¿Qué es un objetivo teleobjetivo inverso y cuál es su finalidad principal?
En el sistema de medición, la distancia del objeto a menudo cambia, lo que hace que la altura de la imagen cambie, por lo que el tamaño del objeto medido también cambia, lo que por otro lado provoca errores de medición; , incluso si la distancia del objeto es fija y dado que la superficie sensible del CCD es difícil de ajustar con precisión en el plano de la imagen, también se producirán errores de medición. Para resolver los problemas anteriores se pueden utilizar objetivos telecéntricos. Entre ellos, el objetivo telecéntrico del lado de la imagen puede eliminar los errores de medición causados por cambios en la distancia del objeto, y el objetivo telecéntrico del lado del objeto puede eliminar los errores de medición causados por una posición inexacta del CCD.
1) Lente objetivo telecéntrica
La lente objetivo telecéntrica coloca el diafragma de apertura en el plano focal de la imagen del sistema óptico. La Figura 1.1-23 muestra que cuando el diafragma de apertura se coloca en el plano focal de la imagen, incluso si la distancia del objeto cambia y la distancia de la imagen cambia, la altura de la imagen permanece sin cambios, es decir, el tamaño del objeto medido no cambiará; 1.1-24 muestra claramente el principio de la trayectoria óptica telecéntrica del objeto, en el que el diafragma de apertura está ubicado en el plano focal de la imagen y el rayo principal del objeto es paralelo al eje óptico. Si el objeto B1B2 está correctamente en la posición A1 enganchado con la superficie CCD M**, su imagen en la superficie CCD es M1M2. Si el objeto B1B2 no está en la posición A1 sino en la posición A2 debido al cambio en la distancia del objeto, entonces ¿cuál es su imagen B? 1B? 2 se desvía del plano CCD, b? 1 y b? La proyección de 2 puntos en la superficie del CCD es un punto difuso y su centro sigue siendo los puntos M1 y M2. Según esta proyección, la longitud de lectura sigue siendo M2M1. En otras palabras, los cambios de distancia del objeto anteriores no afectan la precisión de la medición.
Figura 1-23
2) Ruta óptica telecéntrica de la imagen
La ruta óptica telecéntrica en el lado de la imagen es para colocar el diafragma de apertura en el plano focal del objeto. del sistema óptico En el lado de la imagen, el rayo principal es paralelo al eje óptico. Como se muestra en la Figura 1.1-25. ¿Qué pasa si la imagen B del objeto B1B2? 1B? 2 no coincide con la superficie CCD m, entonces lo que se obtiene en la superficie CCD m es b? 1B? 2. ¿La distancia entre los centros moteados es m1m2 = b? 1B? 2. Por lo tanto, independientemente de las caras del CCD m y b? 1B? 2 coinciden, la longitud correspondiente a la escala es siempre B1B2, por lo que no hay error de medición.
Figura 1-24
Figura 1.1-25 Trayecto óptico telecéntrico de la imagen
1.1.6 Lente objetivo de larga distancia
El largo -La lente de objetivo de distancia es una lente de objetivo con una distancia focal larga y un tubo corto. La distancia desde la superficie frontal de la lente del objetivo al plano de la imagen es menor que la distancia focal. Para objetivos de distancia focal larga, es beneficioso acortar el tamaño axial de la lente del objetivo.
La estructura del teleobjetivo adopta la forma de separación de potencia positiva y negativa, con el grupo de lentes de potencia positiva en el frente y el grupo de lentes de potencia negativa en la parte posterior, como se muestra en la Figura 1.1-26. La superficie principal de todo el sistema se saca de la lente del objetivo, de modo que la longitud del cilindro de la lente del objetivo (la distancia desde la superficie frontal de la lente del objetivo al plano focal) es menor que la distancia focal, reduciendo así la Tamaño estructural de la lente del objetivo. Aquí, ¿la relación entre la longitud del tubo y la distancia focal L/f? Se llama relación de distancias. La relación de distancia es un indicador importante de los objetivos de larga distancia. Generalmente la relación de distancia es menor que 1; cuanto menor, mejor.
