Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Измерение дисторсии оптической системы
Цель работы 1. Изучение методики измерения оптической и фотограмметрической дисторсии. 2. Измерение оптической дисторсии гониометрическим способом.
Общие сведения Дисторсия (от лат. distorsio — искривление) - погрешность изображения в оптических системах, при которой нарушается геометрическое подобие между объектом и его изображением, т.е. когда имеет место нарушение постоянства поперечного увеличения изображения по полю, создаваемого пучками лучей разного наклона. Дисторсия возникает в результате того, что линейное увеличение разных частей изображения различно. Дисторсия приводит к изменению величины изображения в реальной оптической системе и, следовательно, к искажению изображения без ухудшения его резкости. Характерный пример искажений, даваемых системой, обладающей дисторсией, это приведённое на рис. 5.1, а, б, в изображение квадрата.
Рис.5.1. Искажения оптической системы, обладающей дисторсией: а – подушкообразная, или положительная, дисторсия; б – неискаженное изображение; в – бочкообразная, или отрицательная, дисторсия
Эта аберрация особенно вредна в аэросъемочных объективах, которые используются для составления карт местности. Для качественных фотообъективов относительная дисторсия допускается до 0,5%, в объективах, применяемых при аэрофотосъемке, – 0,01%. Дисторсию объектива иногда называют аберрацией главного луча. Положительная дисторсия чаще встречается у телеобъективов и зрительных труб. Параболическое и сферическое зеркала свободны от дисторсии. Свободен от дисторсии тонкий объектив, когда входной зрачок (диафрагма) совмещен с линзой. Свободно от дисторсии сферическое зеркало, входной зрачок которого совмещен с центром кривизны, как у камеры Шмидта. Если на входной зрачок объектива (рис. 5.2) под углом ω к его оси падает параллельный пучок лучей, то после объектива, имеющего только одну аберрацию – дисторсию, пучок лучей останется гомоцентрическим и построит изображение А¢ некоторой удаленной точки. Идеальный же объектив построит изображение А¢0 той же самой точки. Положение точки А¢0 определено ходом луча, проходящего через главные точки объектива (НН¢ - главные плоскости, F¢ 0 – задний параксиальный фокус объектива).
Рис. 5.2. Иллюстрация хода лучей в оптической системе
Отрезок Δ y¢=y¢-y¢ 0 =y¢-f 0 ¢· tgω называется дисторсией объектива, выраженной в линейной мере. Дисторсия может быть выражена в относительных единицах (в процентах): . Различают дисторсию оптическую и фотограмметрическую. Если при вычислении дисторсии используют параксиальное фокусное расстояние f¢ 0 объектива, то это дисторсия оптическая. Можно найти такое положение плоскости изображения, при котором дисторсия имеет минимальное значение по всему полю изображения. Плоскость, для которой нарушение подобия между предметом и изображением оказывается минимальным, находится от задней фокальной плоскости Н¢ на некотором расстоянии f¢≠f¢ 0. Дисторсия, вычисляемая или замеряемая в этой плоскости, называется фотограмметрической.
Описание лабораторной установки Оптическая дисторсия определяется гониометрическим способом (рис. 5.3), используя гониометр в качестве основного измерительного инструмента.
Рис. 5.3. Оптическая схема установки для контроля дисторсии: 1 – стеклянная линейка, 2 – объектив, 3 – зрительная труба, 4 – глаз наблюдателя, 5 – столик гониометра
Контролируемый объектив устанавливают на столик гониометра 5. В фокальной плоскости объектива расположена стеклянная линейка с рядом вертикальных штрихов, расстояние между которыми известно с высокой точностью. Зрительная труба 3 и глаз наблюдателя расположены за объективом 2 согласно ходу лучей.
