照相测烟云扩散方法报告

照相测烟云扩散方法报告
照相测烟云扩散方法报告

实验四照相测烟云扩散方法报告

1实习目的:

1.掌握对烟云摄影的基本方法及资料处理过程

(1)叠加烟流照片

(2)描绘包络线

2. 学会计算高架源污染大气扩散参数和烟云抬升高度

2实验器材

照相机、秒表、轻便风向风速计、温湿度表、卷尺、直尺等

3. 基本原理

假设 1. 烟云浓度呈正态分布

2. 以照相底片上的感应的烟云边界为实际烟云边界。

3. 计算垂直方向标准差(垂直扩散系数)由烟流照片得到包络线

四. 实习步骤:

1基本气象要素观测:观测地面风速、云量(总云量/低云量)

2.摄影点的选择:根据盛行风向在烟流流动方向的一侧选3~4个摄影点;

距离的测量:直接量取、地形图、三点测量等;

距离烟囱500m~2000m之间;摄影点的地势高而平坦。

3. 天空背景的选择:能见度好,天空背景部分不能有云,不能逆光拍摄;

4. 照相时相机必须保持水平;

5.相机光轴与烟流轴线垂直;

6.拍摄的间隔为15s或30s, 每小组(4人)拍摄20张照片为一组取样资料。

7. 资料处理,画图,分析

五:资料处理的方法与步骤

1. 画出烟云廓线;

2. 廓线修改,找出虚拟源Q’ ;

3. 从Q’开始,沿烟云中轴线按每1cm长量出水平距离及相应的烟云半宽度Ze,并找出Zm所在位置,量出Zm 、xm,均换成真实的尺寸;

4. 利用相关公式计算出δ等值

5. 回归计算

6.作图

处理图后得下列数据:

并绘图:由垂直扩散曲线稍有向下倾斜,再由拍摄所得的图为锥形,来初判断此次大气为弱不稳定或中性不稳定大气。

完整word版,全息照相实验报告

全息照相实验报告 学院土环学院班级采矿1502 学号41501556 姓名殷苑文 一、实验目的与实验仪器 实验目的 1.了解全息照相的基本原理; 2.掌握全息照相方法及底片冲洗方法; 3.观察物象再现。 实验仪器 激光器,成套全息照相光具原件及隔振光学平台,白屏,硅光电池及电压表,全息干板,被照物体,显影液和定影液等。 二、实验原理(要求与提示:限400字以内,实验原理图须用手绘后贴图的方式) 全息记录 由光的波动理论知道,光波是电磁波。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加。因此,任何一定频率的光波都包含着振幅和位相两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图1所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束,一束经透镜扩束后照射到被摄物体上,再经物体表面反射后照射到感光底片上,这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路,再由透镜扩大后直接投射到全息干版上,这部分光称为参考光。由于激光是相干光,物光和参考光在全息底片上叠加,形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光,在振幅上和相位上都不相同,所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同,相位不同使条纹的密度、形状不同。因此,被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来,经显影、定影等处理后,就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同,一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高,所以要求记录介质有较高的分辨率,通常达1000 条线/毫米以上,故不能用普通照相底片拍摄全息图。

全息照相实验报告标准范本

编号:QC/RE-KA5121 全息照相实验报告标准范本 The new situation in operation, especially the emergency, makes the information open and transparent by reporting the details, and then forms a closer cooperative relationship. (工作汇报示范文本) 编订:________________________ 审批:________________________ 工作单位:________________________

全息照相实验报告标准范本 使用指南:本报告文件适合在为规范管理,让所有人员增强自身的执行力,避免自身发展与集体的工作规划相违背,按固定模式形成日常报告进行上交最终实现及时更新进度,快速掌握所需了解情况的效果。文件可用word任意修改,可根据自己的情况编辑。 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相

是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部,得到的是二维平面像,像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加),借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布,即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时,记录信息底片上得到的不是物体的像,而是细密的干涉条纹,就好像一个复杂无比的衍射光栅,必须经过适当的再照明,才能重建原来的无广播,从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息,因此,只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个

基于ZEMA的照相物镜的设计

燕山大学课程设计说明书 题目:基于ZEMAX的照相物镜设计 学院(系):电气工程学院 年级专业: 10级仪表三班 学号: 学生姓名: 指导教师: 教师职称:副教授 燕山大学课程设计(论文)任务书 院(系):电气工程学院基层教学单位:自动化仪表系

