1. Фокальная длина оптических систем
Фокусное расстояние является очень важным показателем оптической системы, для концепции фокусного расстояния мы более или менее понимаем, мы рассмотрим здесь.
Фокусное расстояние оптической системы, определяемое как расстояние от оптического центра оптической системы до фокуса пучка при паре -свете, является мерой концентрации или дивергенции света в оптической системе. Мы используем следующую диаграмму, чтобы проиллюстрировать эту концепцию.
На приведенном выше рисунке, параллельный пучок, падающий с левого конца, после прохождения через оптическую систему сходится к фокусировке изображения F ', линия обратного удлинителя сходящегося лучей пересекается с соответствующей линией удлинения падающего параллельного лучей в точке, а поверхность, которая проходит эту точку и перпендикулярна оптической аксе. который называется основной точкой (или оптической центральной точкой), расстоянием между основной точкой и фокусом изображения, это то, что мы обычно называем фокусным расстоянием, полное имя является эффективным фокусным расстоянием изображения.
Из рисунка также можно увидеть, что расстояние от последней поверхности оптической системы до фокусной точки F 'изображения называется задним фокусным расстоянием (BFL). Соответственно, если параллельный луч падает с правой стороны, существуют также концепции эффективного фокусного расстояния и переднего фокусного расстояния (FFL).
2. Фокусные методы тестирования
На практике есть много методов, которые можно использовать для проверки фокусного расстояния оптических систем. Основываясь на различных принципах, методы тестирования фокусного расстояния можно разделить на три категории. Первая категория основана на положении плоскости изображения, вторая категория использует взаимосвязь между увеличением и фокусным расстоянием для получения значения фокусного расстояния, а в третьей категории используется кривизна волнового фронта сходящегося луча света для получения значения фокусного расстояния.
В этом разделе мы представим обще используемые методы для тестирования фокусного расстояния оптических систем :)
2.1Cметод оллиматора
Принцип использования коллиматора для проверки фокусного расстояния оптической системы, как показано на диаграмме ниже:
На рисунке тестовый шаблон расположен в фокусе коллиматора. Высота y тестового рисунка и фокусное расстояние fc'Коллиматора известны. После того, как параллельный луч, испускаемый коллиматором, сходится с тестируемой оптической системой и визуализируется на плоскости изображения, фокусное расстояние оптической системы может быть рассчитано на основе высоты y 'тестового рисунка на плоскости изображения. Фокусное расстояние проверенной оптической системы может использовать следующую формулу:
2.2 ГауссаMстих
Схематическая фигура гауссовского метода для тестирования фокусного расстояния оптической системы показана, как показано ниже:
На рисунке передние и задние основные плоскости тестируемой оптической системы представлены как P и P 'соответственно, а расстояние между двумя основными плоскостями D составляет DPПолем В этом методе значение DPсчитается известным, или его стоимость невелика и может быть проигнорирована. Объект и приемный экран размещаются на левом и правом конце, а расстояние между ними регистрируется как L, где L должно быть больше, чем в 4 раза больше фокусного расстояния тестируемой системы. Тестируемая система может быть размещена в двух позициях, обозначаемых как позиция 1 и позиция 2 соответственно. Объект слева может быть четко отображен на приемном экране. Расстояние между этими двумя местами (обозначено как D) может быть измерено. Согласно сопряженным отношениям, мы можем получить:
В этих двух позициях расстояния объекта регистрируются как S1 и S2 соответственно, затем S2 - S1 = D. Благодаря выводу формулы мы можем получить фокусное расстояние оптической системы, как показано ниже:
2.3Лэндометр
Лензометр очень подходит для тестирования оптических систем длинных фокусных расстояний. Его схематическая фигура заключается в следующем:
Во -первых, тест на объектив не помещается на оптический путь. Наблюдаемая цель слева проходит через коллимирующую линзу и становится параллельным светом. Параллельный свет сходятся с сходящейся линзой с фокусным расстоянием F2и образует четкое изображение на плоскости эталонного изображения. После того, как оптический путь откалиброван, тестируемый объектив находится в оптическом пути, а расстояние между тестируемой линзой и сходящейся линзой является F2Полем В результате, из -за испытательного действия объектива, луч света будет переориентирован, что вызывает сдвиг в положении плоскости изображения, что приводит к четкому изображению в положении новой плоскости изображения на диаграмме. Расстояние между новой плоскостью изображения и сходящейся объективом обозначено как x. Основываясь на взаимосвязи объекта и изображения, фокусное расстояние тестируемого объектива может быть выведено как:
На практике линзометр широко использовался в верхнем фокальном измерении линз зрелищных лин и имеет преимущества простой работы и надежной точности.
