焦距各为多少?
(2)在所求两个焦距位置处,的线性放大率各等于多少?
两个放大倍率之比是否与两个焦距之比相等?
(3)当d从20mm增大到170mm时,根据系统像面的位移公式,计算像面最大位移量。
此时系统的焦距是多少?
(1)当时,,当时,,
(2)当时,即,当时,即,而,所以两个放大倍率之比与两焦距之比相等,(3)系统的最大位移量,由,所以当d从20170mm移动过程中,即当有最大位移量此时,2_001,证明傍轴描光路公式即为单折射球面的理想成像公式,2_002,与单折射球面相对照,球面反射镜存在几个无球差点?
2_002,照相镜头焦距为f=35mm,底片像幅尺寸为24*36mm,求该相机的最大视场角,视场光阑位置。
解:
像范围由底片框限制,底片框就是视场光阑,位于镜头的焦平面。
由可得,
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