目录 摘要 (1) 第一章简述照相物镜的设计原理和类型 (2) 第二章设计过程 (4) 2.1根据参数要求确定恰当的初始结构 (4) 2.2优化设计过程 (5) 2.3 优化结果像差结果分析 (8) 第四章课设总结 (13) 参考文献

摘要 人们早就有长期保存各种影像的愿望。在摄影技术尚未发明前的公元四世纪时,人们按投影来描画人物轮廓像的方法达到了全盛时代,至今这种方法仍然作为剪纸艺术流传着。后来,人们让光线通过小孔形成倒立像,进而将小孔改为镜片,并加装一只暗箱。只要在暗箱底板上放一张纸,不仅可以画出轮廓,还可以画出像上的各个部分。这就形成了照相机的机构雏形。?随着科学技术的发展,照相机的发展日益迅速,有着显着的飞跃。照相物镜是照相机的眼睛,它的精度和分辨率直接影响到照相机的精度与成像质量。要保证所设计的照相物镜达到较高的技术要求,在设计时就必须达到更高的精度与分辨率。 本文所讨论的照相物镜,它主要采用后置光阑三片物镜结构,其中第六面采用非球面塑料,其余面采用标准球面玻璃,应用ZEMAX 软件设计了一组焦距f '= 15mm 的照相物镜,相对孔径D/ f ’=2. 8,镜头总长为15.1366mm ,整个系统球差0.000192,慧差0.000432,像散0.002716。完全满足设计要求。 关键字:???照相物镜????ZEMAX????设计? 第一章 简述照相物镜的设计原理和类型 照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f ’、相对孔径D/f ’和视场角2w 。照相物镜的焦距决定所成像的大小 Ⅰ)当物体处于有限远时,像高为 y ’=(1-ωβtan ')f (1-1) 式中,β为垂轴放大率,l l y y ''==β。对一般的照相机来说,物距l 都比较大,一般l >1米,f ’为几十毫米,因此像平面靠近焦面,''f l ≈,所以 Ⅱ)当物体处于无限远时,β→∞像高为 y ’=ωtan 'f (1-2) 因此半视场角 ω=atan ' 'f y (1-3)

照相物镜的设计光学设计

照相物镜的设计 设计任务和要求 1设计一个照相物镜,焦距:50mm,相对孔径:1/2,全视场角:40°. 2 要求: (1)通过给定参数,计算出其他参数值; (2)分析系统需要校正的像差类型; (3)通过手册查询初始结构,并回答所属类型,然后输入到计算机软件中,给出输入结果的二维图; (4)采用上机学到的知识进行全局优化,给出MFF结果; (5)采用上机学到的知识进行对样板和公差分析,给出操作步骤图片和结果; (6)绘制出光学系统图。 设计过程 初始结构的选择 照相物镜属于大视场大孔径系统, 因此需要校正的像差也大大增加, 结构也比较复杂, 所以照相物镜设计的初始结构一般都不采用初级像差求解的方法来确定, 而是根据要求从手册、资料或专利文献中找出一个和设计要求比较接近的系统作为原始系统。在选择初始结构时, 不必一定找到和要求相近的焦距, 一般在相对孔径和视场角达到要求时, 我们就可以将此初始结构进行整体缩放得到要

求的焦距值。 (1)参数数据 焦距:1、f’=50mm; 2、相对孔径D/f’=1/2; 3、全视场角 40°; 照相物镜的视场角和有效焦距决定了摄入底片或图像传感器的空间范围, 镜头所成的半像高y 可用公式y = - f tanw计算, 其中f 为有效焦距, 2w 为视场角。 经过计算:其视场角为2w=40°所以w=20°。 其余参数见表: (2)输入参数 打开ZEMAX,将上表中参数输入ZEMAX:其中第七面设为光阑面

设置相对孔径值和波段:

更换玻璃,换成国产玻璃:

