1. Lunghezza finanziaria dei sistemi ottici
La lunghezza focale è un indicatore molto importante del sistema ottico, per il concetto di lunghezza focale, abbiamo più o meno una comprensione, esaminiamo qui.
La lunghezza focale di un sistema ottico, definita come la distanza dal centro ottico del sistema ottico al focus del raggio quando l'incidente della luce parallela, è una misura della concentrazione o della divergenza della luce in un sistema ottico. Usiamo il seguente diagramma per illustrare questo concetto.
Nella figura sopra, l'incidente del raggio parallelo dall'estremità sinistra, dopo aver attraversato il sistema ottico, converge al focus dell'immagine f ', la linea di estensione inversa del raggio convergente si interseca con la linea di estensione corrispondente del raggio parallelo in un punto di retro con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con il piano di fondo con la superficie con il piano di fondo con la superficie con la superficie dell'Asse optica Nel punto P2, che è chiamato punto principale (o punto centrale ottico), la distanza tra il punto principale e il focus dell'immagine, è ciò che di solito chiamiamo lunghezza focale, il nome completo è l'effettiva lunghezza focale dell'immagine.
Si può anche vedere dalla figura che la distanza dall'ultima superficie del sistema ottico al punto focale f 'dell'immagine è chiamata lunghezza focale posteriore (BFL). Di conseguenza, se il raggio parallelo è incidente dal lato destro, ci sono anche concetti di lunghezza focale efficace e lunghezza focale anteriore (FFL).
2. Metodi di test di lunghezza focale
In pratica, ci sono molti metodi che possono essere utilizzati per testare la lunghezza focale dei sistemi ottici. Sulla base di diversi principi, i metodi di test della lunghezza focale possono essere divisi in tre categorie. La prima categoria si basa sulla posizione del piano dell'immagine, la seconda categoria utilizza la relazione tra ingrandimento e lunghezza focale per ottenere il valore della lunghezza focale e la terza categoria utilizza la curvatura del fronte d'onda del raggio di luce convergente per ottenere il valore della lunghezza focale.
In questa sezione, introdurremo i metodi comunemente usati per testare la lunghezza focale dei sistemi ottici: ：
2.1CMetodo Ollimator
Il principio dell'uso di un collimatore per testare la lunghezza focale di un sistema ottico è come mostrato nel diagramma seguente:
Nella figura, il modello di prova viene posizionato al centro del collimatore. L'altezza y del modello di prova e la lunghezza focale fc'del collimatore sono noti. Dopo che il raggio parallelo emesso dal collimatore viene convergato dal sistema ottico testato e imaged sul piano dell'immagine, la lunghezza focale del sistema ottico può essere calcolata in base all'altezza y 'del modello di prova sul piano dell'immagine. La lunghezza focale del sistema ottico testato può utilizzare la seguente formula:
2.2 GaussianoMEthed
La figura schematica del metodo gaussiano per testare la lunghezza focale di un sistema ottico è mostrata come di seguito:
Nella figura, i piani principali anteriori e posteriori del sistema ottico in test sono rappresentati rispettivamente come p e p 'e la distanza tra i due piani principali è DP. In questo metodo, il valore di DPè considerato noto o il suo valore è piccolo e può essere ignorato. Un oggetto e uno schermo di ricezione sono posizionati alle estremità sinistro e destro e la distanza tra loro viene registrata come L, dove L deve essere maggiore di 4 volte la lunghezza focale del sistema in test. Il sistema in test può essere inserito in due posizioni, indicato rispettivamente come posizione 1 e posizione 2. L'oggetto a sinistra può essere chiaramente ripreso nella schermata di ricezione. La distanza tra queste due posizioni (indicata come d) può essere misurata. Secondo la relazione coniugata, possiamo ottenere:
In queste due posizioni, le distanze dell'oggetto sono registrate rispettivamente come S1 e S2, quindi S2 - S1 = D. attraverso la derivazione della formula, possiamo ottenere la lunghezza focale del sistema ottico come di seguito:
2.3Lelsometro
Il lesometro è molto adatto per testare sistemi ottici a lunghezza focale lunga. La sua figura schematica è la seguente:
Innanzitutto, l'obiettivo sotto test non è inserito nel percorso ottico. Il bersaglio osservato a sinistra passa attraverso la lente collimatrice e diventa luce parallela. La luce parallela è converga da una lente convergente con una lunghezza focale di F2e forma un'immagine chiara sul piano dell'immagine di riferimento. Dopo che il percorso ottico è calibrato, l'obiettivo in prova viene posizionata nel percorso ottico e la distanza tra l'obiettivo in test e la lente convergente è F2. Di conseguenza, a causa dell'azione dell'obiettivo in prova, la trave di luce verrà riorganizzata, causando uno spostamento nella posizione del piano dell'immagine, con conseguente immagine chiara nella posizione del nuovo piano di immagine nel diagramma. La distanza tra il nuovo piano dell'immagine e l'obiettivo convergente è indicata come x. Sulla base della relazione dell'immagine dell'oggetto, la lunghezza focale della lente in test può essere dedotta come:
In pratica, il lensometro è stato ampiamente utilizzato nella misurazione focale superiore degli obiettivi per spettacoli e presenta i vantaggi di un semplice funzionamento e una precisione affidabile.
