1.Fokale Länge der optischen Systeme
Brennweite ist ein sehr wichtiger Indikator für das optische System. Für das Konzept der Brennweite haben wir mehr oder weniger ein Verständnis, wir überprüfen hier.
Die fokale Länge eines optischen Systems, definiert als Abstand vom optischen Zentrum des optischen Systems bis zum Fokus des Strahls, wenn paralleles Licht vorliegt, ist ein Maß für die Konzentration oder Divergenz des Lichts in einem optischen System. Wir verwenden das folgende Diagramm, um dieses Konzept zu veranschaulichen.
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, which is called the Hauptpunkt (oder der optische Mittelpunkt), der Abstand zwischen dem Hauptpunkt und dem Bildfokus, es ist das, was wir normalerweise als Brennweite nennen, der vollständige Name ist die effektive Brennweite des Bildes.
Aus der Abbildung ist auch ersichtlich, dass der Abstand von der letzten Oberfläche des optischen Systems zum Brennpunkt F 'des Bildes als hintere Brennweite (BFL) bezeichnet wird. Entsprechend gibt es, wenn der parallele Strahl von der rechten Seite fällt, auch Konzepte der effektiven Brennweite und der vorderen Brennweite (FFL).
2. Fokuslängen -Testmethoden
In der Praxis gibt es viele Methoden, mit denen die Brennweite der optischen Systeme getestet werden kann. Basierend auf verschiedenen Prinzipien können die Testverfahren für Brennweite in drei Kategorien unterteilt werden. Die erste Kategorie basiert auf der Position der Bildebene, die zweite Kategorie verwendet die Beziehung zwischen Vergrößerung und Brennweite, um den Wert der Brennweite zu erhalten, und die dritte Kategorie verwendet die Wellenfrontkrümmung des konvergierenden Lichtstrahls, um den Wert der Brennweite zu erhalten.
In diesem Abschnitt werden wir die häufig verwendeten Methoden zum Testen der Brennweite der optischen Systeme vorstellen ::
2.1COllimator -Methode
Das Prinzip der Verwendung eines Kollimators zum Testen der Brennweite eines optischen Systems ist wie im folgenden Diagramm dargestellt:
In der Abbildung wird das Testmuster im Fokus des Kollimators platziert. Die Höhe y des Testmusters und die Brennweite f fc'des Kollimators sind bekannt. Nachdem der vom Kollimator emittierte parallele Strahl durch das getestete optische System konvergiert und auf der Bildebene abgebildet wurde, kann die Brennweite des optischen Systems basierend auf der Höhe y 'des Testmusters auf der Bildebene berechnet werden. Die Brennweite des getesteten optischen Systems kann die folgende Formel verwenden:
2.2 GaußscherMEthod
Die schematische Figur der Gaußschen Methode zum Testen der Brennweite eines optischen Systems ist wie unten dargestellt:
In der Abbildung werden die vorderen und hinteren Hauptebenen des zu testenden optischen Systems als p bzw. p 'dargestellt, und der Abstand zwischen den beiden Hauptebenen ist D.P. In dieser Methode der Wert von dPwird als bekannt angesehen oder sein Wert ist klein und kann ignoriert werden. Ein Objekt und ein empfangender Bildschirm werden am linken und rechten Enden platziert, und der Abstand zwischen ihnen wird als L aufgezeichnet, wobei L größer als das 4 -fache der Brennweite des zu testenden Systems sein muss. Das zu testende System kann in zwei Positionen platziert werden, die als Position 1 bzw. Position 2 bezeichnet werden. Das Objekt links kann deutlich auf dem Empfangsbildschirm abgebildet werden. Der Abstand zwischen diesen beiden Stellen (als d bezeichnet) kann gemessen werden. Nach der konjugierten Beziehung können wir:
An diesen beiden Positionen werden die Objektabstände als S1 bzw. S2 aufgezeichnet, und dann können wir die Brennweite des optischen Systems wie folgt erhalten:
2.3LEnsometer
Das Lensometer ist sehr geeignet zum Testen langer optischer Systeme der langen Brennweite. Seine schematische Figur lautet wie folgt:
Zunächst wird die untersuchte Linse nicht in den optischen Pfad platziert. Das beobachtete Ziel auf der linken Seite führt durch die Kollimierungslinse und wird parallele Licht. Das parallele Licht wird durch eine konvergierende Linse mit einer Brennweite von F konvergiert2und bildet ein klares Bild in der Referenzbildebene. Nachdem der optische Pfad kalibriert ist, wird die zu testende Linse in den optischen Pfad platziert, und der Abstand zwischen der untersuchten Linse und der konvergierenden Linse ist f2. Infolgedessen wird der Lichtstrahl aufgrund der Wirkung der untersuchten Linse neu ausgerichtet, was zu einer Verschiebung der Position der Bildebene führt, was zu einem klaren Bild an der Position der neuen Bildebene im Diagramm führt. Der Abstand zwischen der neuen Bildebene und der konvergierenden Linse wird als x bezeichnet. Basierend auf der Objekt-Image-Beziehung kann die Brennweite der zu testenden Linse abgeleitet werden als:
In der Praxis wurde das Lensometer in der oberen fokalen Messung von Spektakelobjektiven weit verbreitet und hat die Vorteile des einfachen Betriebs und der zuverlässigen Präzision.