输入焦距50mm进行缩放 缩放后得到我们所设计的焦距f’=50mm的初始参数(如图所示) 到这里,初始结构及其参数已经完成。

全息照相实验的报告材料

全息照相实验报告 程子豪 2010035012 少年班01 一、实验目的: 1.了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点; 2.学习全息照相的操作技术; 3.观察和分析全息图的成像特性。 二、实验原理: 2.1全息照相原理的文字表述: 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光(辐射光或反射光)的强弱变化,显示的只是物体的二维平面像,丧失了物体的三维特征。全息照相则不同,它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来,因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯(D. Gabor)发现,但是由于受光源的限制(全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性),在激光出现以前,对全息技术的研究进展缓慢,在60年代激光出现以后,全息技术得到了迅速的发展。目前,全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时,利用了光的干涉。从光的干涉原理可知:当两束相干光波相遇,发生干涉叠加时,其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度,同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光,使这两束光在感光底片处发生干涉叠加,感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来,经过适当的处理,便得到一张全息照片。 具体来说,全息照相包括以下两个过程: 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布,这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布,从而被照相底片记录下来,因为我们知道,两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布,所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的:从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束,一束经反射、扩束后照在被摄物体上,经物体的反射或透射的光再射到感光底片上,这束光称为物光波;另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上,这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的,所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况,而条纹明暗的反差反映了物光的振幅,感光底片上将物光的信息都记录下来了,经过显影、定影处理后,便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的,正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然,全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射。用一束参考光(在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同)照射在全息图上,就好像在一块复杂光栅上发生衍射,在衍射光波中将包含有原来的物光波,因此当观察者迎着物光波方向观察时,便可看到物体的再现像。这是一个虚像,它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像,称为共轭像。应该指出,共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。

光全息照相实验报告

实验报告实验三十四全息照相 物理学院1300061311 二下 6 组 03 号 2015.4.15 一. 实验目的 1?了解全息照相的基本原理; 2?学习全息照相的实验技术,拍摄合格的全息图; 3 ?了解摄影暗室技术. 二. 实验仪器 光学平台,He-Ne 激光器及电源,快门及定时曝光器,扩束透镜,反射镜和 分束器,光功率计,全息底片,被摄物体,显微镜,暗室技术使用的设备. 三. 实验原理 全息照相中所记录和重现的是物光波前的振幅和相位,即全部信息,这是全 息照相名称的山来?但是,感光乳胶和一切光敬元件都是“相位盲S 不能直接记 录相位?必须借助于一束相干参考光,通过拍摄物光和参考光的干涉条纹,间接 记录下物光的振幅和相位?直接观察拍好的全息图,看不到像?只有照明光按一定 方向照在全息图上,通过全息图的衍射,才能重现物光波前,使我们看到物的立 体像?故全息照相包括波前的全息记录和重现两部分内容。下面是透射式全息照 相原理。 1?全息记录 如果将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来,那就记录了底片所在位 置物光波前的振幅和相位 物光一点发出的球面波波前: 〃0(如刃=人(忑y )exp [诫)(兀y )] 参考光波前: 则底片上总复振幅: 光强分布: Ig) = UU 感光底片在曝光后经显影和定影等暗室技术处理,成为全息图?适当控制曝光 量及显影条件,可以使全息图的振幅透过率:与曝光量E (正比于光强1)成线性关 系,即 心,刃=山一例(九y ) ? 2兀 匕(兀 y) = A r exp[/ — ysina] Ug y) = U Q (x.y)+U r (x, y)

照相物镜镜头设计与像差分析

应用光学课程设计课题名称: 照相物镜镜头设计与像差分析

专业班级:_________ 2009级光通信技术_______________ 学生学号:__________________________________________ 学生姓名:________________________________________ 学生成绩:_________________________________________ 指导教师:______________________________ 课题工作时间:2011620 至2011.7.1 武汉工程大学教务处 设计一个成像物镜透镜组,照相物镜的技术指标要求:

二、进度安排 1、2011.6.20-2011.6.21 学习zemax手把手教程,掌握zemax输入 数据 方法和像差评价函数 和电路中各参数的计算结果。 2、2011.6.22-2011.6.23 根据实例,深入学习zemax像差控制和优化方法

3、2011624 光学自动设计及像差理论(上课),布置任务 4、2011627-2011628 确定初始结构,并进行像差控制和优化设计;给出 像质评价报告; 5、2011629-2011.7.1 撰写课程设计论文,修改定稿并交稿 三、参考资料或参考文献 1、《光学系统设计》机械工业出版社,(美)莱金著,周海宪,程云芳译, 2009.10 2、《现代光学设计方法》,北京理工大学出版社,李林,2009.9 3、《工程光学》,机械工业出版社,郁道银,谈恒英,2006.2 4、《应用光学(第3版)》,电子工业出版社,张以谟,2010.7 5、《几何光学像差光学设计》,浙江大学出版社,李晓彤,岑兆丰,2003.11 6、《实用光学技术手册》,机械工业出版社,王之江,2007.1 7、《光学设计》,西安电子科技大学出版社,刘钧,高明,2006,10 8、《实用光学技术手册》,机械工业出版社,王之江,顾培森,2006,9 9、“光行天下”社区https://www.360docs.net/doc/119134769.html,/

