1. Pokojová délka optických systémů
Ohnisková vzdálenost je velmi důležitým indikátorem optického systému, pro koncept ohniskové délky máme víceméně porozumění, recenzujeme zde.
Ohnisková vzdálenost optického systému, definovaná jako vzdálenost od optického středu optického systému k zaostření paprsku při paralelním světelném dopadu, je měřítkem koncentrace nebo divergence světla v optickém systému. K ilustraci tohoto konceptu používáme následující diagram.
In the above figure, the parallel beam incident from the left end, after passing through the optical system, converges to the image focus F', the reverse extension line of the converging ray intersects with the corresponding extension line of the incident parallel ray at a point, and the surface that passes this point and is perpendicular to the optical axis is called the back principal plane, the back principal plane intersects with the optical axis at point P2, which is called the Hlavní bod (nebo bod optického středu), vzdálenost mezi hlavním bodem a zaměřením obrazu, to je to, co obvykle nazýváme ohniskovou délkou, celým názvem je efektivní ohnisková vzdálenost obrazu.
Z obrázku je také vidět, že vzdálenost od posledního povrchu optického systému k ohniskovému bodu obrazu se nazývá zadní ohnisková délka (BFL). Odpovídajícím způsobem, pokud je paralelní paprsek dopadající z pravé strany, existují také koncepty účinné ohniskové vzdálenosti a přední ohniskové délky (FFL).
2. Metody testování ohniskové délky
V praxi existuje mnoho metod, které lze použít k testování ohniskové vzdálenosti optických systémů. Na základě různých principů lze metody testování ohniskové vzdálenosti rozdělit do tří kategorií. První kategorie je založena na poloze obrazové roviny, druhá kategorie používá vztah mezi zvětšením a ohniskovou vzdáleností k získání hodnoty ohniskové délky a třetí kategorie používá zakřivení vlnového zakřivení konvergujícího světelného paprsku, aby se získala hodnota ohniskové délky.
V této části představíme běžně používané metody pro testování ohniskové vzdálenosti optických systémů: ：
2.1Cmetoda ollimátoru
Princip použití kolimátoru k testování ohniskové vzdálenosti optického systému je uvedeno v níže uvedeném diagramu:
Na obrázku je testovací vzorec umístěn na zaměření kolimátoru. Výška y zkušebního vzoru a ohniskové vzdálenosti fc„Kolimátoru jsou známy. Poté, co je paralelní paprsek emitovaný kolimátorem konvergován testovaným optickým systémem a zobrazen na obrazové rovině, lze ohniskovou vzdálenost optického systému vypočítat na základě výšky testovacího vzoru v obrazové rovině. Ohnisková vzdálenost testovaného optického systému může použít následující vzorec:
2.2 GaussianMEthod
Schematická postava Gaussovy metody pro testování ohniskové vzdálenosti optického systému je uvedena níže:
Na obrázku jsou přední a zadní hlavní roviny testovacího optického systému reprezentovány jako P a P ', a vzdálenost mezi dvěma hlavními roviny je DP. V této metodě je hodnota dPje považován za známý nebo jeho hodnota je malá a může být ignorována. Na levém a pravém koncích jsou umístěny objekt a přijímací obrazovka a vzdálenost mezi nimi je zaznamenána jako L, kde L musí být větší než 4krát více než ohnisková vzdálenost testovacího systému. Testovaný systém může být umístěn do dvou pozic, označený jako pozice 1 a pozice 2. Objekt vlevo může být jasně zobrazen na přijímací obrazovce. Lze měřit vzdálenost mezi těmito dvěma místy (označenými jako d). Podle vztahu konjugátů můžeme získat:
Na těchto dvou pozicích jsou vzdálenosti objektů zaznamenány jako S1 a S2, pak S2 - S1 = D. Derivací vzorce můžeme získat ohniskovou délku optického systému níže:
2.3Lenometr
Lensometr je velmi vhodný pro testování optických systémů dlouhé ohniskové délky. Jeho schematická postava je následující:
Za prvé, testovací čočka není umístěna do optické cesty. Pozorovaný cíl nalevo prochází kolimační čočkou a stává se paralelním světlem. Paralelní světlo je konvergováno konvergující čočkou s ohniskovou vzdáleností2a vytvoří jasný obrázek v referenční rovině obrazu. Po kalibrování optické cesty je zkoušená čočka umístěna do optické cesty a vzdálenost mezi testovacím objektivem a konvergujícím čočkou je f2. Výsledkem je, že vzhledem k působení zkoumané čočky bude světelný paprsek znovu zaměřen, což způsobí posun v poloze obrazové roviny, což má za následek jasný obraz v poloze nové obrazové roviny v diagramu. Vzdálenost mezi novou obrazovou rovinou a konvergujícím čočkou je označena jako x. Na základě vztahu objektu-image lze vyvodit ohniskovou vzdálenost zkoušené čočky jako:
V praxi byl čokometr široce používán při nejvyšším fokálním měření objektivů a má výhody jednoduché provoz a spolehlivé přesnosti.
