反射稜鏡與平面鏡系統——光學儀器的調整與穩像

《反射稜鏡與平面鏡系統——光學儀器的調整與穩像》是國防工業出版社在2014年9月編輯出版的圖書，作者是連銅淑。

基本介紹

• 中文名：反射稜鏡與平面鏡系統——光學儀器的調整與穩像
• 作者：連銅淑
• 出版時間：2014年9月
• 出版社：國防工業出版社
• 頁數：548 頁
• ISBN：978-7-118-08810-6
• 類別：中圖分類TH74
• 定價：188 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• 版次：1版1次

內容介紹

本書介紹了反射稜鏡與平面鏡系統於靜止和運動兩種狀態下的物、像空間共軛關係的一般理論。在此基礎上，探討了用平面鏡、反射稜鏡作光學調整和光學穩像的一般規律和原理。通過計算，對幾種典型光學儀器的光學系統的調整、掃描、穩像等問題，以及某些稜鏡在光學系統中的調整或漿戲協穩像的特性，進行了系統而深入的分析論證。對反射稜鏡光學平行差的分析以及平行差公差的計算也有較詳細的討論。若干篇章則屬於設計型和研究探索性的內容。書中還介紹了必要的數理基礎，並提供了含54塊常用稜鏡的一套具有實用價值的反射稜鏡（調整）圖表。本書的一個最重要的特色是，作者在平面鏡稜鏡系統成像與轉動原理的研究中創建了嶄新的“剛體運動學” 學派的理論體系———反射稜鏡共軛理論，並據此提出了一系列新的概念、定理、法則、公式、矩陣、參量、新型稜鏡以及某些新型光學儀器的設計原理①。本書可作為高等院校光學儀器、套用光學、光學工程以及光電信息工程與技術等相關專業研究生和本科生的教材或參考書，對從事光學儀器研究、設計、製造與修理的科技人員均有參考價值。

目錄

緒論

第1篇數理基礎

第1章數理基礎16

1.1反射矢量公式16

1.2轉動矢量公式17

1.3轉動與坐標轉換的關係19

1.4剛體運動一般規律20

1.4.1剛體任意運動的等效20

1.4.2剛體的等效螺旋運動22

1.4.3剛體的瞬間轉動的合成25

1.4.4剛體的微量轉動的合成27

1.5梯度27

1.6平面矢量方程28

1.7直線矢量方程29

習題30

第2篇反射稜鏡共軛理論

第2章反射稜鏡成像32

2.1專用術語32

2.2反射稜鏡結構分析成像觀34

2.2.1反射稜鏡的展開和歸化34

2.2.2反射稜鏡的一對共殃漿霸戒軛基點———稜鏡物、像位置共軛法則41

2.2.3一對完全共軛的坐標系———作圖法求像43

2.3反射稜鏡成像分析運動觀45

2.3.1稜鏡成像和剛體運動的相似性45

2.3.2稜鏡物、像空間共軛關係的剛體運動學解題途徑47

?