照相物镜基于ZEMAX课程分析方案实例

应用光学课程设计 课题名称:照相物镜镜头设计与像差分析 专业班级:2009级光通信技术 学生学号: 学生姓名: 学生成绩: 指导教师: 课题工作时间:2018.6.20至2018.7.1

武汉工程大学教务处

课程设计摘要<中文) 在光学工程软件ZEMAX 的辅助下, 配套采用大小为1/2.5 英寸的CCD 图像传感器,设计了一组焦距f '= 12mm的照相物镜, 镜头视场角 33.32°, 相对孔径D/f’=2. 8, 半像高3.6 mm ,后工作距 9.880mm,镜头总长为14.360mm。使用后置光阑三片物镜结构,其中第六面采用非球面塑料,其余面采用标准球面玻璃。 该组透镜在可见光波段设计,在Y-field上的真值高度选取0、1.08、1.8、2.5452,总畸变不超过0.46%,在所选视场内MTF轴上超过60%@100lp/mm,轴外超过48%@100lp/mm,整个系统球差-0.000226,慧差-0.003843,像散0.000332。完全满足 设计要求。 关键词:ZEMAX;物镜;调制传递函数 ABSTRACT By the aid of optical engineering software ZEMAX,A focal length f '= 12mm camera lens matched with one CCD of 1/2.5 inch was designed。Whose FOV is 33.32°, Aperture is 2. 8,half image height is 3.6 mm,back working distance is9.880mm and total length is 14.360 mm. Using the rear aperture three-lens structure,a aspherical plastic was used for the sixth lens while standard Sphere glasses were used for the rest lenses。The group Objective lenses Designed for the visible light,Heights in the true value as Y-field Defined as 0、1.08、1.8、2.5452,total distortion is less than 0.41%,Modulation transfer function of shade in the selected field of view to meet the axis is greater than 60% @ 100 lp / mm, outer axis than 48% @ 100 lp / mm,The sum of the whole system spherical aberration -0.000226,Coma is -0.003843,Astigmatism is 0.000332。Fully meet the design requirements. Keyword:ZEMAX;Camera lens;Modulation transfer function 引言----

全息照相实验实验报告

物理与光电工程学院 光电信息技术实验报告 姓名:张皓景 学号:20111359069 班级:光信息科学与技术专业2011级2班实验名称:全息照相实验 任课教师:裴世鑫

一、实验目的 1.了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。 2.学习全息照相的拍摄方法和实验技术。 3.了解全息照相再现物像的性质、观察方法。 二、实验仪器 三、实验装置示意图 5底片 图1 全息照相光路 四、实验原理 全息照相是一种二步成像的照相技术。第一步采用相干光照明,利用干涉原理,把物体

在感光材料(全息干版)处的光波波前纪录下来,称为全息图。第二步利用衍射原理,按一定条件用光照射全息图,原先被纪录的物体光波的波前,就会重新激活出来在全息图后继续传播,就像原物仍在原位发出的一样。需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体,而是与原物完全相同的一个三维像。 1.全息照相的纪录——光的干涉 由光的波动理论知道,光波是电磁波。一列单色波可表示为: 2cos(t )r x A πω?λ =+- (1) 式中,A 为振幅,ω 为圆频率,λ 为波长,φ 为波源的初相位。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂,但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加: 1 2cos(t )n i i i i i r x A πω?λ==+- ∑ (2) 因此,任何一定频率的光波都包含着振幅(A )和位相(ωt+φ-2πr/λ)两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图(1)所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束,一束经透镜扩束后照射到被摄物体上,再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上,这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路,再由透镜扩大后直接投射到全息干版上,这部分光称为参考光。由于激光是相干光,物光和参考光在全息底片上叠加,形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光,在振幅上和相位上都不相同,所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同,相位不同使条纹的密度、形状不同。因此,被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来,经显影、定影等处理后,就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同,一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高,所以要求记录介质有较高的分辨率,通常达1000 条线/毫米以上,故不能用普通照相底片拍摄全息图。 2.全息照相的再现——光的衍射 由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象,而是复杂的干涉条纹,因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅,物象再现的过程实际是光的衍射现象。要看到被摄物体的像,必须用一束同参考光的波长和传播方向完全相同的光束照射全息照片,这束光叫再现光。这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中,用参考光波照射全息片时,经过底片衍射后有三部分光波射出。 0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。 +1 级衍射光——它是发散光,将形成一个虚像。如果此光波被观察者的眼睛接收,就等于接收了原被摄物发出的光波,因而能看到原物体的再现像。

