1. Brennvidde for optiske systemer
Brennvidde er en veldig viktig indikator på optisk system, for begrepet brennvidde har vi mer eller mindre en forståelse, vi vurderer her.
Brennvidden til et optisk system, definert som avstanden fra det optiske senteret til det optiske systemet til strålens fokus når parallelt lys faller inn, er et mål på konsentrasjonen eller divergensen av lys i et optisk system. Vi bruker følgende diagram for å illustrere dette konseptet.
I figuren ovenfor konvergerer den parallelle strålen som faller inn fra venstre ende, etter å ha passert gjennom det optiske systemet, til bildefokuset F', den motsatte forlengelseslinjen til den konvergerende strålen skjærer den tilsvarende forlengelseslinjen til den innfallende parallellstrålen ved en punktet, og overflaten som passerer dette punktet og er vinkelrett på den optiske aksen kalles det bakre hovedplanet, det bakre hovedplanet skjærer den optiske aksen i punktet P2, som kalles hovedpunktet (eller det optiske senterpunktet), avstanden mellom hovedpunktet og bildefokuset, det er det vi vanligvis kaller brennvidden, det fulle navnet er bildets effektive brennvidde.
Det kan også ses av figuren at avstanden fra den siste overflaten av det optiske systemet til brennpunktet F' i bildet kalles bak brennvidde (BFL). Tilsvarende, hvis den parallelle strålen faller inn fra høyre side, er det også konsepter for effektiv brennvidde og front brennvidde (FFL).
2. Brennviddetestingsmetoder
I praksis er det mange metoder som kan brukes for å teste brennvidden til optiske systemer. Basert på ulike prinsipper kan brennviddetestmetodene deles inn i tre kategorier. Den første kategorien er basert på posisjonen til bildeplanet, den andre kategorien bruker forholdet mellom forstørrelse og brennvidde for å oppnå brennviddeverdien, og den tredje kategorien bruker bølgefrontkrumningen til den konvergerende lysstrålen for å oppnå brennviddeverdien .
I denne delen vil vi introdusere de mest brukte metodene for å teste brennvidden til optiske systemer:：
2.1Collimator metode
Prinsippet for å bruke en kollimator for å teste brennvidden til et optisk system er som vist i diagrammet nedenfor:
På figuren er testmønsteret plassert i fokuset til kollimatoren. Høyden y på testmønsteret og brennvidden fc' av kollimatoren er kjent. Etter at den parallelle strålen som sendes ut av kollimatoren er konvergert av det testede optiske systemet og avbildet på bildeplanet, kan brennvidden til det optiske systemet beregnes basert på høyden y' til testmønsteret på bildeplanet. Brennvidden til det testede optiske systemet kan bruke følgende formel:
2.2 GaussiskMetod
Den skjematiske figuren av Gaussisk metode for å teste brennvidden til et optisk system er vist som nedenfor:
På figuren er de fremre og bakre hovedplanene til det optiske systemet som testes representert som henholdsvis P og P', og avstanden mellom de to hovedplanene er dP. I denne metoden er verdien av dPanses å være kjent, eller verdien er liten og kan ignoreres. Et objekt og en mottaksskjerm plasseres i venstre og høyre ende, og avstanden mellom dem registreres som L, der L må være større enn 4 ganger brennvidden til systemet som testes. Systemet som testes kan plasseres i to posisjoner, betegnet som henholdsvis posisjon 1 og posisjon 2. Objektet til venstre kan tydelig avbildes på mottakerskjermen. Avstanden mellom disse to stedene (betegnet som D) kan måles. I henhold til konjugert forhold kan vi få:
Ved disse to posisjonene registreres objektavstandene som henholdsvis s1 og s2, deretter s2 - s1 = D. Gjennom formelavledning kan vi få brennvidden til det optiske systemet som nedenfor:
2.3Lensometer
Lensometeret er svært egnet for testing av optiske systemer med lang brennvidde. Dens skjematiske figur er som følger:
For det første er ikke linsen som testes plassert i den optiske banen. Det observerte målet til venstre passerer gjennom den kollimerende linsen og blir til parallelt lys. Det parallelle lyset konvergeres av en konvergerende linse med en brennvidde på f2og danner et klart bilde ved referansebildeplanet. Etter at den optiske banen er kalibrert, plasseres linsen som testes i den optiske banen, og avstanden mellom linsen som testes og den konvergerende linsen er f.2. Som et resultat, på grunn av virkningen av linsen som testes, vil lysstrålen bli refokusert, noe som forårsaker et skifte i posisjonen til bildeplanet, noe som resulterer i et klart bilde ved posisjonen til det nye bildeplanet i diagrammet. Avstanden mellom det nye bildeplanet og den konvergerende linsen er angitt som x. Basert på forholdet mellom objekt og bilde kan brennvidden til objektivet som testes utledes som:
I praksis har linsemåleren blitt mye brukt i toppfokalmålingen av brilleglass, og har fordelene med enkel betjening og pålitelig presisjon.