2.3.3稜鏡的位置共軛47

2.3.4稜鏡的方向共軛———稜鏡物、像方向共軛法則48

2.3.5稜鏡成像特性參量51

2.4稜鏡作用矩陣（反射作用矩陣）R的確定方法51

2.4.1各個反射面的反射作用矩陣的連乘51

2.4.2屋脊的等效52

2.4.3作圖享剃法求稜鏡作用矩陣———設習斷整直接利用稜鏡的一對共軛的物、

像坐標52

2.4.4利用轉動與坐標轉甩榜肯換的關係54

2.4.5利用稜鏡的成像特性參量T、2φ以及t確定稜鏡的作用

矩陣R 55

2.5稜鏡特徵方向T和特組鍵糠征角2φ的求解56

2.5.1平面稜鏡特徵方向的作圖法乎妹踏求解56

2.5.2空間稜鏡特徵方向的矢量法求解———作圖解析法56

2.5.3稜鏡特徵方向的解析法求解58

2.6稜鏡的光路計算61

2.7平行光路中的光路計算61

2.8會聚光路中的光路計算63

2.9反射稜鏡的成像螺旋軸70

2.9.1偶次反射稜鏡的成像螺旋軸70

2.9.2奇次反射稜鏡的成像螺旋軸72

2.10反射稜鏡成像定理76

2.10.1反射稜鏡成像定理76

2.10.2反射稜鏡成像剛體運動學模型77

2.10.3反射稜鏡成像公式77

習題80

第3章平面鏡系統轉動83

3.1平行光路83

3.2會聚光路89

3.3平面鏡系統轉動法則93

3.4平面鏡系統轉動法則在平面鏡系統轉動中的套用96

3.4.1平行光路96

3.4.2會聚光路97

習題100

第4章反射稜鏡微量位移102

4.1反射稜鏡微量轉動法則103

4.2反射稜鏡微量移動法則103

4.3像體微量運動的基本方程103

4.4反射稜鏡微量轉動法則的論證109

4.4.1微量轉動的算法109

4.4.2微量轉動的傳遞111

4.4.3稜鏡微量轉動所造成的像偏轉112

4.4.4小結118

4.5多稜鏡的微量轉動120

4.6掃描稜鏡的微量轉動120

4.6.1概述120

4.6.2掃描稜鏡調整結構的模型120

4.7反射稜鏡大轉動公式的轉型（移植） 122

4.8反射稜鏡位移定理126

4.8.1反射稜鏡位移定理126

4.8.2反射稜鏡位移定理的邏輯127

4.8.3反射稜鏡轉動公式128

習題134

第5章反射稜鏡調整136

5.1像運動與光學調整的關係137

5.1.1平行光路138

5.1.2會聚光路140

5.2平行光路中的調整計算140

5.2.1概述140

5.2.2計算公式141

5.3會聚光路中的調整計算144

5.3.1概述144

5.3.2計算公式144

5.3.3在會聚光路中存在兩塊稜鏡的情況148

習題149

第6章反射稜鏡調整規律150

6.1像偏轉分量及其極值特性向量———餘弦律與差向量法則150

6.2像移動分量及其極值特性向量———餘弦律與差、和向量法則157

6.3有關像點位移分量和像點位移的特性參量161

6.4像點位移分量的極值軸（或梯度軸）和零值軸163

6.5像點位移的各維數的零值軸167

6.6光軸交截平面稜鏡的各維數零值軸、零值軸平面和零值極點175

6.7反射稜鏡平面三維零值極點的存在條件及其求解的一般方法186

6.8反射稜鏡分類202

6.9反射稜鏡圖表203

6.10反射稜鏡順、逆光路調整的轉換公式———反射稜鏡逆光路

調整法則207

6.11反射稜鏡調整定理211

6.11.1引言211

6.11.2關於像傾斜的“餘弦律與差向量法則”———定理的雛形212

6.11.3“餘弦律與差向量法則”的前4次提升218

6.11.4反射稜鏡調整定理222

6.11.5結論223

習題223

第7章反射稜鏡穩像224

7.1反射稜鏡穩像的實質和意義224

7.2平行光路穩像225

7.2.1關於反射稜鏡穩像的自由度問題225

7.2.2微量轉動穩像公式227

7.2.3有限轉動穩像公式229

7.3會聚光路穩像230

7.3.1穩像稜鏡的選型問題230

7.3.2會聚光路穩像公式234

習題236

第3篇反射稜鏡共軛理論的套用