2.4 AbbeREfraktometr
Refraktometr ABBE je další metodou pro testování ohniskové vzdálenosti optických systémů. Jeho schematická postava je následující:
Umístěte dva pravítka s různými výškami na povrchovou stranu objektivu pod testovacím objektivu, jmenovitě škálu 1 a stupnice 2. Výška odpovídajících stupnice jsou Y1 a Y2. Vzdálenost mezi dvěma měřítky je e a úhel mezi horní částí pravítka a optickou osou je u. Scaleplated je zobrazen testovanou čočkou s ohniskovou vzdáleností F. Na konci povrchu obrazu je nainstalován mikroskop. Přesunutím polohy mikroskopu jsou nalezeny horní obrazy dvou měřítka. V této době je vzdálenost mezi mikroskopem a optickou osou označena jako y. Podle vztahu objektu-image můžeme získat ohniskovou délku jako ：
2,5 moire deflektometrieMetoda
Metoda deflektometrie Moiré bude používat dvě sady Ronchiho rozhodnutí v paralelních světelných paprscích. Ronchiho vládnutí je mřížkový vzorec kovového chromového filmu uloženého na skleněném substrátu, běžně používaným pro testování výkonu optických systémů. Metoda využívá změnu moiré třásně vytvořených dvěma mřížkami k testování ohniskové vzdálenosti optického systému. Schematický diagram principu je následující ：
Na obrázku výše se pozorovaný objekt po průchodu kolimátorem stává paralelním paprskem. V optické dráze, aniž by nejprve přidal testovanou čočku, prochází paralelní paprsek dvěma mřížkami s úhlem posunu 9 a mřížkovým roztečem D, což vytváří sadu moiré třásně na obrazové rovině. Poté je testovaná čočka umístěna do optické cesty. Původní kolimované světlo po lomu čočkou vytvoří určitou ohniskovou vzdálenost. Poloměr zakřivení světelného paprsku lze získat z následujícího vzorce ：
Obvykle je testovací čočka umístěna velmi blízko první mřížky, takže hodnota r ve výše uvedeném vzorci odpovídá ohniskové délce čočky. Výhodou této metody je, že může testovat ohniskovou vzdálenost systémů pozitivní a negativní ohniskové délky.
2.6 OpticalFIberAUtocollimationMEthod
Princip použití metody autokolmizace optických vláken pro testování ohniskové délky čočky je znázorněn na obrázku níže. Používá optiku vlákna k emitování divergentního paprsku, který prochází testovaným čočkou a poté na rovinné zrcadlo. Tři optické cesty na obrázku představují podmínky optického vlákna v rámci zaostření, v rámci zaostření a mimo zaměření. Posunutím polohy testované čočky tam a zpět najdete polohu hlavy vlákna při zaměření. V této době je paprsek samoobslužný a po odrazu rovinným zrcadlem se většina energie vrátí do polohy hlavy vlákna. Metoda je v zásadě jednoduchá a snadno se implementuje.
3.conclusion
Ohnisková délka je důležitým parametrem optického systému. V tomto článku podrobně popisujeme koncept ohniskové vzdálenosti optického systému a jeho testovacích metod. V kombinaci se schématickým diagramem vysvětlujeme definici ohniskové délky, včetně konceptů ohniskové vzdálenosti na straně obrazu, ohniskové vzdálenosti na straně objektu a ohniskové vzdálenosti na přední stranu. V praxi existuje mnoho metod pro testování ohniskové vzdálenosti optického systému. Tento článek zavádí principy testování metody kolimátoru, Gaussovské metody, metodu měření ohniskové délky, metoda měření ohniska, metoda výchylky Moiré a metoda autokolimatizace optických vláken. Věřím, že čtením tohoto článku budete mít lepší pochopení parametrů ohniskové vzdálenosti v optických systémech.
Čas příspěvku: Aug-09-2024