全息照相实验报告(完全版).docx

实验5.5 全息照相 实验分析: 在这次光学实验中,拍出来的全息照片图像模糊,而且曝光范围小,基本算失败,对此我觉得我们必然在某处有错误,或者是由于实验仪器造成,因此我展开分析,实验失败原因可能有: 1.在曝光过程中有振动或位移,由于全息图上所记录的是参考光 和物光的干涉条纹, 而这些条纹非常细, 在曝光过程中, 极 小的振动和位移都会引起干涉条纹的模糊不清, 甚至使干涉 条纹完全不能记录下来。 2.没有更好的调整好参考光和物光的光程差。参考光和物光的光 程差不能太大也不能太小, 不能大于所用激光的相干长度, 否则两者不能相干, 无法在全息干板上获得干涉条纹。 3.没有更好的调整好参考光和物光的夹角。假设全息干板上干涉 条纹的间距为d, 光源波长为λ。根据干涉原理, d 与参考光 和物光之间的夹角θ关系为, 而干板分辨率 η 与d 的关系为。可以看出, θ愈大, 所记录的干涉条纹就越细, 对干板的分辨率要求越高,故夹角 θ不能太大。而夹角θ对全息图再现像时的观察窗(视角) 有 影响, 夹角大, 可在较大范围内从不同角度观察物象, 反之, 观察窗则小, 因此夹角θ也不能太小。 4.光路中使用过多反光镜导致光强过小,从而影响干涉效果。

5.曝光时间没有控制得很好,曝光时间太长, 导致干板太黑, 光 线的透过率降低。 C C 6.在用清水清洗干版时水温没有严格控制在30-32,影响 实验结果。 7.在显影定影时,冲洗时间不够,导致成像范围过小,成像不清 晰。 实验结论: 实验中获得清晰的再现像的关键是要选用具有良好的相干性和稳定性的激光作为光源。光路的调整更是至关重要的。一个好的光路,既要使物光和参考光能够发生干涉,还要保证干涉条纹间隔清晰,反差合适。所以要首先调整好物光和参考光的光程,以保证干涉能够发生,然后再调整物光与参考光束之间的夹角及物光和参考光的光强比, 保证全息照片的清晰度和反差。另外,在曝光时系统要稳定。

【实验报告】全息照相实验报告

全息照相实验报告 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部,得到的是二维平面像,像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加),借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布,即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时,记录信息底片上得到的不是物体的像,而是细密的干涉条纹,就好像一个复杂无比的衍射光栅,必须经过适当的再照明,才能重建原来的无广播,从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息,因此,只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示:

感光底板 用激光光源照射物体,物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上,这个光波称为参考光波,它的振幅和相位也是空间坐标的函数,其复振幅和位相用R表示,草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R,如图从而底板上各点的发光强度分布为 I(OR)(O*R*)OO*RR*OR*O*RIOIROR*O*R (式1) 式子中,O*与R*分别是O和R的共轭量;I。,IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。 2.物相再现 3.底板经过曝光冲洗后,形成各处透光率不同的全息照片,它相当于一个复杂的光栅。一般来说,光透过这样的全息照片时,振幅以及位相都要发生变化。如果令 t=透过光的复振幅/入射光的复振幅(式2) 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适,可使得 tt0KI (式3)

光学设计照相物镜的设计

2014-2015学年第二学期《现代光学设计》考核 ——照相物镜设计 班级:******** 学号:************* 姓名:*** 一、系统设计要求: 1、焦距:f’=15mm; 2、相对孔径:1/2.8; 3、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光) 4、视场角2w=74° 二、设计过程 1,在光学技术手册查询后选定初始结构为后置光阑的三片物镜,初始参数为: 1 输入初始参数

2,优化设计过程 将参数输入zemax:其中第六面设为光阑面,厚度设为marginal ray height,移动光标到STO光阑面的“无穷(Infinity)”之上,按INSERT键。这将会在那一行插入一个新的面,并将STO光阑面往下移。新的面被标为第2面。再按按INSERT键两次。移动光标到IMA像平面,按INSERT键两次。在LDE曲率半径(Radius)列,顺序输入上表1中的镜片焦距(注意OBJ面不做任何操作);在镜片厚度(Thickness)列顺序输入表1中的镜片厚度;在第七个面厚度处单击右键,选择面型为Marginal Ray Height。在镜片类型(Class)列输入镜片参数,方法是:在表中点右键对话框Solve Type选中Model,Index nd中输入n值Abbe Vd 中输入v值。结果如下在system-general-aperture中输入相对孔径值 2.8,在system-wavelength中输入波段,然后在tools-make focus中该改焦距为15mm进行缩放。3,设置相对孔径值和波长

