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理想光學(xué)系統(tǒng)

理想光學(xué)系統(tǒng)是能產(chǎn)生清晰的、與物完全相似的像的成像系統(tǒng)。光束中各條光線或其延長(zhǎng)線均交于同一點(diǎn)的光束稱為同心光束。入射的同心光束經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交點(diǎn)分別稱為物點(diǎn)和像點(diǎn)。

理想光學(xué)系統(tǒng)具有下述性質(zhì)：①交于物點(diǎn)的所有光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，出射光線均交于像點(diǎn)。反之亦然。這一對(duì)物像可互換的點(diǎn)稱為共軛點(diǎn)。②物方的每條直線對(duì)應(yīng)像方的一條直線稱共軛線；從物方焦點(diǎn)F發(fā)出的任一光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后成為平行于光軸的光線，延長(zhǎng)這對(duì)共軛光線得其交點(diǎn)M，這交點(diǎn)的集合構(gòu)成物方主面（主面），該主面與光軸的交點(diǎn)H稱物方主點(diǎn)（主點(diǎn)）。相對(duì)應(yīng)的面稱共軛面。③任何垂直于光軸的平面，其共軛面仍與光軸垂直。④對(duì)垂直于光軸的一對(duì)共軛平面，橫向放大率為常量。研究理想光學(xué)系統(tǒng)上述物像兩方一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的理論稱為高斯光學(xué)。首先由德國科學(xué)家C.高斯在1841年的著作中闡明。實(shí)際上不存在真正的理想光學(xué)系統(tǒng)。共軸球面系統(tǒng)在近軸條件下可近似滿足理想光學(xué)系統(tǒng)的要求。

光學(xué)系統(tǒng)對(duì)機(jī)器視覺應(yīng)用的重要性

機(jī)器視覺是自動(dòng)化的一部分，是一門涉及人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等前沿技術(shù)的行業(yè)，綜合電氣、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)軟硬件等各方面的技術(shù)，把圖像中的特征信息通過一定的算法提取出來，進(jìn)行處理并加以理解，終應(yīng)用到實(shí)際工程中。因?yàn)槟繕?biāo)信息包含在圖像中，所以圖像本身的質(zhì)量對(duì)整個(gè)視覺系統(tǒng)而言就成為了關(guān)鍵所在。隨著科技的發(fā)展，如今人們不再單一的依靠目視望遠(yuǎn)鏡來進(jìn)行宇宙探索，各種光譜分析、射電望遠(yuǎn)鏡等多種途徑相互結(jié)合成為當(dāng)今世界主流的宇宙探索方式。

 隨著視頻監(jiān)控的深入應(yīng)用，相關(guān)鏡頭技術(shù)獲得了升級(jí)，光學(xué)變焦、大倍率、大廣角、小型輕量化等技術(shù)廣泛使用，行業(yè)中涌現(xiàn)出長(zhǎng)焦透霧鏡頭、高清魚眼鏡頭、超低照度鏡頭、紅外夜視鏡頭等眾多應(yīng)用解決方案產(chǎn)品。在微光、紅外、激光等光電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，為了滿足作戰(zhàn)使用和科研試驗(yàn)的要求，軍事領(lǐng)域主要發(fā)展了光學(xué)遙感技術(shù)、光電制導(dǎo)技術(shù)、光電跟蹤測(cè)量技術(shù)、光電對(duì)抗技術(shù)等光電綜合應(yīng)用技術(shù)。因此，為了改善軸外點(diǎn)的成像質(zhì)量、也為了光學(xué)零件的橫向尺寸不特別大，常用適當(dāng)減小某幾個(gè)透鏡直徑的方法來對(duì)軸外光束作必要的限制。

天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)性能的基本物理量口徑：口徑是指物鏡的有效口徑，即未被鏡框擋住的那部分物鏡的直徑。相對(duì)口徑：物鏡的口徑和焦距的比值。放大率：等于物鏡焦距和目鏡焦距的比值。視場(chǎng)：指能被望遠(yuǎn)鏡良好成像的天空區(qū)域的角直徑。分辨角：指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分辨開的天體上兩點(diǎn)間的角距離。貫穿本領(lǐng)：晴朗的夜晚，望遠(yuǎn)鏡所能看到的暗恒星星等。在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，較為常見的視覺光源一般有高頻熒光燈、光纖鹵素?zé)簟㈦瘹鉄?、LED光源。