1. durée focale des systèmes optiques
La distance focale est un indicateur très important du système optique, pour le concept de distance focale, nous avons plus ou moins une compréhension, nous passons en revue ici.
La distance focale d'un système optique, définie comme la distance du centre optique du système optique au foyer du faisceau lorsqu'il est incident de lumière parallèle, est une mesure de la concentration ou de la divergence de la lumière dans un système optique. Nous utilisons le diagramme suivant pour illustrer ce concept.
Dans la figure ci-dessus, le faisceau parallèle incident de l'extrémité gauche, après avoir traversé le système optique, converge vers la mise au point de l'image f ', la ligne d'extension inverse du rayon convergent intervenait avec la ligne d'extension correspondante du rayon parallèle incident à un point, et la surface qui passe ce point et est perprendiculaire à l'axe optique est appelée le plan principal, le plan arrière arrière intersec Point (ou point central optique), la distance entre le point principal et la mise au point de l'image, c'est ce que nous appelons généralement la distance focale, le nom complet est la longueur focale efficace de l'image.
On peut également voir à partir de la figure que la distance de la dernière surface du système optique au point focal f 'de l'image est appelée la longueur focale du dos (BFL). En conséquence, si le faisceau parallèle est incident du côté droit, il existe également des concepts de longueur focale et focale avant (FFL) efficaces.
2. Méthodes de test focale
En pratique, il existe de nombreuses méthodes qui peuvent être utilisées pour tester la distance focale des systèmes optiques. Sur la base de différents principes, les méthodes de test focale peuvent être divisées en trois catégories. La première catégorie est basée sur la position du plan d'image, la deuxième catégorie utilise la relation entre le grossissement et la distance focale pour obtenir la valeur focale, et la troisième catégorie utilise la courbure du front d'onde du faisceau lumineux convergent pour obtenir la valeur focale.
Dans cette section, nous introduirons les méthodes couramment utilisées pour tester la distance focale des systèmes optiques ::
2.1CMéthode ollimatrice
Le principe d'utilisation d'un collimateur pour tester la distance focale d'un système optique est comme indiqué dans le diagramme ci-dessous:
Dans la figure, le modèle de test est placé au foyer du collimateur. La hauteur y du motif d'essai et la distance focale fc«du collimateur sont connus. Une fois que le faisceau parallèle émis par le collimateur a été convergé par le système optique testé et imaginé sur le plan d'image, la distance focale du système optique peut être calculée en fonction de la hauteur y 'du motif de test sur le plan d'image. La distance focale du système optique testé peut utiliser la formule suivante:
2.2 GaussienMéthode
La figure schématique de la méthode gaussienne pour tester la distance focale d'un système optique est illustrée comme ci-dessous:
Dans la figure, les plans principaux avant et arrière du système optique testé sont représentés respectivement en p et p ', et la distance entre les deux plans principaux est dP. Dans cette méthode, la valeur de dPest considéré comme connu, ou sa valeur est petite et peut être ignorée. Un objet et un écran de réception sont placés aux extrémités gauche et droite, et la distance entre eux est enregistrée comme L, où L doit être supérieure à 4 fois la distance focale du système testé. Le système testé peut être placé en deux positions, désigné respectivement en position 1 et position 2. L'objet de gauche peut être clairement imaginé sur l'écran de réception. La distance entre ces deux emplacements (indiquée d) peut être mesurée. Selon la relation conjuguée, nous pouvons obtenir:
À ces deux positions, les distances d'objet sont enregistrées respectivement en S1 et S2, puis S2 - S1 = D. Grâce à la dérivation de la formule, nous pouvons obtenir la distance focale du système optique comme ci-dessous:
2.3Lentraîneur
Le lentille est très adapté pour tester les systèmes optiques à longue distance focale. Son chiffre schématique est le suivant:
Tout d'abord, l'objectif testé n'est pas placé dans le chemin optique. La cible observée sur la gauche passe à travers la lentille de collimation et devient une lumière parallèle. La lumière parallèle est convergente par une lentille convergente avec une longueur focale de f2et forme une image claire au plan de l'image de référence. Une fois le chemin optique calibré, la lentille testée est placée dans le chemin optique, et la distance entre l'objectif testé et la lentille convergente est f2. En conséquence, en raison de l'action de l'objectif testé, le faisceau lumineux sera recentré, provoquant un décalage dans la position du plan d'image, résultant en une image claire à la position du nouveau plan d'image dans le diagramme. La distance entre le nouveau plan d'image et la lentille convergente est indiquée par x. Sur la base de la relation d'image d'objet, la distance focale de l'objectif testé peut être déduite comme:
En pratique, le lentille a été largement utilisé dans la mesure focale supérieure des lentilles de spectacle et présente les avantages d'un fonctionnement simple et d'une précision fiable.
