Optisten järjestelmien polttoväli Määritelmä ja testausmenetelmät

1.Optisten järjestelmien polttoväli

Polttoväli on erittäin tärkeä optisen järjestelmän indikaattori, polttovälin käsitteestä meillä on enemmän tai vähemmän ymmärrys, tarkastelemme täällä.
Optisen järjestelmän polttoväli, joka määritellään etäisyydeksi optisen järjestelmän optisesta keskustasta säteen polttopisteeseen, kun valo osuu rinnakkain, on valon pitoisuuden tai hajaantumisen mitta optisessa järjestelmässä. Käytämme seuraavaa kaaviota havainnollistamaan tätä käsitettä.

Yllä olevassa kuvassa vasemmasta päästä tuleva yhdensuuntainen säde optisen järjestelmän läpi kulkiessaan konvergoi kuvan tarkennukseen F', suppenevan säteen käänteinen jatkeviiva leikkaa tulevan yhdensuuntaisen säteen vastaavan jatkeviivan pisteessä. piste, ja pintaa, joka kulkee tämän pisteen ohi ja on kohtisuorassa optiseen akseliin nähden, kutsutaan takapäätasoksi, takapäätaso leikkaa optisen akselin pisteessä P2, jota kutsutaan pääpisteeksi (tai optiseksi keskipisteeksi), pääpisteen ja kuvan tarkennuksen välinen etäisyys, sitä kutsutaan yleensä polttoväliksi, koko nimi on kuvan tehollinen polttoväli.
Kuvasta voidaan myös nähdä, että etäisyyttä optisen järjestelmän viimeisestä pinnasta kuvan polttopisteeseen F' kutsutaan takapolttoväliksi (BFL). Vastaavasti, jos yhdensuuntainen säde tulee oikealta puolelta, on olemassa myös tehollisen polttovälin ja etupolttovälin (FFL) käsitteet.

2. Polttovälin testausmenetelmät

Käytännössä on monia menetelmiä, joilla voidaan testata optisten järjestelmien polttoväliä. Polttovälimittausmenetelmät voidaan jakaa eri periaatteiden perusteella kolmeen kategoriaan. Ensimmäinen luokka perustuu kuvatason sijaintiin, toinen luokka käyttää suurennuksen ja polttovälin välistä suhdetta polttovälin arvon saamiseksi ja kolmas luokka käyttää suppenevan valonsäteen aaltorintaman kaarevuutta polttovälin arvon saamiseksi. .
Tässä osiossa esittelemme yleisesti käytetyt menetelmät optisten järjestelmien polttovälin testaamiseen::

2.1Collimaattori menetelmä

Periaate kollimaattorin käyttämisestä optisen järjestelmän polttovälin testaamiseen on seuraavan kaavion mukainen:

Kuvassa testikuvio on sijoitettu kollimaattorin keskipisteeseen. Testikuvion korkeus y ja polttoväli f_c' kollimaattorista tunnetaan. Sen jälkeen kun testattava optinen järjestelmä on konvergoinut kollimaattorin lähettämän yhdensuuntaisen säteen ja kuvannut kuvatasolle, optisen järjestelmän polttoväli voidaan laskea testikuvion korkeuden y' perusteella kuvatasolla. Testatun optisen järjestelmän polttoväli voi käyttää seuraavaa kaavaa:

2.2 GaussinMmenetelmä
Gaussin menetelmän kaavamainen kuva optisen järjestelmän polttovälin testaamiseksi on esitetty alla:

Kuvassa testattavan optisen järjestelmän etu- ja takapäätasot on esitetty P ja P', vastaavasti, ja näiden kahden päätason välinen etäisyys on d_P. Tässä menetelmässä d:n arvo_Pkatsotaan tunnetuksi tai sen arvo on pieni ja voidaan jättää huomiotta. Vasempaan ja oikeaan päähän sijoitetaan kohde ja vastaanottonäyttö, ja niiden välinen etäisyys kirjataan L:ksi, jossa L:n on oltava suurempi kuin 4 kertaa testattavan järjestelmän polttoväli. Testattava järjestelmä voidaan sijoittaa kahteen asentoon, jotka merkitään asemalla 1 ja asemalla 2. Vasemmalla oleva kohde voidaan kuvata selkeästi vastaanottonäytöllä. Näiden kahden paikan välinen etäisyys (merkitty D:llä) voidaan mitata. Konjugaattisuhteen mukaan voimme saada:

Näissä kahdessa paikassa kohteen etäisyydet kirjataan vastaavasti s1 ja s2, jolloin s2 - s1 = D. Kaavan johdolla saadaan optisen järjestelmän polttoväli seuraavasti:

2.3Lensometri
Lensometer soveltuu erittäin hyvin pitkän polttovälin optisten järjestelmien testaamiseen. Sen kaavakuva on seuraava:

