1. Focale lengte van optische systemen
Focale lengte is een zeer belangrijke indicator van het optische systeem, voor het concept van brandpuntsafstand hebben we min of meer een begrip, we beoordelen hier.
De brandpuntsafstand van een optisch systeem, gedefinieerd als de afstand van het optische midden van het optische systeem tot de focus van de balk wanneer parallel licht incident, is een maat voor de concentratie of divergentie van licht in een optisch systeem. We gebruiken het volgende diagram om dit concept te illustreren.
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, Dat wordt het hoofdpunt genoemd (of het optische middenpunt), de afstand tussen het hoofdpunt en de beeldfocus, het is wat we meestal de brandpuntsafstand noemen, de volledige naam is de effectieve brandpuntsafstand van de afbeelding.
Uit de figuur kan ook worden gezien dat de afstand van het laatste oppervlak van het optische systeem tot het brandpunt van het beeld de achterste brandpuntsafstand (BFL) wordt genoemd. Dienovereenkomstig, als de parallelle bundel van de rechterkant invallen, zijn er ook concepten van effectieve brandpuntsafstand en voorste focale lengte (FFL).
2. Focale lengte testmethoden
In de praktijk zijn er veel methoden die kunnen worden gebruikt om de brandpuntsafstand van optische systemen te testen. Op basis van verschillende principes kunnen de focale lengte -testmethoden worden onderverdeeld in drie categorieën. De eerste categorie is gebaseerd op de positie van het beeldvlak, de tweede categorie gebruikt de relatie tussen vergroting en brandpuntsafstand om de brandpuntsafstandswaarde te verkrijgen, en de derde categorie gebruikt de golffrontkromming van de convergerende lichtstraal om de focale lengtewaarde te verkrijgen.
In deze sectie zullen we de veelgebruikte methoden introduceren voor het testen van de brandpuntsafstand van optische systemen: ： ANA
2.1COllimator -methode
Het principe van het gebruik van een collimator om de brandpuntsafstand van een optisch systeem te testen, is zoals weergegeven in het onderstaande diagram:
In de figuur wordt het testpatroon op de focus van de collimator geplaatst. De hoogte y van het testpatroon en de brandpuntsafstand fc'Van de collimator zijn bekend. Nadat de parallelle bundel door de collimator wordt uitgezonden, wordt het geteste optische systeem geconvergeerd en op het beeldvlak afgebeeld, kan de brandpuntsafstand van het optische systeem worden berekend op basis van de hoogte y 'van het testpatroon op het beeldvlak. De brandpuntsafstand van het getest optische systeem kan de volgende formule gebruiken:
2.2 GaussiaansMethod
De schematische figuur van de Gaussiaanse methode voor het testen van de brandpuntsafstand van een optisch systeem wordt zoals hieronder weergegeven:
In de figuur worden de hoofdvliegtuigen voor en achterkant van het te testen optische systeem weergegeven als respectievelijk P en P ', en de afstand tussen de twee hoofdvlakken is dP. In deze methode is de waarde van DPwordt beschouwd als bekend, of de waarde ervan is klein en kan worden genegeerd. Een object en een ontvangend scherm worden aan de linker- en rechteruiteinden geplaatst, en de afstand tussen hen wordt geregistreerd als L, waarbij L groter dan 4 keer de brandpuntsafstand van het te testen systeem moet zijn. Het te testen systeem kan in twee posities worden geplaatst, respectievelijk aangeduid als positie 1 en positie 2. Het object links kan duidelijk worden afgebeeld op het ontvangende scherm. De afstand tussen deze twee locaties (aangeduid als D) kan worden gemeten. Volgens de geconjugeerde relatie kunnen we krijgen:
Op deze twee posities worden de objectafstanden geregistreerd als respectievelijk S1 en S2, vervolgens S2 - S1 = D. Door formuleafleiding kunnen we de brandpuntsafstand van het optische systeem krijgen zoals hieronder:
2.3Lotenget
De lensometer is zeer geschikt voor het testen van optische systemen met lange brandpuntsafstand. De schematische figuur is als volgt:
Eerst wordt de lens die wordt getest niet in het optische pad geplaatst. Het waargenomen doel aan de linkerkant gaat door de collimerende lens en wordt parallel licht. Het parallelle licht wordt geconvergeerd door een convergerende lens met een brandpuntsafstand van F2en vormt een duidelijk beeld op het referentiebeeldvlak. Nadat het optische pad is gekalibreerd, wordt de te testen lens in het optische pad geplaatst en is de afstand tussen de te testen lens en de convergerende lens f2. Als gevolg hiervan zal de lichtstraal door de werking van de te testen lens worden opnieuw gericht, waardoor een verschuiving in de positie van het beeldvlak wordt veroorzaakt, wat resulteert in een duidelijk beeld op de positie van het nieuwe beeldvlak in het diagram. De afstand tussen het nieuwe beeldvlak en de convergerende lens wordt aangeduid als x. Op basis van de object-beeldrelatie kan de brandpuntsafstand van de te testen lens worden afgeleid als:
In de praktijk is de lensometer op grote schaal gebruikt bij de beste focale meting van spektakellenzen en heeft de voordelen van eenvoudige werking en betrouwbare precisie.
