1.fokalna dolžina optičnih sistemov
Osrednja razdalja je zelo pomemben pokazatelj optičnega sistema, za koncept goriščne razdalje pa bolj ali manj razumemo, pregledujemo tukaj.
Osrednja razdalja optičnega sistema, ki je opredeljena kot razdalja od optičnega središča optičnega sistema do žarka žarka, ko je vzporedna svetloba, je merilo koncentracije ali razhajanja svetlobe v optičnem sistemu. Za ponazoritev tega koncepta uporabljamo naslednji 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 Glavna točka (ali optična sredinska točka), razdalja med glavno točko in fokusom slike, je tisto, čemur običajno imenujemo goriščna razdalja, polno ime je učinkovita goriščna dolžina slike.
Iz slike je razvidno tudi, da se razdalja od zadnje površine optičnega sistema do žariščne točke f 'slike imenuje zadnja goriščna razdalja (BFL). Če je vzporedni žarek, ki se pojavi z desne strani, obstajajo tudi koncepti učinkovite goriščne razdalje in sprednje goriščne razdalje (FFL).
2. Metode testiranja goriščne dolžine
V praksi obstaja veliko metod, ki jih je mogoče uporabiti za testiranje goriščne razdalje optičnih sistemov. Na podlagi različnih načel lahko metode testiranja goriščne razdalje razdelimo v tri kategorije. Prva kategorija temelji na položaju ravnine slike, druga kategorija uporablja razmerje med povečavo in goriščno razdaljo za pridobitev vrednosti goriščne razdalje, tretja kategorija pa uporablja ukrivljenost valovne fronte pretvorbenega svetlobnega žarka, da dobi vrednost goriščne razdalje.
V tem razdelku bomo uvedli najpogosteje uporabljene metode za testiranje goriščne dolžine optičnih sistemov:: ：
2.1Cmetoda ollimatorja
Načelo uporabe kolimatorja za testiranje goriščne dolžine optičnega sistema je, kot je prikazano na spodnjem diagramu:
Na sliki se v žarišču kolimatorja postavi preskusni vzorec. Višina y preskusnega vzorca in goriščna razdalja Fc„Znani so kolimator. Ko vzporedni snop, ki ga oddaja kolimator, konvergira preizkušeni optični sistem in ga slikamo na ravnini slike, lahko goriščno dolžino optičnega sistema izračunamo na podlagi višine Y 'preskusnega vzorca na ravnini slike. Osrednja razdalja testiranega optičnega sistema lahko uporablja naslednjo formulo:
2.2 GaussianMetod
Shematska slika Gaussove metode za testiranje goriščne razdalje optičnega sistema je prikazana kot spodaj:
Na sliki so glavne in zadnje glavne ravnine preskusnega optičnega sistema predstavljene kot p oziroma p ', razdalja med obema glavnima ravninama pa je dP. V tej metodi vrednost dPvelja za znano ali je njegova vrednost majhna in jo je mogoče prezreti. Predmet in sprejemni zaslon sta nameščena na levem in desnem koncu, razdalja med njima pa se zabeleži kot L, kjer mora biti L večja od 4 -krat večja od goriščne dolžine preskusnega sistema. Preskusni sistem se lahko postavi na dve položaji, označen kot položaj 1 in položaj 2. Objekt na levi strani je mogoče jasno slikati na sprejemnem zaslonu. Razdalja med tema dvema lokacijama (označena kot d) je mogoče izmeriti. Glede na konjugatsko zvezo lahko dobimo:
Na teh dveh položajih se razdalje objekta zabeležijo kot S1 in S2, nato S2 - S1 = D. Z izpeljavo formule lahko dobimo goriščno dolžino optičnega sistema, kot spodaj:
2.3LEnsometer
Lensometer je zelo primeren za testiranje optičnih sistemov dolge goriščne razdalje. Njegova shematska številka je naslednja:
Prvič, preskus objektiva ni postavljen na optično pot. Opažena tarča na levi prehaja skozi kolimirajočo lečo in postane vzporedna svetloba. Vzporedna svetloba se konvergira s konvergentno lečo z goriščno razdaljo F2in tvori jasno sliko na ravnini referenčne slike. Ko je optična pot umerjena, se preskusna leča postavi na optično pot in razdalja med preskusno lečo in konvergirajočim lečo je F2. Kot rezultat, se bo zaradi delovanja preskusa objektiva preusmeril svetlobni žarek, kar bo povzročilo premik v položaju ravnine slike, kar ima za posledico jasno sliko na položaju nove slikovne ravnine v diagramu. Razdalja med novo slikovno ravnino in konvergentno lečo je označena kot x. Na podlagi razmerja med objektno in sliko lahko goriščno razdaljo objektiva v preskusu sklepamo kot:
V praksi je bil lensometer pogosto uporabljen pri zgornjem žariščnem merjenju spektaktnih leč in ima prednosti preprostega delovanja in zanesljive natančnosti.
