1. Фокална дължина на оптичните системи
Фокусното разстояние е много важен показател за оптичната система, за концепцията за фокусно разстояние, ние повече или по -малко имаме разбиране, ние разглеждаме тук.
Фокусното разстояние на оптичната система, дефинирано като разстоянието от оптичния център на оптичната система до фокуса на лъча при падаща светлина, е мярка за концентрацията или разминаването на светлината в оптичната система. Използваме следната диаграма, за да илюстрираме тази концепция.
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 се нарича основна точка (или оптичната централна точка), разстоянието между основната точка и фокуса на изображението, това е, което обикновено наричаме фокусното разстояние, пълното име е ефективното фокусно разстояние на изображението.
От фигурата може да се види и разстоянието от последната повърхност на оптичната система до фокусната точка F 'на изображението се нарича обратно фокусното разстояние (BFL). Съответно, ако паралелният лъч е инцидент от дясната страна, има и концепции за ефективно фокусно разстояние и предно фокусно разстояние (FFL).
2. Методи за тестване на фокусно разстояние
На практика има много методи, които могат да се използват за тестване на фокусното разстояние на оптичните системи. Въз основа на различни принципи методите за тестване на фокусно разстояние могат да бъдат разделени на три категории. Първата категория се основава на позицията на равнината на изображението, втората категория използва връзката между увеличението и фокусното разстояние, за да получи стойността на фокусното разстояние, а третата категория използва кривината на вълновата линия на сближаващия се светлинен лъч, за да получи стойността на фокусното разстояние.
В този раздел ще въведем често използваните методи за тестване на фокусното разстояние на оптичните системи: Ънд
2.1CМетод на олиматор
Принципът за използване на колиматор за тестване на фокусното разстояние на оптичната система е както е показано на диаграмата по -долу:
На фигурата тестовият модел е поставен на фокуса на колиматора. Височината y на тестовия модел и фокусното разстояние fc„От колиматора са известни. След като паралелният лъч, излъчен от колиматора, се сближи от тестваната оптична система и се изобразява върху равнината на изображението, фокусното разстояние на оптичната система може да се изчисли въз основа на височината Y 'на тестовия модел на равнината на изображението. Фокусното разстояние на тестваната оптична система може да използва следната формула:
2.2 ГаусMЕтод
Схематичната фигура на гаусския метод за тестване на фокусното разстояние на оптичната система е показана както по -долу:
На фигурата, предните и задните главни равнини на тестовата оптична система са представени съответно като P и P ', а разстоянието между двете основни равнини е DP. При този метод стойността на DPсе счита за известна или стойността му е малка и може да бъде игнорирана. Обект и приемащ екран са поставени в левия и десния край, а разстоянието между тях се записва като L, където L трябва да бъде по -голямо от 4 пъти по -голямо от фокусното разстояние на тестваната система. Тестваната система може да бъде поставена на две позиции, обозначени съответно като позиция 1 и позиция 2. Обектът отляво може да бъде ясно изобразен на приемащия екран. Разстоянието между тези две места (обозначено като D) може да бъде измерено. Според конюгиращата връзка можем да получим:
На тези две позиции разстоянията на обекта се записват съответно като S1 и S2, след това S2 - S1 = D. Чрез производството на формула можем да получим фокусното разстояние на оптичната система, както по -долу:
2.3LEnsometer
Ленсометърът е много подходящ за тестване на оптични системи с дълги фокусни разстояния. Схематичната му фигура е следната:
Първо, тестваният обектив не е поставен в оптичния път. Наблюдаваната мишена отляво преминава през колимиращата леща и става паралелна светлина. Паралелната светлина се сближава от сближаваща се леща с фокусно разстояние f2и образува ясно изображение в референтната равнина на изображението. След калибриране на оптичния път, тестваният обектив се поставя в оптичния път, а разстоянието между тествания обектив и сближаващия се обектив е f2. В резултат на това, поради действието на тествания обектив, светлинният лъч ще бъде пренасочен, което ще доведе до изместване в положението на равнината на изображението, което води до ясно изображение в позицията на новата равнина на изображението в диаграмата. Разстоянието между новата равнина на изображението и сближаващия се обектив се обозначава като x. Въз основа на връзката на обектното изображение, фокусното разстояние на тествания обектив може да се изведе като:
На практика ленсометърът е широко използван при най -високото фокусно измерване на лещите за зрелища и има предимствата на простата работа и надеждна точност.