输入焦距15mm进行缩放: 4,定义视场如下 此时得到初始结构及参数如下图

照相物镜设计报告实例

照相物镜镜头设计与像差分析 设计一个成像物镜透镜组,照相物镜的技术指标要求: 1、焦距:f’=12mm; 2、相对孔径D/f’不小于1/2.8; 3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD,成像面大小为4.29mm×5.76mm; 4、后工作距>6mm 5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光,d为主波长); 6、成像质量,MTF 轴上>40% @100 lp/mm,轴外0.707 >35%@100 lp/mm。 7、最大畸变<1%

照相物镜的简介 照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f ’、相对孔径D/f ’和视场角2w 。照相物镜的焦距决定所成像的大小 Ⅰ)当物体处于有限远时,像高为 y ’=(1-ωβtan ')f (1-1) 式中,β为垂轴放大率,l l y y ' '== β。对一般的照相机来说,物距l 都比较大,一般l >1米,f ’为几十毫米,因此像平面靠近焦面,''f l ≈,所以 l f '= β Ⅱ)当物体处于无限远时,β→∞像高为 y ’=ωtan 'f (1-2) 因此半视场角 ω=atan ' ' f y (1-3) 表1-1中列出了照相物镜的焦距标准: 表1-1 相对孔径决定其受衍射限制的最高分辨率和像面光照度,在此的分辨率亦即通常所说的截止频N λ λ u f D N == (1-4) 照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率,多数照相物镜因其本身的分辨率不高,相对孔径的作用是为了提高像面光照度 E ’=1/4πL τ(D/f ’)2 (1-5)

照相物镜的视场角决定其在接受器上成清晰像的空间范围。按视场角的大小,照相物镜又分为a)小视场物镜:视场角在30°以下; b)中视场物镜:视场角在30°~60°之间; c)广角物镜:视场角在60°~90°之间; d)超广角物镜:视场角在90°以上。 照相物镜按其相对孔径的大小,大致分为 a)弱光物镜:相对孔径小于1:9; b)普通物镜:相对孔径为1:9~1:3.5; c)强光物镜:相对孔径为1:3.5~1:1.4; d)超强光物镜:相对孔径大于1:1.4; 照相物镜没有专门的视场光阑,视场大小被接受器本身的有效接受面积所限制,即以接收器本身的边框作为视场光阑。 照相物镜上述三个光学性能参数是相互关联,相互制约的。这三个参数决定了物镜的光学性能。企图同时提高这三个参数的指标则是困难的,甚至是不可能的。只能根据不同的使用要求,在侧重提高一个参数的同时,相应地降低其余两个参数的指标。 早期的照相物镜是单片的正弯月形透镜,其前置一孔径光阑,之后演变为双胶合弯月透镜以及正负分离透镜,这些简单的物镜相对孔径很小只能在室外照明条件良好时拍摄,又称为风景物镜。最早出现的对称型物镜,属于简单的风景物镜对称于光阑的组合,相对孔径仍然很小,如Hypogon物镜。之后又出现Protar物镜,Dagor物镜等一系列逐渐演变出来的物镜,之后出现的三片物镜是很多复杂透镜的基础,它由三片分离的薄透镜组成,在视场角为55°时,相对孔径可以达到1:3.5~1;2.8,在视场角适当降低时,相对孔径可提高到1:2.4以上。其他还有双高斯物镜、远距物镜、反远距物镜等等复杂物镜。 本次涉及所使用的三片物镜是具有中等光学特性的照相物镜中结构最简单,像质最好的一种,被广泛使用在比较廉价的135#和120#相机中,例如国产的海鸥—4、海鸥—9、天鹅相机等。这种照相物镜进一步复杂化的目的,大多是为了增大相对孔径,或提高视场边缘成像质量。 设计过程

光学设计报告

光学设计课程报告 班级: 学号: 姓名: 日期:

目录 双胶合望远物镜的设计 (02) 摄远物镜的设计 (12) 对称式目镜的设计与双胶合物镜的配合 (20) 艾尔弗目镜的设计 (30) 低倍消色差物镜的设计 (38) 无限筒长的高倍显微物镜的设计 (47) 双高斯照相物镜的设计 (52) 反摄远物镜的设计 (62) 课程总结 (70)

