在线监测仪器双光路设计的目的和原理

在手机闪光灯上，为什么会有一圈一圈的圆环呢？你看到的圆圈是来自菲涅尔镜。既然作者问为什么会有这样的设计，我们就来谈谈闪光灯的光路设计思路。闪光灯管的光线自然会向任何方向散射。但闪光灯的目的是为了照亮我们面前的主体。为了最大限度地利用管子里的光线，我们需要把它向前聚焦。为了让光线在灯管后面发出，我首先想到的是一个凹形反射器。正如你在上图中所看到的，来自光源的光线被凹面镜水平地向前引导（蓝色），但只有一小部分来自前面和侧面的光线（黄色），也就是真正的直射，可以到达主体，其他方向的光线都丢失了。为了解决这个问题，最简单的方法是加深反射镜。

这样做可以改善出光问题，但它大大增加了闪光灯的厚度，部分光线（如蓝色所示）会丢失。当然，我们也可以使用更复杂的光路系统，如。

但这些系统更加复杂和厚重，显然不适合闪光灯。所以要解决闪光灯向前的问题，自然要使用凸透镜。

为了使镜头的外表面与闪光灯外壳平齐，可以使用半球形的凸透镜。

但是凸透镜对于一些想要超薄的闪光灯装置来说还是比较厚的，比如手机，所以人们用更薄的菲涅尔透镜来代替。菲涅尔镜的构造如下。

这种神奇的透镜比凸透镜薄得多，但可以实现与凸透镜相同的光路。

除了更薄之外，菲涅尔镜的色差也更小，因此许多闪光灯装置（包括手机）使用浅反射凹面镜与菲涅尔镜结合使用，以实现 "来自任何方向的光线向前汇聚 "的效果。菲涅尔镜的样子是这样的。

上图中的中上半部分是凸透镜，下半部分是等效的菲涅尔镜。对象如下。

这些是我们在手机闪光灯上看到的同心圆。

注意：上面的光路图是一个示意图。实际上，闪光灯发出的光并不是一条完整的光路，而是有一定的发散角。应考虑避开明暗交界处的问题，光路的结构也比较复杂。由于这些内容包含较多的专业知识，在此不作赘述。

对于传统镜头，物体离相机越近图像看起来越大，物体离相机越远图像看起来越小，这在高精度测量应用中是一个不利因素。为了克服这个问题，诞生了远心镜头。远心镜头就是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定物距范围内使图像放大倍率不会随物距变化而变化，以便获得大小相同的物体图像，图像大小与物体在空间中的位置无关。这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。

相比于传统镜头，远心镜头通常体积较大且比较昂贵，因为它需要较多的镜头元件，并且镜头需要与被成像的物体一样大。目前市场上有三种类型的远心镜头——物方远心镜头、像方远心镜头和双远心镜头。

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第一步：把激光电流调到8ma（50%）以下，致使co2激光管激光功率不要太强；

第二步：co2激光管光点与第一反光镜片的光路调整。

把调光纸放到第一个镜片前面，用手轻按“点射”按键（轻按马上松开，能在调光纸上看到co2激光管激光打出的斑点即可），看一下斑点是否落在第一个镜片上（最好是 中间），如果能打到镜片上，即完成了这一步。如果打不到镜片上或者是打偏了，则需要调整一下第一反光镜架（或者激光管）的位置或者高度使之能够达到上述标准。

第三步：第一个反射镜片和第二个反射镜片之间的光路调整。

首先把激光纸放到第二个镜片的前面，把导轨移动到左上角的位置按一下点射按键看co2激光管激光斑点的位置。然后把导轨移动到左下角同样按一下点射按键，看co2激光管两个斑点（左上角与右上角）的位置是否重合。如果重合且光斑位置在镜片以内则说明第一反射镜片和第二反射镜片之间的光路是正确的；如果不重合则需要通过调整第一反射镜片后面初级反射镜架上调整螺丝进行调整，把两个点调到一起，然后调整初级反光镜架的上下左右（X方向）位置使第一个反光镜片反射的光打到第二个反光镜上（中心）。

第二个反光镜片和第三个反光镜片参考上述。