2.4 AbbeRЭфрактометр
Рефрактометр Abbe является еще одним методом тестирования фокусного расстояния оптических систем. Его схематическая фигура заключается в следующем:
Поместите два правителя с разными высоты на стороне тестирования поверхности объектива в тестировании линзы, а именно скалеплут 1 и скалеплут 2. Высота соответствующих скалеплитов - y1 и y2. Расстояние между двумя скалеплями составляет e, а угол между верхней линией линейки и оптической оси - U. Скалеплированный визуализируется тестируемой линзой с фокусным расстоянием f. Микроскоп установлен на конце поверхности изображения. Перемещая положение микроскопа, найдены верхние изображения двух скалеплей. В это время расстояние между микроскопом и оптической осью обозначено как Y. В соответствии с отношениями объекта и изображением, мы можем получить фокусное расстояние как:
2,5 Myair DeflectometryМетод
Метод Deflectometry Moiré будет использовать два набора решений Рончи в параллельных световых лучах. Правление Рончи представляет собой сетку, похожий на сетку металлической хромий пленки, нанесенной на стеклянную подложку, обычно используемой для тестирования производительности оптических систем. Метод использует изменение полос муара, образованных двумя рецептами, чтобы проверить фокусное расстояние оптической системы. Схематическая схема принципа заключается в следующем:
На рисунке выше наблюдаемый объект после прохождения через коллиматор становится параллельным лучом. В оптическом пути, не добавляя проверенную линзу сначала, параллельный луч проходит через два сбоя с углом смещения θ и расстояние между решеткой D, образуя набор полос муара на плоскости изображения. Затем проверенный объектив помещается в оптический путь. Оригинальный коллимированный свет, после преломления у объектива, будет производить определенное фокусное расстояние. Радиус кривизным луча можно получить из следующей формулы:
Обычно тест на объектив находится очень близко к первой решетке, поэтому значение r в вышеуказанной формуле соответствует фокусному расстоянию линзы. Преимущество этого метода заключается в том, что он может проверить фокусное расстояние систем положительного и отрицательного фокусного расстояния.
2.6 ОптическийFИберAутоколимацияMстих
Принцип использования метода автоколлимации оптической волокна для проверки фокусного расстояния линзы показан на рисунке ниже. Он использует оптоволоконную оптику для излучения дивергентного луча, который проходит через тестируемую линзу, а затем на плоское зеркало. Три оптических пути на фигуре представляют условия оптического волокна в фокусе, в фокусе и за пределами фокуса соответственно. Перемещая положение объектива под тестированием взад -вперед, вы можете найти положение волоконной головки в фокусе. В это время луч самооблимается, и после отражения плоским зеркалом большая часть энергии вернется в положение головки волокна. Метод прост в принципе и его легко реализовать.
3. КОНКЛИЗ
Фокусное расстояние является важным параметром оптической системы. В этой статье мы подробно описываем концепцию фокусного расстояния оптической системы и ее методов тестирования. В сочетании со схемами, мы объясняем определение фокусного расстояния, включая концепции фокусного расстояния на стороне изображения, фокусное расстояние на стороне объекта и фокусное расстояние спереди. На практике существует множество методов тестирования фокусного расстояния оптической системы. В этой статье представлены принципы тестирования метода коллиматора, метод Гаусса, метод измерения фокусного расстояния, метод измерения фокусного расстояния ABBE, метод отклонения MOIRé и метод автоколлимации оптического волокна. Я считаю, что, прочитав эту статью, вы лучше понимаете параметры фокусного расстояния в оптических системах.
Время публикации: август-09-2024