双胶合望远物镜的设计 1、设计指标: 设计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜(加棱镜),技术要求如下:视放大率: 3.7?;出瞳直径:4mm ;出瞳距离:大于等于20mm ;全视场角:210w =?;物 镜焦距: ' =85f mm 物;棱镜折射率:n=(K9);棱镜展开长:31mm ;棱镜与物镜的 距离40mm ;孔径光阑为在物镜前35mm 。 2、初始结构计算 (1) 求 J h h z ,, 根据光学特性的要求4.728.142=== D h : 44.75tan 85tan ''=?=?=οωf y 0871 .0''==f h u 648.0'''==y u n J (2)计算平行玻璃板的像差和数 C S S S I I I I ,, 平行玻璃板入射光束的有关参数为 0871.0=u 0875.0)5tan(-=-=οz u 005 .1-=u u z 平行玻璃板本身的参数为 d=31mm ; n=; 1.64=ν 带入平行玻璃板的初级像差公式可得: 000665.01.51631-1.5163×0.0871×-3113 24 432-==--=I du n n S 0.0006682=(-1.005)×-0.000665=u u × =z I I I S S 000824.0087.05163.11.6415163.131122 22-=??-?-=--=I u n n d S C υ

全息照相实验报告

全息照相实验报告 班级:XXX :XXX 学号:XXX 时间:XXX 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、曝光定时器及快门、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部,得到的是二维平面像,像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加),借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布,即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时,记录信息底片上得到的不是物体的像,而是细密的干涉条纹,就好像一个复杂无比的衍射光栅,必须经过适当的再照明,才能重建原来的无广播,从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息,因此,只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示: 用激光光源照射物体,物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O 表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上,这个光波称为参考光波,它的振幅和相位也是空间坐标的函数,其复振幅和位相用R 表示,草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R ,如图从而底板上各点的发光强度分布为 ********()()O R I O R O R OO RR OR O R I I OR O R =++=+++=+++ (式1) 式子中,O*与R*分别是O 和R 的共轭量;I 。,IR 分别为物光波和参考光波独立照射底版时 感光底板

照相物镜设计

.. . . .. 汉口学院 《应用光学》 课程设计报告 报告题目:照相物镜设计 学生: 学号: 专业班级: 授课老师:

二O一四年十二月 目录 一、选题背景 (3) 二、设计要求 (5) 三、外形尺寸计算 (5) 四、结构选型及参数计算 (5) 1.结构选型 (5) 2.参数数据 (7) 五、ZEMAX初始数据 (7) 1.初始结构参数 (7) 2.缩放焦距 (9) 3.更换玻璃 (10) 六、ZEMAX校正数据 (11) 1.设置约束对象 (11) 2.设置变量 (12) 3.优化 (13) 4.最终结构数据 (13)

七、像质评价 (14) 1.2D草图 (14) 2.场曲和畸变 (14) 3.快速傅立叶变换调制传递函数 (15) 4.标准点列图 (15) 5.光线像差特性曲线 (16) 6.光路特性曲线 (16) 八、零件图 (18) 九、学习体会 (19) 十、参考文献 (20) 一、选题背景 照相机广泛应用于社会生活的各个领城,已成为科研、国防、生产、教育以及文化生活各领域中的重要手段。它给人类的文明生活带

来了许多方便,随着科学技术的发展,人们物质文化生活水平的提高,社会上的照相机也发展的越来越快,越来越普及了。 照相机是由镜头,光圈,快门,取景器,测距器,卷片,机身(暗箱)等主要部件构成的。其中镜头的作用是通过光线把景物集结成影像并投射到感光片上,使感光片接受清晰的影像,它的好坏直接决定了照相机的性能。照相物镜的光学特性一般用焦距f'、相对孔径 D' f /、视场角ω 2表示。此外还提出分辨率的要求,作为保证产品质量的技术条件。 照相物镜的结构型式很多,而且不断有新的型式出现。选用照相物镜的原则应该是:既能满足光学性能和成像质量的要求,而结构又最简单。 双高斯物镜是具有较大视场(大约ω2=40o左右)的物镜中相对孔径最先达到1/2的物镜[1]225。双高斯物镜是以厚透镜矫正匹兹万场曲的光学结构,半部系统是由一个弯月形的透镜和一个薄透镜组成,如图1-1.1所示。 图1-1.1 图1-1.2 图1-1.3 双高斯照相物镜是目前多数大孔径物镜的基础,它的演变型式很多,它的复杂化目的是为了改善成像质量,如图1-1.2所示,或者是为了增大相对孔径,如图1-1.3所示,相对孔径可达1/0.95。由于