第8章鉸鏈式雙眼觀察儀器的分校光軸的原理237

8.1分校光軸的概念237

8.2分校光軸的方法和步驟239

8.3像位偏與光軸偏的關係式239

8.4分校光軸的具體實施243

8.5炮隊鏡的分校光軸244

習題247

第9章雙眼望遠鏡光軸調整計算248

9.1雙眼望遠鏡的鉸鏈結構248

9.2光軸校正儀248

9.3校光軸的方法和步驟250

9.4像位偏與光軸偏的關係式250

9.5光軸調整計算255

9.6光軸校正儀使用方法的改進261

9.7雙眼望遠鏡光軸校正中的一些經驗262

9.8對雙眼望遠鏡的光學校正及校正時的稜鏡轉軸的分析263

9.9反射式光軸校正儀265

習題266

第10章光軸偏和像傾斜的綜合計算267

10.1綜合計算的概念267

10.2推導必要的公式268

10.3綜合計算270

10.4關於稜鏡調整轉軸的選擇272

習題272

第11章測角儀器的調整273

11.1經緯儀273

11.1.1概述273

11.1.2誤差分析274

11.1.3原始誤差與已知數據275

11.1.4高低行程差與水平行程差276

11.2潛望測角儀277

11.2.1概述277

11.2.2原始誤差與已知數據278

11.2.3高低行程差與水平行程差279

11.2.4調整281

習題284

第12章對一米體視測距儀的基端稜鏡的調整分析285

12.1基端稜鏡的光路285

12.2基端稜鏡座的構造285

12.3基端稜鏡的極值特性向量286

12.4基端稜鏡的調整特性的分析287

習題291

第13章觀測系統的掃描與穩像———穩像、觀測系統的設計292

13.1平飛轟炸瞄準圖292

13.2瞄準294

13.2.1方向瞄準294

13.2.2距離瞄準294

13.3觀測系統295

13.4觀測系統穩像298

13.5稜鏡－陀螺穩像部件的結構306

習題308

第14章大角度干擾觀測線穩定309

14.1掃描穩像稜鏡組的結構309

14.2原理310

14.2.1坐標系和符號310

14.2.2穩像方程310

14.2.3動坐標與定坐標之間的坐標轉換———求G2′0′ 311

14.2.4陀螺感測器———干擾擺角λ1、λ2及λ3的測定312

14.2.5工作式的推導315

14.3實驗系統316

習題317

第15章新型稜鏡318

15.1反射式圓束偏器———單平面鏡318

15.2透射式圓束偏器———道威屋脊稜鏡等319

15.3圓束偏器的模型321

15.4像旋轉器的模型322

15.5分離式圓束偏器———三軸穩像稜鏡組324

15.6雙道威屋脊稜鏡組及多道威屋脊稜鏡組325

15.7方截面道威屋脊稜鏡327

15.8稜鏡內部的光路追跡332

15.9方截面道威屋脊稜鏡陣列336

15.10道威稜鏡陣列336

習題337

第16章新型雙目顯微鏡的設計338

16.1顯微鏡基本知識338

16.2雙目顯微鏡的一個固有的問題338

16.3解題的途徑340

16.3.1稜鏡微量偏轉法340

16.3.2大物鏡方案349

習題350

第17章反射稜鏡光學平行差分析與計算351

17.1光學平行差352

17.2原始誤差與基準356

17.3解題的一般途徑362

17.4折射矢量公式364

17.5折射三稜鏡交棱的作用365

17.6由楔鏡造成的平行光束的偏轉ΔA″ 366

17.7楔鏡在平行光路成像中所造成的光軸偏和像彎曲369

17.8雙像差371

17.9計算實例一———直角屋脊稜鏡372

17.10稜鏡製造誤差分析與計算的新方法378

17.11計算實例二———屋脊五稜鏡380

17.12入射光軸與入射面不垂直的反射稜鏡384

17.13計算實例三———KⅡ －90°－90°空間稜鏡385

17.14光學平行差公差的計算388

17.14.1瑞利判據———解析度與光程差388

17.14.2單面偏心透鏡的楔鏡效應399

17.14.3光楔楔角公差的計算399

17.14.4公差的分配401