2.4 AbbeRefraktometer
Abbe refraktometer er en annen metode for å teste brennvidden til optiske systemer. Dens skjematiske figur er som følger:
Plasser to linjaler med forskjellige høyder på objektoverflatesiden av linsen som skal testes, nemlig skalaplate 1 og skalaplate 2. De tilsvarende skalaplatenes høyde er y1 og y2. Avstanden mellom de to skalaplatene er e, og vinkelen mellom linjalens øverste linje og den optiske aksen er u. Den skalabelagte er avbildet av den testede linsen med en brennvidde på f. Et mikroskop er installert ved bildeoverflaten. Ved å flytte posisjonen til mikroskopet finner man de øverste bildene av de to skalaplatene. På dette tidspunktet er avstanden mellom mikroskopet og den optiske aksen betegnet som y. I henhold til objekt-bilde-forholdet kan vi få brennvidden som:
2.5 Moire-deflektometriMetode
Moiré-deflektometrimetoden vil bruke to sett med Ronchi-avgjørelser i parallelle lysstråler. Ronchi-hersking er et gitterlignende mønster av metallkromfilm avsatt på et glasssubstrat, vanligvis brukt for å teste ytelsen til optiske systemer. Metoden utnytter endringen i Moiré-frynser dannet av de to gitterne for å teste brennvidden til det optiske systemet. Det skjematiske diagrammet av prinsippet er som følger:
I figuren ovenfor blir det observerte objektet, etter å ha passert gjennom kollimatoren, en parallell stråle. I den optiske banen, uten å legge til den testede linsen først, passerer den parallelle strålen gjennom to gitter med en forskyvningsvinkel på θ og en gitteravstand på d, og danner et sett med Moiré-frynser på bildeplanet. Deretter plasseres den testede linsen i den optiske banen. Det originale kollimerte lyset, etter brytning av linsen, vil produsere en viss brennvidde. Krumningsradiusen til lysstrålen kan fås fra følgende formel:
Vanligvis er objektivet som testes plassert svært nær det første gitteret, så R-verdien i formelen ovenfor tilsvarer brennvidden til objektivet. Fordelen med denne metoden er at den kan teste brennvidden til positive og negative brennviddesystemer.
2.6 OptiskFiberAutokollimeringMetod
Prinsippet for å bruke autokollimasjonsmetoden for optisk fiber for å teste brennvidden til linsen er vist i figuren nedenfor. Den bruker fiberoptikk til å sende ut en divergerende stråle som passerer gjennom linsen som testes og deretter på et plant speil. De tre optiske banene i figuren representerer forholdene til den optiske fiberen innenfor henholdsvis fokuset, innenfor fokuset og utenfor fokuset. Ved å flytte posisjonen til objektivet under testing frem og tilbake, kan du finne posisjonen til fiberhodet ved fokus. På dette tidspunktet er strålen selvkollimert, og etter refleksjon av det plane speilet vil mesteparten av energien gå tilbake til posisjonen til fiberhodet. Metoden er i prinsippet enkel og lett å implementere.
3.Konklusjon
Brennvidde er en viktig parameter for et optisk system. I denne artikkelen beskriver vi konseptet med brennvidde for det optiske systemet og dets testmetoder. Kombinert med det skjematiske diagrammet forklarer vi definisjonen av brennvidde, inkludert begrepene bilde-side brennvidde, objekt-side brennvidde og front-til-bak brennvidde. I praksis er det mange metoder for å teste brennvidden til et optisk system. Denne artikkelen introduserer testprinsippene for kollimatormetoden, Gauss-metoden, brennviddemålemetoden, Abbe-målemetoden for brennvidde, Moiré-avbøyningsmetoden og autokollimasjonsmetoden for optisk fiber. Jeg tror at ved å lese denne artikkelen vil du få en bedre forståelse av brennviddeparametrene i optiske systemer.
Innleggstid: Aug-09-2024