2.4 АбатRЕфрактометър
Рефрактометърът ABBE е друг метод за тестване на фокусното разстояние на оптичните системи. Схематичната му фигура е следната:
Поставете двама владетели с различни височини от страна на повърхността на обекта на тествания обектив, а именно скалатната плочка 1 и скалат 2. Съответната височина на скалите на скалите са Y1 и Y2. Разстоянието между двете скалати е E, а ъгълът между горната линия на владетеля и оптичната ос е u. Скалекулирането се изобразява от тестваната леща с фокусно разстояние f. В края на повърхността на изображението е инсталиран микроскоп. Чрез преместване на позицията на микроскопа се намират горните изображения на двете скалати. По това време разстоянието между микроскопа и оптичната ос се обозначава като y. Според връзката на обектното изображение можем да получим фокусното разстояние като:
2.5 Дефлектометрия на MoireМетод
Методът Moiré Deflectometry ще използва два набора от решения на Ronchi в паралелни светлинни греди. Ronchi Dealing е подобна на мрежа модел на метален хром филм, отложен върху стъклен субстрат, обикновено използван за тестване на работата на оптичните системи. Методът използва промяната в ресничките на Moiré, образувана от двете решетки за тестване на фокусното разстояние на оптичната система. Схематичната схема на принципа е следната: ：
На фигурата по -горе наблюдаваният обект, след като преминава през колиматора, се превръща в паралелен лъч. В оптичния път, без да добавя първо тестваната леща, паралелният лъч преминава през две решетки с ъгъл на изместване θ и разстояние на решетката на D, образувайки набор от ресни на мирето върху равнината на изображението. След това тестваната леща се поставя в оптичния път. Оригиналната колимирана светлина след пречупване от обектива ще доведе до определено фокусно разстояние. Радиусът на кривината на светлинния лъч може да бъде получен от следната формула ：
Обикновено изпитваният обектив се поставя много близо до първата решетка, така че стойността R в горната формула съответства на фокусното разстояние на обектива. Предимството на този метод е, че той може да тества фокусното разстояние на положителните и отрицателните фокусно разстояние системи.
2.6 ОптиченFИберAутоколимацияMЕтод
Принципът за използване на метода за автоколимация на оптичното влакно за тестване на фокусното разстояние на обектива е показан на фигурата по -долу. Той използва оптика за влакна, за да излъчва различен лъч, който преминава през тествания обектив и след това върху равнинно огледало. Трите оптични пътя на фигурата представляват условията на оптичното влакно във фокуса, в рамките на фокуса и съответно извън фокуса. Премествайки позицията на обектива под теста напред и назад, можете да намерите позицията на главата на влакната при фокуса. По това време лъчът се самоусъвършенства и след отражение от огледалото на равнината по-голямата част от енергията ще се върне в положението на главата на влакната. Методът е прост по принцип и лесен за изпълнение.
3.Конклузия
Фокусното разстояние е важен параметър на оптичната система. В тази статия подробно описваме концепцията за фокусно разстояние на оптичната система и неговите методи за тестване. В комбинация със схематичната диаграма, ние обясняваме дефиницията на фокусното разстояние, включително концепциите за фокусно разстояние от страна на изображението, фокусно разстояние от страна на обекта и фокусно разстояние отпред-назад. На практика има много методи за тестване на фокусното разстояние на оптичната система. Тази статия представя принципите на тестване на метода на колиматора, метод на Гаус, метод за измерване на фокусно разстояние, метод за измерване на фокусно разстояние, метод на отклонение на Moiré и метод за автоколимация на оптичните влакна. Вярвам, че като прочетете тази статия, ще имате по -добро разбиране на параметрите на фокусното разстояние в оптичните системи.
Време за публикация: AUG-09-2024