2.4 AbbeRefractomètre
Le réfractomètre ABBE est une autre méthode pour tester la distance focale des systèmes optiques. Son chiffre schématique est le suivant:
Placez deux dirigeants avec des hauteurs différentes du côté de la surface de l'objet de l'objectif à tester, à savoir l'échelle 1 et l'échelle 2. La hauteur des plaques d'échelle correspondante est Y1 et Y2. La distance entre les deux plaques d'échelle est E, et l'angle entre la ligne supérieure de la règle et l'axe optique est u. Le scalplated est imaginé par la lentille testée avec une longueur focale de f. Un microscope est installé à l'extrémité de la surface de l'image. En déplaçant la position du microscope, les images supérieures des deux plaques d'échelle sont trouvées. À l'heure actuelle, la distance entre le microscope et l'axe optique est indiquée Y. Selon la relation d'image d'objet, nous pouvons obtenir la distance focale comme ：
2,5 Moire DeflectométrieMéthode
La méthode de déflectométrie Moiré utilisera deux ensembles de décisions de Ronchi dans des faisceaux lumineux parallèles. La décision de Ronchi est un modèle de film de chrome métallique déposé sur un substrat en verre, couramment utilisé pour tester les performances des systèmes optiques. La méthode utilise le changement dans les franges Moiré formées par les deux réseaux pour tester la distance focale du système optique. Le diagramme schématique du principe est le suivant:
Dans la figure ci-dessus, l'objet observé, après avoir traversé le collimateur, devient un faisceau parallèle. Dans le chemin optique, sans ajouter la lentille testée en premier, le faisceau parallèle passe à travers deux réseaux avec un angle de déplacement de θ et un espacement de réseau de D, formant un ensemble de franges de moiré sur le plan d'image. Ensuite, la lentille testée est placée dans le chemin optique. La lumière collimatée d'origine, après réfraction par l'objectif, produira une certaine distance focale. Le rayon de courbure du faisceau lumineux peut être obtenu à partir de la formule suivante:
Habituellement, l'objectif testé est placé très près du premier réseau, donc la valeur R dans la formule ci-dessus correspond à la distance focale de l'objectif. L'avantage de cette méthode est qu'il peut tester la distance focale des systèmes focaux positifs et négatifs.
2.6 optiqueFiberAutocollimationMéthode
Le principe de l'utilisation de la méthode d'autocollimation en fibre optique pour tester la distance focale de la lentille est illustré dans la figure ci-dessous. Il utilise la fibre optique pour émettre un faisceau divergent qui passe par l'objectif testé puis sur un miroir plan. Les trois chemins optiques de la figure représentent les conditions de la fibre optique dans le foyer, dans l'orientation et en dehors de la focalisation respectivement. En déplaçant la position de l'objectif sous test, vous pouvez trouver la position de la tête de fibre au foyer. À l'heure actuelle, le faisceau est auto-collé, et après la réflexion par le miroir plan, la plupart de l'énergie reviendra à la position de la tête de fibre. La méthode est simple en principe et facile à mettre en œuvre.
3. Clusion
La distance focale est un paramètre important d'un système optique. Dans cet article, nous détaillons le concept de la distance focale du système optique et ses méthodes de test. Combiné avec le diagramme schématique, nous expliquons la définition de la distance focale, y compris les concepts de la longueur focale du côté de l'image, de la longueur focale du côté de l'objet et de la longueur focale du front-à-arrière. En pratique, il existe de nombreuses méthodes pour tester la distance focale d'un système optique. Cet article présente les principes de test de la méthode du collimateur, de la méthode gaussienne, de la méthode de mesure de la longueur focale, de la méthode de mesure de la longueur focale de l'abbé, de la méthode de déflexion de Moiré et de la méthode d'autocollimation de fibres optiques. Je crois qu'en lisant cet article, vous aurez une meilleure compréhension des paramètres focaux dans les systèmes optiques.
Heure du poste: août-09-2024