2.4 AbbeRefractometer
De ABBE -refractometer is een andere methode voor het testen van de brandpuntsafstand van optische systemen. De schematische figuur is als volgt:
Plaats twee linialen met verschillende hoogten aan het objectoppervlak van de lens die worden getest, namelijk schaalplate 1 en schaalplaat 2. De hoogte van de overeenkomstige schaalplaten zijn Y1 en Y2. De afstand tussen de twee schaalplaten is E, en de hoek tussen de bovenste lijn van de liniaal en de optische as is u. De schaalplated wordt afgebeeld door de geteste lens met een brandpuntsafstand van f. Een microscoop is geïnstalleerd aan het uiteinde van het beeldoppervlak. Door de positie van de microscoop te verplaatsen, worden de bovenste afbeeldingen van de twee schaalplaten gevonden. Op dit moment wordt de afstand tussen de microscoop en de optische as aangeduid als y. Volgens de object-beeldrelatie kunnen we de brandpuntsafstand krijgen als ：
2.5 Moire -deflectometrieMethode
De Moiré -deflectometriemethode zal twee sets Ronchi -uitspraken gebruiken in parallelle lichtstralen. Ronchi-uitspraak is een rasterachtig patroon van metaalchroomfilm afgezet op een glazen substraat, die vaak wordt gebruikt voor het testen van de prestaties van optische systemen. De methode maakt gebruik van de verandering in moiré -franjes gevormd door de twee roosters om de brandpuntsafstand van het optische systeem te testen. Het schematische diagram van het principe is als volgt ：
In de bovenstaande figuur wordt het waargenomen object, na het passeren van de collimator, een parallelle straal. In het optische pad, zonder eerst de geteste lens toe te voegen, passeert de parallelle straal twee roosters met een verplaatsingshoek van θ en een roosterafstand van D, die een set moiré -franjes op het beeldvlak vormt. Vervolgens wordt de geteste lens in het optische pad geplaatst. Het originele gecollimeerde licht, na breking door de lens, zal een bepaalde brandpuntsafstand produceren. De krommingstraal van de lichtstraal kan worden verkregen uit de volgende formule:
Gewoonlijk wordt de lens die wordt getest, zeer dicht bij het eerste rooster geplaatst, dus de R -waarde in de bovenstaande formule komt overeen met de brandpuntsafstand van de lens. Het voordeel van deze methode is dat het de brandpuntsafstand van positieve en negatieve focuslengtesystemen kan testen.
2.6 OptischFIberAutocollimatieMethod
Het principe van het gebruik van de optische fiber -autocollimatiemethode om de brandpuntsafstand van de lens te testen wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het maakt gebruik van glasvezel om een uiteenlopende balk uit te stoten die door de geteste lens gaat en vervolgens op een vliegtuigspiegel. De drie optische paden in de figuur vertegenwoordigen de voorwaarden van de optische vezel binnen de focus, respectievelijk binnen de focus en buiten de focus. Door de positie van de lens te verplaatsen die heen en weer wordt getest, kunt u de positie van de vezelkop op de focus vinden. Op dit moment wordt de balk gecentrimeerd en na reflectie door de vlakke spiegel keert het grootste deel van de energie terug naar de positie van de vezelkop. De methode is in principe eenvoudig en gemakkelijk te implementeren.
3. Conclusie
Focale lengte is een belangrijke parameter van een optisch systeem. In dit artikel beschrijven we het concept van de brandpuntsafstand van het optische systeem en de testmethoden ervan. Gecombineerd met het schematische diagram leggen we de definitie van brandpuntsafstand uit, inclusief de concepten van de focale lengte van de beeldzijde, brandpuntsafstand aan de objectzijde en focale lengte van de voor-tot-back. In de praktijk zijn er veel methoden voor het testen van de brandpuntsafstand van een optisch systeem. Dit artikel introduceert de testprincipes van de collimator -methode, Gaussiaanse methode, focale lengte meetmethode, abbe focale lengte meetmethode, moiré -deflectiemethode en optische fiber autocollimatiemethode. Ik geloof dat u door dit artikel te lezen een beter begrip van de focale lengteparameters in optische systemen.
Posttijd: aug-09-2024