2.4 ABBERefraktometer
Abbe refraktometer je še ena metoda za testiranje goriščne dolžine optičnih sistemov. Njegova shematska številka je naslednja:
Dva ravnila z različnimi višini postavite na objektno površino ob leči, ki je v preskusu, in sicer ScalePlate 1 in ScalePlate 2. Višina ustreznih lestvic sta Y1 in Y2. Razdalja med obema lestvicama je E, kot med vladarsko zgornjo črto in optično osi pa je u. Številka je slikana s testirano lečo z goriščno razdaljo f. Na koncu slike je nameščen mikroskop. S premikanjem položaja mikroskopa najdemo zgornje slike obeh lestvic. V tem času je razdalja med mikroskopom in optično osi označena kot y. Glede na razmerje objektno-sliko lahko dobimo goriščno razdaljo kot:
2.5 Moire deflektometrijaMetoda
Metoda Moiré deflektometrije bo uporabljala dva sklopa Ronchijevih vlad v vzporednih svetlobnih žarkih. Ronchi vladajoča je omrežna vzorec kovinskega kromovega filma, deponiranega na stekleni podlagi, ki se običajno uporablja za testiranje zmogljivosti optičnih sistemov. Metoda uporablja spremembo moiré obrobja, ki sta jo oblikovali obe rešetki za testiranje goriščne razdalje optičnega sistema. Shematski diagram načela je naslednji:
Na zgornji sliki opazovani predmet po prehodu skozi kolimator postane vzporedni žarek. Na optični poti, ne da bi najprej dodali preizkušeno lečo, vzporedni žarek preide skozi dve rešetki z premikom kota θ in razmikom za rešetko D, ki tvori niz moiré obrobja na ravnini. Nato se preizkušena leča postavi na optično pot. Prvotna kolimirana svetloba po loma ob leči bo ustvarila določeno goriščno razdaljo. Polmer ukrivljenosti svetlobnega žarka je mogoče dobiti iz naslednje formule:
Običajno je preskusna leča nameščena zelo blizu prve rešetke, zato vrednost R v zgornji formuli ustreza goriščni razdalji leče. Prednost te metode je, da lahko preizkusi goriščno razdaljo pozitivnih in negativnih sistemov goriščne razdalje.
2.6 OptičniFiberAUtocollimationMetod
Načelo uporabe metode avtokolimacije optičnih vlaken za testiranje goriščne dolžine leče je prikazano na spodnji sliki. Uporablja optiko vlaken, da oddaja različen žarek, ki gre skozi objektiv, ki se preizkuša in nato na ravnino ogledalo. Tri optične poti na sliki predstavljajo pogoje optičnega vlakna znotraj ostrenja, znotraj oziroma zunaj fokusa. S premikanjem položaja objektiva, ki je pod testiranjem naprej in nazaj, lahko na fokus najdete položaj glave vlaken. V tem času je žarek samootreren in po odsevu z ravninskim ogledalom se bo večina energije vrnila v položaj glave vlaken. Metoda je načeloma preprosta in enostavna za izvedbo.
3. Zaključek
Osrednja razdalja je pomemben parameter optičnega sistema. V tem članku podrobno opisujemo koncept žariščne razdalje optičnega sistema in njegove metode testiranja. V kombinaciji s shematskim diagramom razložimo definicijo goriščne razdalje, vključno s koncepti goriščne razdalje na strani, goriščne razdalje ob objektni strani in goriščno razdaljo spredaj do hrbta. V praksi obstaja veliko metod za testiranje goriščne razdalje optičnega sistema. Ta članek uvaja načela testiranja metode kolimatorja, Gaussova metoda, metodo merjenja goriščne razdalje, metodo merjenja žariščne razdalje, metodo odklona moiréja in metodo avtokolimacije optičnih vlaken. Verjamem, da boste z branjem tega članka bolje razumeli parametre goriščne razdalje v optičnih sistemih.
Čas objave: avgust-09-2024