Basándonos en los principios anteriores, los objetivos de larga distancia tienen una variedad de estructuras, especialmente el grupo frontal, que generalmente es más complejo que el grupo trasero debido a su mayor potencia óptica.
Figura 1.1-26 Óptica gaussiana de lente objetivo de larga distancia
El grupo frontal es una estructura de tres lentes, como se muestra en la Figura 1.1-27, y su apertura relativa es 1 : 4.
Figura 1.1-27 Lente objetivo teleobjetivo
1.1.7 Lente objetivo de distancia inversa
Un telescopio inverso es una lente objetivo con una distancia focal corta y una distancia focal larga. interceptar. De esta manera, se puede agregar un divisor de haz entre la lente del objetivo y el CCD para lograr la función de división de fotogramas. La estructura de este tipo de lente objetivo tiene principalmente una lente frontal negativa y una lente trasera positiva, como se muestra en la Figura 1.1-28.
El diafragma de apertura y la pupila de salida de un objetivo de teleobjetivo inverso casi se superponen y están ubicados en el plano principal del segundo grupo de lentes (Figura 1.1-28a), o el diafragma de apertura puede ubicarse en el enfoque frontal. del segundo grupo de lentes cercano (Figura 1.1-28b). En este caso, el principio de diseño de que el haz principal en el lado de la imagen es telecéntrico es el más ideal, pero es difícil de lograr en una lente objetivo con una apertura relativamente grande.
Figura 1.1-28 Diagrama de trayectoria óptica del objetivo telefoto inverso.
El objetivo antiteleobjetivo diseñado según la estructura anterior tiene varios estilos estructurales en el grupo frontal y en el grupo trasero. El grupo frontal con potencia óptica negativa varía desde una sola lente hasta una estructura muy compleja, mientras que el grupo trasero con potencia óptica positiva a menudo adopta el tipo Petzval, el tipo de tres piezas, el tipo doble Gauss y sus estructuras complejas. Como se muestra en la Figura 1.1-29, el primer grupo es una lente única y el segundo grupo es una lente objetivo antilejos gaussiana doble de tres piezas. Esta es la estructura más simple de la lente objetivo antilejos. Su distancia de trabajo es equivalente a la distancia focal, el ángulo de visión es de aproximadamente 60° y la apertura relativa es 1: 3,5 ~ 1: 2,5.
Figura 1.1-29 El grupo frontal es una lente negativa única y el grupo trasero es una lente objetiva de distancia inversa de tres piezas.
1.1.8 Lente objetivo con distorsión
Una lente objetivo deformada introducirá una distorsión predeterminada en su imagen de antemano. Cuando la distorsión negativa de la lente del objetivo es grande, en realidad se puede capturar el espacio del objeto con un campo de visión angular superior a 180°. Este objetivo se utiliza en la investigación aeroespacial y en las mediciones de imágenes de gases. ¿El tamaño de la imagen no corresponde a la fórmula y? =-f? Sin embargo, Tanω se determina, por ejemplo, mediante la siguiente fórmula: y? =-f? sinω. En el último caso, cuando -ω = 90o, y? =f? Es decir, la diagonal del marco de la imagen es el doble de la distancia focal.
El diagrama esquemático de la lente objetivo de distorsión se muestra en la Figura 1.1-30a.
En 1930, Jiliu realizó con éxito por primera vez una lente objetivo de distorsión con un campo de visión angular de 180° y una apertura relativa de 1:22 (Figura 1.1-30b). Según el diagrama de trayectoria óptica del objetivo telefoto inverso, se puede producir un objetivo distorsionado. El primer grupo consta de una o dos lentes y produce grandes distorsiones (Figuras C y D). El segundo grupo de lentes se utiliza para corregir aberraciones y obtener imágenes claras.
Para desarrollar lentes objetivos ultra gran angular, la influencia de la cuarta potencia del coseno del ángulo de la imagen es el mayor obstáculo. Sin embargo, debido a la distorsión negativa, el haz de luz se contrae más en el borde del campo de imagen, por lo que la densidad óptica real en el borde del campo de imagen no es menor que la del centro del campo de visión.
Figura 1.1-30 Diagrama del sistema óptico objetivo de distorsión