طول کانونی روشهای تعریف و آزمایش سیستم های نوری

1. طول کانونی سیستم های نوری

فاصله کانونی یک شاخص بسیار مهم سیستم نوری است ، برای مفهوم فاصله کانونی ، ما کم و بیش درک داریم ، در اینجا مرور می کنیم.
فاصله کانونی یک سیستم نوری ، که به عنوان فاصله از مرکز نوری سیستم نوری تا تمرکز پرتو هنگام حادثه نور موازی تعریف شده است ، اندازه گیری غلظت یا واگرایی نور در یک سیستم نوری است. ما برای نشان دادن این مفهوم از نمودار زیر استفاده می کنیم.

در شکل فوق ، حادثه پرتوی موازی از انتهای سمت چپ ، پس از عبور از سیستم نوری ، به تمرکز تصویر f '، خط پسوند معکوس از پرتوهای همگرا با خط فرمت مربوط به حادثه اشعه موازی در یک نقطه تقاطع می کند ، و سطحی که از این نقطه عبور می کند و عمود بر روی صفحه اصلی قرار دارد و از قسمت اصلی محورهای بازاری استفاده می کند ، قسمت اصلی بازده اصلی است. نقطه اصلی (یا نقطه مرکز نوری) ، فاصله بین نقطه اصلی و تمرکز تصویر ، همان چیزی است که ما معمولاً آن را به طول کانونی می نامیم ، نام کامل فاصله کانونی مؤثر تصویر است.
همچنین می توان از این شکل مشاهده کرد که فاصله از آخرین سطح سیستم نوری تا نقطه کانونی F 'تصویر ، طول کانونی پشت (BFL) نامیده می شود. به همین ترتیب ، اگر پرتوی موازی از سمت راست حادثه باشد ، مفاهیمی با فاصله کانونی مؤثر و فاصله کانونی جلو (FFL) نیز وجود دارد.

2. روشهای آزمایش فاصله کانونی

در عمل ، روشهای زیادی وجود دارد که می تواند برای آزمایش فاصله کانونی سیستم های نوری استفاده شود. بر اساس اصول مختلف ، روشهای آزمایش فاصله کانونی را می توان به سه دسته تقسیم کرد. دسته اول مبتنی بر موقعیت صفحه تصویر است ، دسته دوم از رابطه بین بزرگنمایی و فاصله کانونی برای به دست آوردن مقدار فاصله کانونی استفاده می کند و دسته سوم از منحنی موج موج پرتوی همگرا برای به دست آوردن مقدار فاصله کانونی استفاده می کند.
در این بخش روشهای متداول برای آزمایش فاصله کانونی سیستم های نوری را معرفی خواهیم کرد:

2.1Cروش Ollimator

اصل استفاده از یک کولیماتور برای آزمایش فاصله کانونی یک سیستم نوری همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است:

در شکل ، الگوی آزمون در کانون محور قرار می گیرد. ارتفاع y الگوی تست و فاصله کانونی f_cاز Collimator شناخته شده است. پس از پرتوی موازی ساطع شده توسط کولیماتور توسط سیستم نوری آزمایش شده و در صفحه تصویر تصویربرداری می شود ، می توان طول کانونی سیستم نوری را بر اساس ارتفاع y 'الگوی تست در صفحه تصویر محاسبه کرد. فاصله کانونی سیستم نوری آزمایش شده می تواند از فرمول زیر استفاده کند:

2.2 گاوسیMاخلاق
شکل شماتیک روش گاوسی برای آزمایش فاصله کانونی یک سیستم نوری به شرح زیر نشان داده شده است:

در شکل ، هواپیماهای اصلی جلو و عقب سیستم نوری تحت آزمایش به ترتیب به عنوان P و P 'نشان داده می شوند و فاصله بین دو هواپیمای اصلی D است_Pبشر در این روش ، مقدار D_Pشناخته شده است ، یا مقدار آن اندک است و می توان آن را نادیده گرفت. یک شی و صفحه دریافت در انتهای چپ و راست قرار می گیرد و فاصله بین آنها به صورت L ثبت می شود ، جایی که L باید بیشتر از 4 برابر طول کانونی سیستم تحت آزمایش باشد. سیستم تحت آزمایش را می توان در دو موقعیت قرار داد ، که به ترتیب به عنوان موقعیت 1 و موقعیت 2 مشخص شده است. شیء در سمت چپ را می توان به وضوح در صفحه دریافت تصویر کرد. فاصله بین این دو مکان (مشخص شده به عنوان D) قابل اندازه گیری است. با توجه به رابطه کونژوگه ، می توانیم دریافت کنیم:

در این دو موقعیت ، فاصله شیء به ترتیب به عنوان S1 و S2 ثبت می شود ، سپس S2 - S1 = D. از طریق مشتق فرمول ، می توانیم فاصله کانونی سیستم نوری را به شرح زیر بدست آوریم:

2.3سعادتچگالی
این لنزومتر برای آزمایش سیستم های نوری با فاصله کانونی بسیار مناسب است. شکل شماتیک آن به شرح زیر است:

ابتدا لنزهای تحت آزمایش در مسیر نوری قرار نمی گیرند. هدف مشاهده شده در سمت چپ از لنز جمع کننده عبور می کند و به صورت موازی می شود. نور موازی توسط یک لنز همگرا با فاصله کانونی F همگرا می شود₂و یک تصویر واضح در صفحه تصویر مرجع تشکیل می دهد. پس از کالیبره شدن مسیر نوری ، لنزهای تحت آزمایش در مسیر نوری قرار می گیرند ، و فاصله بین لنز تحت آزمایش و لنز همگرا F است₂بشر در نتیجه ، با توجه به عمل لنز تحت آزمایش ، پرتوی نور دوباره مورد استفاده قرار می گیرد و باعث تغییر در موقعیت صفحه تصویر می شود و در نتیجه یک تصویر واضح در موقعیت صفحه تصویر جدید در نمودار ایجاد می شود. فاصله بین صفحه تصویر جدید و لنز همگرا به عنوان X مشخص می شود. بر اساس رابطه تصویر شیء ، فاصله کانونی لنز تحت آزمایش می تواند به این صورت استنباط شود:

در عمل ، لنسومتر به طور گسترده ای در اندازه گیری کانونی بالا لنزهای دیدنی مورد استفاده قرار گرفته است ، و مزایای عملکرد ساده و دقت قابل اعتماد را دارد.

2.4 ابیRابر سنج

رفس سنج ABBE روش دیگری برای آزمایش طول کانونی سیستم های نوری است. شکل شماتیک آن به شرح زیر است:

دو حاکم با ارتفاعات مختلف را در قسمت سطح شیء لنز تحت آزمایش قرار دهید ، یعنی مقیاس 1 و مقیاس 2. ارتفاع مقیاس مربوطه Y1 و Y2 است. فاصله بین دو مقیاس E است ، و زاویه بین خط بالای خط کش و محور نوری شما است. مقیاس شده توسط لنزهای آزمایش شده با فاصله کانونی f تصویر می شود. میکروسکوپ در انتهای سطح تصویر نصب شده است. با حرکت موقعیت میکروسکوپ ، تصاویر برتر دو مقیاس یافت می شود. در این زمان ، فاصله بین میکروسکوپ و محور نوری به عنوان y مشخص می شود. با توجه به رابطه شیء-تصویر ، می توانیم فاصله کانونی را به عنوان

2.5 انحراف سنجی Moireروش
روش انحطاط Moiré از دو مجموعه احکام Ronchi در پرتوهای نوری موازی استفاده می کند. Ronchi Ruling یک الگوی شبکه مانند فیلم کروم فلزی است که بر روی یک بستر شیشه ای قرار گرفته است ، که معمولاً برای آزمایش عملکرد سیستم های نوری استفاده می شود. این روش از تغییر در حاشیه های Moiré که توسط دو توری برای آزمایش فاصله کانونی سیستم نوری استفاده می شود ، استفاده می کند. نمودار شماتیک اصل به شرح زیر است

در شکل بالا ، شیء مشاهده شده ، پس از عبور از طریق کلیماتور ، به یک پرتوی موازی تبدیل می شود. در مسیر نوری ، بدون اضافه کردن لنزهای آزمایش شده ابتدا ، پرتوی موازی از دو توری با زاویه جابجایی θ و فاصله توری D عبور می کند و مجموعه ای از حاشیه های Moiré را در صفحه تصویر تشکیل می دهد. سپس لنزهای آزمایش شده در مسیر نوری قرار می گیرند. نور جمع شده اصلی ، پس از انکسار توسط لنز ، فاصله کانونی خاصی را ایجاد می کند. شعاع انحنای پرتوی نور را می توان از فرمول زیر بدست آورد

معمولاً لنزهای تحت آزمایش بسیار نزدیک به اولین توری قرار می گیرند ، بنابراین مقدار R در فرمول فوق با فاصله کانونی لنز مطابقت دارد. مزیت این روش این است که می تواند فاصله کانونی سیستم های فاصله کانونی مثبت و منفی را آزمایش کند.

2.6 نوریFاوبرAبیتوکلایمMاخلاق
اصل استفاده از روش اتوکلایموناسیون فیبر نوری برای آزمایش فاصله کانونی لنز در شکل زیر نشان داده شده است. از فیبر نوری برای انتشار یک پرتوی واگرا که از طریق لنز مورد آزمایش قرار می گیرد و سپس بر روی آینه هواپیما عبور می کند ، استفاده می کند. سه مسیر نوری در شکل نشان دهنده شرایط فیبر نوری در تمرکز ، در کانون توجه و خارج از تمرکز است. با حرکت دادن موقعیت لنز در زیر تست به جلو و عقب ، می توانید موقعیت سر فیبر را در تمرکز پیدا کنید. در این زمان ، پرتو خود جمع شده است و پس از تأمل توسط آینه هواپیما ، بیشتر انرژی به موقعیت سر فیبر باز می گردد. این روش در اصل ساده است و به راحتی قابل اجرا است.

3. همگرایی

فاصله کانونی یک پارامتر مهم یک سیستم نوری است. در این مقاله ، مفهوم طول کانونی سیستم نوری و روشهای آزمایش آن را شرح می دهیم. همراه با نمودار شماتیک ، تعریف طول کانونی ، از جمله مفاهیم طول کانونی سمت تصویر ، طول کانونی سمت شیء و فاصله کانونی جلو به پشت را توضیح می دهیم. در عمل ، روش های زیادی برای آزمایش فاصله کانونی یک سیستم نوری وجود دارد. در این مقاله اصول آزمایش روش Collimator ، روش گاوسی ، روش اندازه گیری فاصله کانونی ، روش اندازه گیری فاصله کانونی ABBE ، روش انحراف Moiré و روش اتوکلیم سازی فیبر نوری معرفی شده است. من معتقدم که با خواندن این مقاله ، درک بهتری از پارامترهای فاصله کانونی در سیستم های نوری خواهید داشت.