17.15計算實例四———周視瞄準鏡401

習題404

附錄406

附錄A反射稜鏡圖表406

附錄B程式514

附錄C符號表以及對某些符號規則的說明524

附錄D部分題解530

參考文獻540

致謝543

2.4.5利用稜鏡的成像特性參量T、2φ以及t確定稜鏡的作用

矩陣R 55

2.5稜鏡特徵方向T和特徵角2φ的求解56

2.5.1平面稜鏡特徵方向的作圖法求解56

2.5.2空間稜鏡特徵方向的矢量法求解———作圖解析法56

2.5.3稜鏡特徵方向的解析法求解58

2.6稜鏡的光路計算61

2.7平行光路中的光路計算61

2.8會聚光路中的光路計算63

2.9反射稜鏡的成像螺旋軸70

2.9.1偶次反射稜鏡的成像螺旋軸70

2.9.2奇次反射稜鏡的成像螺旋軸72

2.10反射稜鏡成像定理76

2.10.1反射稜鏡成像定理76

2.10.2反射稜鏡成像剛體運動學模型77

2.10.3反射稜鏡成像公式77

習題80

第3章平面鏡系統轉動83

3.1平行光路83

3.2會聚光路89

3.3平面鏡系統轉動法則93

3.4平面鏡系統轉動法則在平面鏡系統轉動中的套用96

3.4.1平行光路96

3.4.2會聚光路97

習題100

第4章反射稜鏡微量位移102

4.1反射稜鏡微量轉動法則103

4.2反射稜鏡微量移動法則103

4.3像體微量運動的基本方程103

4.4反射稜鏡微量轉動法則的論證109

4.4.1微量轉動的算法109

4.4.2微量轉動的傳遞111

4.4.3稜鏡微量轉動所造成的像偏轉112

4.4.4小結118

4.5多稜鏡的微量轉動120

4.6掃描稜鏡的微量轉動120

4.6.1概述120

4.6.2掃描稜鏡調整結構的模型120

4.7反射稜鏡大轉動公式的轉型（移植） 122

4.8反射稜鏡位移定理126

4.8.1反射稜鏡位移定理126

4.8.2反射稜鏡位移定理的邏輯127

4.8.3反射稜鏡轉動公式128

習題134

第5章反射稜鏡調整136

5.1像運動與光學調整的關係137

5.1.1平行光路138

5.1.2會聚光路140

5.2平行光路中的調整計算140

5.2.1概述140

5.2.2計算公式141

5.3會聚光路中的調整計算144

5.3.1概述144

5.3.2計算公式144

5.3.3在會聚光路中存在兩塊稜鏡的情況148

習題149

第6章反射稜鏡調整規律150

6.1像偏轉分量及其極值特性向量———餘弦律與差向量法則150

6.2像移動分量及其極值特性向量———餘弦律與差、和向量法則157

6.3有關像點位移分量和像點位移的特性參量161

6.4像點位移分量的極值軸（或梯度軸）和零值軸163

6.5像點位移的各維數的零值軸167

6.6光軸交截平面稜鏡的各維數零值軸、零值軸平面和零值極點175

6.7反射稜鏡平面三維零值極點的存在條件及其求解的一般方法186

6.8反射稜鏡分類202

6.9反射稜鏡圖表203

6.10反射稜鏡順、逆光路調整的轉換公式———反射稜鏡逆光路

調整法則207

6.11反射稜鏡調整定理211

6.11.1引言211

6.11.2關於像傾斜的“餘弦律與差向量法則”———定理的雛形212

6.11.3“餘弦律與差向量法則”的前4次提升218

6.11.4反射稜鏡調整定理222

6.11.5結論223

習題223

第7章反射稜鏡穩像224

7.1反射稜鏡穩像的實質和意義224

7.2平行光路穩像225

7.2.1關於反射稜鏡穩像的自由度問題225

7.2.2微量轉動穩像公式227

7.2.3有限轉動穩像公式229

7.3會聚光路穩像230

7.3.1穩像稜鏡的選型問題230

7.3.2會聚光路穩像公式234

習題236

第3篇反射稜鏡共軛理論的套用

第8章鉸鏈式雙眼觀察儀器的分校光軸的原理237

8.1分校光軸的概念237

8.2分校光軸的方法和步驟239

8.3像位偏與光軸偏的關係式239

8.4分校光軸的具體實施243

8.5炮隊鏡的分校光軸244