Процесс измерения заключается в следующем: поворачивая столик гониометра с объективом 2 и линейкой 1 (рис. 5.3), совмещают, наблюдая в зрительную трубу, изображения штрихов линейки с перекрестием зрительной трубы. Столик поворачивают в обе стороны от нулевого штриха линейки. Каждый угол ω получают как среднее арифметическое значение углов +ω i и –ω i. Каждому расстоянию yi штриха линейки от нулевого штриха будет соответствовать значение угла ω i и значение дисторсии Δ yi¢, вычисленное по формуле
где f¢ 0- параксиальное фокусное расстояние объектива. Для нахождения f¢ 0 по результатам измерений вычисляют значения для разных значений углов ω i, затем строят кривую зависимости f¢i( ω i), экстраполируют ее на ось f¢i и находят значение f¢ 0. После чего вычисляют значения yi¢ и Δ yi¢ для выбранных значений углов ω i по формулам (5.1) и (5.2)
где yi – расстояние между штрихами линейки от нулевого штриха. Точность метода можно оценить, продифференцировав формулу дисторсии и положив, что погрешность измерения расстояний между штрихами линейки пренебрежимо мала
Для нахождения df′ 0 используем формулу , учитывая, что y¢, ωотносятся к малым углам поля, тогда можно допустить . Подставив df 0 ¢ в формулу (5.3), получим: . Эта формула для общего случая. Из практики установлено, что наибольшую погрешность в окончательный результат вносят погрешности измерений углов ω i. Технические характеристики Измерительное устройство для обеспечения достоверных измерений должно удовлетворять следующим требованиям: 1. Ось вращения столика гониометра должна быть перпендикулярна к оптической оси зрительной трубы. 2. Опорный торец объективодержателя и плоскость линейки должны быть перпендикулярны к оптической оси зрительной трубы. 3. Плоскость входного зрачка контролируемого объектива должна быть совмещена с осью вращения столика гониометра. 4. Рабочая плоскость линейки должна быть расположена в задней фокальной плоскости контролируемого объектива. 5. Изображение нулевого штриха линейки должно быть совмещено с визирной осью зрительной тубы (за нулевой отсчет можно принять то деление, при котором линейка перпендикулярна оптической оси зрительной трубы). Цена деления линейки 1 (см. рис. 5.3) – 1 мм; Цена деления шкалы гониометра – 1´´. Порядок выполнения работы 1. Произвести предварительную выверку установки.
1.1. Проверить перпендикулярность оси вращения зрительной трубы к оси вращения столика микроскопа. Проверку производить общепринятым способом по плоскопараллельной пластинке. 1.2. Проверить перпендикулярность опорного торца объективодержателя оптической оси зрительной трубы с помощью плоскопараллельной пластинки, приложенной к опорному торцу приспособления. 1.3. Рабочая плоскость линейки должна быть установлена в фокальной плоскости проверяемого объектива. Для этого объектив со шкалой установить на столик гониометра и наблюдать шкалу в зрительную трубу. Перемещая шкалу вдоль оптической оси, получить ее резкое изображение. Шкала установлена в фокальной плоскости объектива. 1.4. Плоскость входного зрачка объектива должна быть совмещена с осью вращения столика гониометра. Изображение нулевого штриха линейки должно быть совмещено с визирной осью зрительной трубы. Для этого к торцу объектива прижать плоскопараллельную пластинку и совместить изображение от нее с центром перекрестия зрительной трубы гониометра. Убрать пластинку и совместить перекрестие трубы с ближайшим штрихом шкалы – это положение принимают за 0. 2. Измерить оптическую дисторсию. Для этого совместить последовательно зрительную трубу с делениями шкалы, обозначенными длинными штрихами, и снять значения ω1, ω2, ω3, …, ω n и -ω1, -ω2, -ω3, …, -ω n. Результаты измерений занести в таблицу 5.1, в которой каждому расстоянию yi штриха линейки от нулевого штриха соответствует измеренное значение ω i. Таблица 5.1 Таблица для определения дисторсии
3. Вычислить для различных углов ω i. 4. Построить график зависимости f¢i от ω i. 5. Экстраполировать кривую f¢i (ω) на ось f¢ и найти f¢ 0.
6. Вычислить f¢ 0·tgω i и Δ y ¢ для выбранных значений ω по формулам (5.1) и (5.2). 7. Построить график зависимости оптической дисторсии от ω.
Контрольные вопросы 1. Объясните понятия оптическая и фотограмметрическая дисторсии. 2. Как определяются оптическая и фотограмметрическая дисторсии? 3. От чего зависит величина оптической дисторсии? 4. Каким образом влияет наличие дисторсии на изображение? 5. В чем состоит отличие оптической и фотограмметрической дисторсий по величине? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 920; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.135.219.166 (0.023 с.) |