平面物形成球面像的投影光學系統設計方法
2024-03-22 17:34:05
專利名稱：平面物形成球面像的投影光學系統設計方法
技術領域：
本發明屬於應用光學領域中的一種把平面物形成球面像的投影光學系統設計方法。
背景技術：
由於航空、航天事業的發展，以及某些大型遊樂場所和特定人群的需要，要建立無 限遠視景顯示系統，用於訓練模擬裝置中，以便訓練培養飛行員、太空人以及供遊樂場所遊 人和特定人群的需要。為了建立無限遠視景顯示，需要找到合乎要求的標準球面型的彩色顯示面板即 CRT面板，而我國目前生產的彩色顯示器多為直角平面型的，給選擇標準球面型彩色顯示面 板(CRT)帶來困難，即使能找到標準球面型彩色顯示器，尺寸大小等原因也不能滿足需要， 從國外進口專用的標準球面型彩色顯示器又非常昂貴，而且也很難滿足所需要一定半徑R 的標準球面。
發明內容
為了克服上述缺點和困難，本發明的目的在於採用特殊的投影光學系統設計方 法，把平面物形成滿足使用要求的半徑R的球面像，用其代替標準球面型的CRT面板，給建 立無限遠視景顯示創造基本條件。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該投影光學系統設計方法要設計兩 組物鏡組，一組是準直物鏡組2，另一組是同心球面物鏡組4，兩個物鏡組的有機匹配構成 一個完整的投影光學系統。首先設計同心球面物鏡組4，使它滿足如下條件所有組合的鏡片都是同心球面， 光闌在球心C處，球心C到標準R像面6的距離CO = R，R為球心至球面像的距離，以球心 C為圓心，以R為半徑的弧面就是標準R的像面，為了使同心球面物鏡組4形成正光焦度，在 球心C處放置一個同心球面正透鏡5，標準半徑R的像面6是同心球面物鏡組4的焦面。由於同心球面物鏡組4的設計，確定了有關參量的位置，再進行準直物鏡組2的設 計，使它滿足以下條件準直物鏡組2是一個像方遠心的準直物鏡，從準直物鏡組2發出的 射向同心球面物鏡組4的光線，必須是平行光線，準直物鏡組2和同心球面物鏡組4的匹配 中，一定要將準直物鏡組2的光闌設置在同心球面物鏡組4的入瞳上，使準直物鏡組2產生 的虛像，經過同心球面物鏡組4以後形成一個標準半徑R的球面實像。本發明的有益效果是，本發明的投影光學系統設計方法，使人為生成的半徑R面 型變得自由，人們可根據任務的需要，生成不同規格半徑R的面型，為建立無限遠視景顯示 系統創造了極為方便的條件，為航空、航天技術的發展以及為大型遊樂場所建立無限遠視 景顯示裝置提供了有利條件，為國家節約大量資金，為研究技術工程人員節省大量時間，具 有巨大的社會經濟效益。
按以上發明步驟，完成的如圖1所示的投影光學系統，在同一個光軸上從左到右 依次是發光平面物1、準直物鏡組2、同心球面物鏡組4、同心球面物鏡組4的光闌3、同心球 面物鏡組4的同心球面正透鏡5、標準半徑R的像面6、標準半徑R的像面6的球心在C處， 把平面物形成球面像，逆過來也成立，可使球面物形成平面像。
具體實施例方式本發明方法所產生的投影光學系統的工作原理說明發光平面物1置於準直物鏡 組2的物面上即準直物鏡組2的焦面處，準直物鏡組2發射出的平行光線經過同心球面物 鏡組4以後，使發光平面物1在像面處形成一個標準R的球面實像，在像面處放置一塊同 等標準R的毛玻璃，便可得到發光平面物1的球面實像，如果將毛玻璃的球面實像，放置在 一塊半徑為兩倍標準R的大球面反射鏡的焦面上，由大球面反射鏡反射出去的平行光線景 物，就是無限遠視景顯示，觀察時可感到身臨其境的真實感。圖1是按本發明的投影光學系統設計方法設計完成後的光學系統的各光學部件 的位置排列示意圖，摘要附圖也採用圖1。
權利要求
平面物形成球面像的投影光學系統設計方法，是通過光學系統設計實現的，其特徵在於該投影光學系統是由準直物鏡組2和同心球面物鏡組4的有機配合構成的，首先設計同心球面物鏡組4，使它滿足如下條件所有組合的鏡片都是同心球面，光闌在球心C處，球心C到標準R像面6的距離C0＝R，R為球心至球面像的距離，以球心C為圓心，以R為半徑的弧面就是標準R的像面6，為了使同心球面物鏡組4形成正光焦度，在球心C處放置一個同心球面正透鏡5；同心球面物鏡組4設計後，確定了有關參量的位置，再進行準直物鏡組2的設計，使它滿足以下條件準直物鏡組2是一個像方遠心的準直物鏡，從準直物鏡組2發出的射向同心球面物鏡組4的光線，必須是平行光線，準直物鏡組2和同心球面物鏡組4的匹配中，一定要將準直物鏡組2的光闌設置在同心球面物鏡組4的入瞳上；選擇一個平面發光物1，經投影光學系統成像後生成一個標準半徑R的球面像，R的大小取決於同心球面物鏡組4的光焦度的大小，用本發明方法完成的投影光學系統可逆向，使球面物形成平面像。
全文摘要
本發明屬於應用光學領域中的一種把平面物形成球面像的投影光學系統設計方法。該方法用準直物鏡和同心球面物鏡組成的投影光學系統，可將一個平面物經過像方遠心的準直物鏡所成的虛像，再經過同心球面物鏡後，形成一個標準的球面實像。準直物鏡與同心球面物鏡的銜接是走平行光，準直物鏡的光闌置於同心球面物鏡的入瞳處，同心球面物鏡的球心處設置一個正透鏡，使同心球面物鏡的光焦度為正值，本發明方法為建立無限遠視景顯示系統創造了有利的條件。
文檔編號G02B27/00GK101907771SQ20091006706
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者楊廣澤 申請人:羅新軍