習題247

第9章雙眼望遠鏡光軸調整計算248

9.1雙眼望遠鏡的鉸鏈結構248

9.2光軸校正儀248

9.3校光軸的方法和步驟250

9.4像位偏與光軸偏的關係式250

9.5光軸調整計算255

9.6光軸校正儀使用方法的改進261

9.7雙眼望遠鏡光軸校正中的一些經驗262

9.8對雙眼望遠鏡的光學校正及校正時的稜鏡轉軸的分析263

9.9反射式光軸校正儀265

習題266

第10章光軸偏和像傾斜的綜合計算267

10.1綜合計算的概念267

10.2推導必要的公式268

10.3綜合計算270

10.4關於稜鏡調整轉軸的選擇272

習題272

第11章測角儀器的調整273

11.1經緯儀273

11.1.1概述273

11.1.2誤差分析274

11.1.3原始誤差與已知數據275

11.1.4高低行程差與水平行程差276

11.2潛望測角儀277

11.2.1概述277

11.2.2原始誤差與已知數據278

11.2.3高低行程差與水平行程差279

11.2.4調整281

習題284

第12章對一米體視測距儀的基端稜鏡的調整分析285

12.1基端稜鏡的光路285

12.2基端稜鏡座的構造285

12.3基端稜鏡的極值特性向量286

12.4基端稜鏡的調整特性的分析287

習題291

第13章觀測系統的掃描與穩像———穩像、觀測系統的設計292

13.1平飛轟炸瞄準圖292

13.2瞄準294

13.2.1方向瞄準294

13.2.2距離瞄準294

13.3觀測系統295

13.4觀測系統穩像298

13.5稜鏡－陀螺穩像部件的結構306

習題308

第14章大角度干擾觀測線穩定309

14.1掃描穩像稜鏡組的結構309

14.2原理310

14.2.1坐標系和符號310

14.2.2穩像方程310

14.2.3動坐標與定坐標之間的坐標轉換———求G2′0′ 311

14.2.4陀螺感測器———干擾擺角λ1、λ2及λ3的測定312

14.2.5工作式的推導315

14.3實驗系統316

習題317

第15章新型稜鏡318

15.1反射式圓束偏器———單平面鏡318

15.2透射式圓束偏器———道威屋脊稜鏡等319

15.3圓束偏器的模型321

15.4像旋轉器的模型322

15.5分離式圓束偏器———三軸穩像稜鏡組324

15.6雙道威屋脊稜鏡組及多道威屋脊稜鏡組325

15.7方截面道威屋脊稜鏡327

15.8稜鏡內部的光路追跡332

15.9方截面道威屋脊稜鏡陣列336

15.10道威稜鏡陣列336

習題337

第16章新型雙目顯微鏡的設計338

16.1顯微鏡基本知識338

16.2雙目顯微鏡的一個固有的問題338

16.3解題的途徑340

16.3.1稜鏡微量偏轉法340

16.3.2大物鏡方案349

習題350

第17章反射稜鏡光學平行差分析與計算351

17.1光學平行差352

17.2原始誤差與基準356

17.3解題的一般途徑362

17.4折射矢量公式364

17.5折射三稜鏡交棱的作用365

17.6由楔鏡造成的平行光束的偏轉ΔA″ 366

17.7楔鏡在平行光路成像中所造成的光軸偏和像彎曲369

17.8雙像差371

17.9計算實例一———直角屋脊稜鏡372

17.10稜鏡製造誤差分析與計算的新方法378

17.11計算實例二———屋脊五稜鏡380

17.12入射光軸與入射面不垂直的反射稜鏡384

17.13計算實例三———KⅡ －90°－90°空間稜鏡385

17.14光學平行差公差的計算388

17.14.1瑞利判據———解析度與光程差388

17.14.2單面偏心透鏡的楔鏡效應399

17.14.3光楔楔角公差的計算399

17.14.4公差的分配401

17.15計算實例四———周視瞄準鏡401

習題404

附錄406

附錄A反射稜鏡圖表406

附錄B程式514

附錄C符號表以及對某些符號規則的說明524

附錄D部分題解530

參考文獻540

致謝543