2.4 AbbeREfrattometro
Il rifrattometro Abbe è un altro metodo per testare la lunghezza focale dei sistemi ottici. La sua figura schematica è la seguente:
Posizionare due righelli con altezze diverse sul lato superficiale dell'oggetto della lente in prova, vale a dire la piastra di scala 1 e la piastra di scala 2. L'altezza delle piastre di scala corrispondente è Y1 e Y2. La distanza tra le due piastre di scala è E e l'angolo tra la linea superiore del righello e l'asse ottico è u. La scala scalata è ripresa dalla lente testata con una lunghezza focale di f. Un microscopio è installato all'estremità della superficie dell'immagine. Spostando la posizione del microscopio, si trovano le immagini superiori delle due piastre di scala. In questo momento, la distanza tra il microscopio e l'asse ottico è indicata come y. Secondo la relazione dell'immagine dell'oggetto, possiamo ottenere la lunghezza focale come ：
2.5 Deflectometria MoireMetodo
Il metodo Deflectometry Moiré utilizzerà due serie di sentenze di ronchi in travi di luce parallela. La sentenza di Ronchi è un modello a griglia di film di cromo metallico depositato su un substrato di vetro, comunemente usato per testare le prestazioni dei sistemi ottici. Il metodo utilizza il cambiamento nelle frange Moiré formate dai due reticoli per testare la lunghezza focale del sistema ottico. Il diagramma schematico del principio è il seguente ：
Nella figura sopra, l'oggetto osservato, dopo aver attraversato il collimatore, diventa un raggio parallelo. Nel percorso ottico, senza aggiungere prima l'obiettivo testato, il raggio parallelo attraversa due reticoli con un angolo di spostamento di θ e una spaziatura a griglia di D, formando una serie di frange moiré sul piano dell'immagine. Quindi, l'obiettivo testato viene posizionato nel percorso ottico. La luce collimata originale, dopo la rifrazione da parte dell'obiettivo, produrrà una certa lunghezza focale. Il raggio di curvatura del raggio di luce può essere ottenuto dalla seguente formula ：
Di solito l'obiettivo in prova viene posizionato molto vicino alla prima griglia, quindi il valore R nella formula sopra corrisponde alla lunghezza focale della lente. Il vantaggio di questo metodo è che può testare la lunghezza focale dei sistemi di lunghezza focale positiva e negativa.
2.6 otticoFiberAUtocollimazioneMEthed
Il principio di utilizzare il metodo di autocollimazione della fibra ottica per testare la lunghezza focale dell'obiettivo è mostrato nella figura seguente. Utilizza fibre ottiche per emettere un raggio divergente che passa attraverso la lente testata e poi su uno specchio piano. I tre percorsi ottici nella figura rappresentano le condizioni della fibra ottica all'interno del focus, all'interno del focus e all'esterno della messa a fuoco rispettivamente. Spostando la posizione dell'obiettivo in prova avanti e indietro, è possibile trovare la posizione della testa di fibra al focus. In questo momento, il raggio si auto-collisce e dopo il riflesso dallo specchio del piano, la maggior parte dell'energia tornerà alla posizione della testa di fibra. Il metodo è semplice in linea di principio e facile da implementare.
3. Conclusione
La lunghezza focale è un parametro importante di un sistema ottico. In questo articolo, descriviamo in dettaglio il concetto di lunghezza focale del sistema ottico e i suoi metodi di test. In combinazione con il diagramma schematico, spieghiamo la definizione di lunghezza focale, compresi i concetti di lunghezza focale lato immagine, lunghezza focale a base di oggetti e lunghezza focale davanti a back. In pratica, ci sono molti metodi per testare la lunghezza focale di un sistema ottico. Questo articolo introduce i principi di test del metodo del collimatore, del metodo gaussiano, del metodo di misurazione della lunghezza focale, del metodo di misurazione della lunghezza focale di Abbe, del metodo di deflessione Moiré e del metodo di autocollimazione in fibra ottica. Credo che leggendo questo articolo, avrai una migliore comprensione dei parametri di lunghezza focale nei sistemi ottici.
Tempo post: agosto-09-2024