2.4 AbbeREfraktometer
Das ABBE -Refraktometer ist eine weitere Methode zum Testen der Brennweite der optischen Systeme. Seine schematische Figur lautet wie folgt:
Platzieren Sie zwei Lineal mit unterschiedlichen Höhen an der Objektoberfläche der untersuchten Linse, nämlich die Skaleplatte 1 und die Skaleplatte. Die entsprechende Höhe der Skalplatten sind Y1 und Y2. Der Abstand zwischen den beiden Skaleplatten ist E, und der Winkel zwischen der oberen Linie des Herrschers und der optischen Achse ist u. Die skalleplatte wird durch die getestete Linse mit einer Brennweite von F abgebildet. Ein Mikroskop ist am Bild der Bildoberfläche installiert. Durch Verschieben der Position des Mikroskops werden die oberen Bilder der beiden Skalplatten gefunden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abstand zwischen dem Mikroskop und der optischen Achse als y bezeichnet. Nach der Beziehung zwischen Objektbild können wir die Brennweite als ： erhalten
2,5 Moire -DeflektometrieVerfahren
Die Moiré -Defektometriemethode verwendet zwei Sätze von Ronchi -Entscheidungen in parallelen Lichtstrahlen. Das Ronchi-Urteil ist ein gitterartiges Muster des Metallchromfilms, das auf einem Glassubstrat abgelagert ist, das üblicherweise zum Testen der Leistung optischer Systeme verwendet wird. Die Methode verwendet die Änderung der von den beiden Gittern gebildeten Moiré -Fransen, um die Brennweite des optischen Systems zu testen. Das schematische Diagramm des Prinzips lautet wie folgt:
In der obigen Abbildung wird das beobachtete Objekt nach dem Durchlaufen des Kollimators zu einem parallelen Strahl. Im optischen Pfad fließt der parallele Strahl ohne Hinzufügen der getesteten Linse durch zwei Gitter mit einem Verschiebungswinkel θ und einem Gitterabstand von D, der einen Satz von Moiré -Fransen auf der Bildebene bildet. Dann wird das getestete Objektiv in den optischen Pfad platziert. Das ursprüngliche kollimierte Licht nach der Brechung durch das Objektiv erzeugt eine bestimmte Brennweite. Der Krümmungsradius des Lichtstrahls kann aus der folgenden Formel erhalten werden:
Normalerweise wird die zu testende Linse sehr nahe am ersten Gitter gelegt, sodass der R -Wert in der obigen Formel der Brennweite der Linse entspricht. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie die Fokuslänge positiver und negativer Brennweitenlängensysteme testen kann.
2.6 optischFiberAUtokollimationMEthod
Das Prinzip der Verwendung der Autokollimationsmethode der optischen Faser, um die Fokuslänge der Linse zu testen, ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es verwendet Glasfaseroptik, um einen unterschiedlichen Strahl auszugeben, der durch das zu testende Objektiv und dann auf einen Ebenenspiegel verläuft. Die drei optischen Pfade in der Figur repräsentieren die Bedingungen der optischen Faser im Fokus, im Fokus bzw. außerhalb des Fokus. Indem Sie die Position des zu testenden Linsen hin und her verschieben, finden Sie die Position des Faserkopfes im Fokus. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strahl selbstkollimiert, und nach dem Nachdenken durch den Flugspiegel kehrt der größte Teil der Energie in die Position des Faserkopfes zurück. Die Methode ist grundsätzlich einfach und leicht zu implementieren.
3.Conclusion
Die Brennweite ist ein wichtiger Parameter eines optischen Systems. In diesem Artikel beschreiben wir das Konzept der fokalen Länge des optischen Systems und seiner Testmethoden. In Kombination mit dem schematischen Diagramm erklären wir die Definition der Brennweite, einschließlich der Konzepte der bildseitigen Fokuslänge, der Objektseite fokussierten Länge und der Fokuslänge von vorne nach hinten. In der Praxis gibt es viele Methoden zum Testen der Brennweite eines optischen Systems. In diesem Artikel wird die Testprinzipien der Kollimatormethode, der Gaußschen Methode, der Messmethode der Fokuslänge, der Abbe -Fokuslängenmessmethode, der Moiré -Dev -Methode und der optischen Faser -Autokollimationsmethode eingeführt. Ich glaube, dass Sie durch das Lesen dieses Artikels ein besseres Verständnis der Fokuslängenparameter in optischen Systemen haben.
Postzeit: Aug-09-2024