照相物镜镜头设计与像差分析

应用光学课程设计课题名称:照相物镜镜头设计与像差分析

专业班级:2009级光通信技术 学生学号: 学生姓名: 学生成绩: 指导教师: 课题工作时间:2011.6.20 至2011.7.1 武汉工程大学教务处

课程设计摘要(中文) 在光学工程软件ZEMAX 的辅助下, 配套采用大小为1/2.5英寸的CCD 图像传感器, 设计了一组焦距f '= 12mm的照相物镜, 镜头视场角33.32°, 相对孔径D/f’=2. 8, 半像高3.6 mm ,后工作距9.880mm,镜头总长为14.360mm。使用后置光阑三片物镜结构,其中第六面采用非球面塑料,其余面采用标准球面玻璃。该组透镜在可见光波段设计,在Y-field上的真值高度选取0、1.08、1.8、2.5452,总畸变不超过0.46%,在所选视场内MTF 轴上超过60%@100lp/mm,轴外超过48%@100lp/mm,整个系统球差-0.000226,慧差-0.003843,像散0.000332。完全满足设计要求。 关键词:ZEMAX;物镜;调制传递函数 ABSTRACT By the aid of optical engineering software ZEMAX,A focal length f '= 12mm camera lens matched with one CCD of 1/2.5 inch was designed。Whose FOV is 33.32°, Aperture is 2. 8,half image height is 3.6 mm,back working distance is9.880mm and total length is 14.360 mm. Using the rear aperture three-lens structure,a aspherical plastic was used for the sixth lens while standard Sphere glasses were used for the rest lenses。The group Objective lenses Designed for the visible light,Heights in the true value as Y-field Defined as 0、1.08、1.8、2.5452,total distortion is less than 0.41%,Modulation transfer function of shade in the selected field of view to meet the axis is

光学全息照相实验报告

光学全息照相实验报告

实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象,以干涉条纹的形式,把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来,它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏(D.Gabor)即就已提出来了,但直到1960年,随着激光器的出现,获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛,另外还相应出现了微波全息,X光全息和超声全息等新技术,全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像,了解全息照相的基本原理及特点,学习拍摄方法和操作技术,为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的

了解光学全息照相的基本原理和主要特点; 学习静态光学全息照相的实验技术; 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波,现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示,一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发,称为物光,以入射角θ同时入射到感光板上,物光与参考光产生干涉,在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)

一款照相物镜设计

华侨大学厦门工学院光学软件设计课程设计报告 题目:一款照相物镜设计 专业、班级:13级光电2班 学生姓名:周观后 学号:130250202 指导教师:苏倩倩 分数:

《课程设计》任务书课程名称:光学软件课程设计

目录 一、照相物镜简介............................... 错误!未定义书签。 二、确定初始结构 (5) 三、用ZEMAX优化 (9) 四、结论...................................... 错误!未定义书签。 五、心得体会................................... 错误!未定义书签。 六、参考文献................................... 错误!未定义书签。 一、照相物镜简介 照相物镜的基本光学性能主要由三个参数表征。即焦距f’、相对孔径D/f’和视场角2w。照相物镜的焦距决定所成像的大小

Ⅰ)当物体处于有限远时,像高为 y ’=(1-ωβtan ')f (1-1) 式中,β为垂轴放大率,l l y y ' '== β。对一般的照相机来说,物距l 都比较大,一般l >1米,f ’为几十毫米,因此像平面靠近焦面,''f l ≈,所以 l f '= β Ⅱ)当物体处于无限远时,β→∞像高为 ωtan 'f (1-2) 因此半视场角 ω=atan ' ' f y (1-3) 表1-1中列出了照相物镜的焦距标准: 表1-1 相对孔径决定其受衍射限制的最高分辨率和像面光照度,在此的分辨率亦即通常所说的截止频N λ λ u f D N == (1-4) 照相物镜中只有很少几种如微缩物镜和制版物镜追求高分辨率,多数照相物镜因其本身的分辨率不高,相对孔径的作用是为了提高像面光照度 E ’=1/4πL τ(D/f ’)2 (1-5) 照相物镜的视场角决定其在接受器上成清晰像的空间范围。按视场角的大小,照相物镜又分为 a )小视场物镜:视场角在30°以下; b )中视场物镜:视场角在30°~60°之间;

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