Ensinnäkin testattavaa linssiä ei ole asetettu optiselle tielle. Vasemmalla oleva havaittu kohde kulkee kollimoivan linssin läpi ja muuttuu yhdensuuntaiseksi valoksi. Yhdensuuntaista valoa konvergoi suppeneva linssi, jonka polttoväli on f₂ja muodostaa selkeän kuvan vertailukuvatasossa. Kun optinen reitti on kalibroitu, testattava linssi asetetaan optiselle tielle ja testattavan linssin ja konvergoivan linssin välinen etäisyys on f₂. Tämän seurauksena, testattavan linssin toiminnan vuoksi, valonsäde tarkennetaan uudelleen, mikä aiheuttaa siirtymän kuvatason asennossa, mikä johtaa selkeään kuvaan kaavion uuden kuvatason kohdassa. Uuden kuvatason ja suppenevan linssin välinen etäisyys on merkitty x:llä. Objektin ja kuvan välisen suhteen perusteella testattavan linssin polttoväli voidaan päätellä seuraavasti:

Käytännössä linssimittaria on käytetty laajalti silmälasien linssien huippupolttomittauksessa, ja sen etuna on yksinkertainen käyttö ja luotettava tarkkuus.

2.4 AbbeRefraktometri

Abben refraktometri on toinen menetelmä optisten järjestelmien polttovälin testaamiseen. Sen kaavakuva on seuraava:

Aseta kaksi erikorkuista viivainta testattavan linssin kohteen pinnan puolelle, nimittäin asteikko 1 ja asteikko 2. Vastaavat asteikkolevyt ovat y1 ja y2. Kahden asteikkolevyn välinen etäisyys on e ja viivaimen ylälinjan ja optisen akselin välinen kulma on u. Skaalattu kuvataan testatulla objektiivilla polttovälillä f. Kuvan pinnan päähän on asennettu mikroskooppi. Siirtämällä mikroskoopin asentoa, kahden mittalevyn yläkuvat löytyvät. Tällä hetkellä mikroskoopin ja optisen akselin välinen etäisyys on merkitty y:llä. Objekti-kuva-suhteen mukaan voimme saada polttovälin seuraavasti:

2.5 Moire-poikkeamamittaMenetelmä
Moiré deflectometry -menetelmässä käytetään kahta Ronchin linjausta rinnakkaisissa valonsäteissä. Ronchi-viiva on ruudukkomainen kuvio metallikromikalvosta, joka on kerrostettu lasisubstraatille, jota käytetään yleisesti optisten järjestelmien suorituskyvyn testaamiseen. Menetelmässä käytetään kahden hilan muodostamaa Moiré-hapsujen muutosta optisen järjestelmän polttovälin testaamiseen. Periaatteen kaavio on seuraava:

Yllä olevassa kuvassa havaitusta kohteesta tulee kollimaattorin läpi kulkemisen jälkeen yhdensuuntainen säde. Optisella tiellä, lisäämättä ensin testattua linssiä, yhdensuuntainen säde kulkee kahden hilan läpi, joiden siirtymäkulma on θ ja hilan etäisyys d, muodostaen joukon Moiré-hapsuja kuvatasolle. Sitten testattu linssi asetetaan optiselle tielle. Alkuperäinen kollimoitu valo tuottaa linssin taittuneen tietyn polttovälin. Valosäteen kaarevuussäde saadaan seuraavasta kaavasta:

Yleensä testattava linssi sijoitetaan hyvin lähelle ensimmäistä hilaa, joten R-arvo yllä olevassa kaavassa vastaa linssin polttoväliä. Tämän menetelmän etuna on, että sillä voidaan testata positiivisten ja negatiivisten polttovälijärjestelmien polttoväliä.

2.6 OptinenFiberAutokollimaatioMmenetelmä
Optisen kuidun autokollimaatiomenetelmän käyttöperiaate linssin polttovälin testaamiseen on esitetty alla olevassa kuvassa. Se lähettää valokuituoptiikan avulla hajoavan säteen, joka kulkee testattavan linssin läpi ja sitten tasopeiliin. Kuvan kolme optista polkua edustavat optisen kuidun olosuhteita tarkennuksessa, tarkennuksen sisällä ja fokuksen ulkopuolella. Siirtämällä testattavan linssin asentoa edestakaisin löydät kuitupään sijainnin tarkennuksesta. Tällä hetkellä säde on itsekollimoitunut ja tasopeilin heijastuksen jälkeen suurin osa energiasta palaa kuidun pään asentoon. Menetelmä on periaatteessa yksinkertainen ja helppo toteuttaa.

3. Johtopäätös

Polttoväli on tärkeä parametri optisessa järjestelmässä. Tässä artikkelissa kerromme yksityiskohtaisesti optisen järjestelmän polttovälin käsitteestä ja sen testausmenetelmistä. Yhdessä kaavion kanssa selitämme polttovälin määritelmän, mukaan lukien kuvan puolen polttovälin, kohteen puolen polttovälin ja edestä taakse polttovälin käsitteet. Käytännössä optisen järjestelmän polttovälin testaamiseen on monia menetelmiä. Tässä artikkelissa esitellään kollimaattorimenetelmän, Gaussin menetelmän, polttovälin mittausmenetelmän, Abben polttovälin mittausmenetelmän, Moiré-poikkeutusmenetelmän ja optisen kuidun autokollimaatiomenetelmän testausperiaatteet. Uskon, että lukemalla tämän artikkelin ymmärrät paremmin optisten järjestelmien polttoväliparametreja.