אורך מוקד של הגדרת מערכות אופטיות ושיטות בדיקה

1. אורך מיוקאלי של מערכות אופטיות

אורך המוקד הוא אינדיקטור חשוב מאוד למערכת אופטית, למושג אורך המוקד, יש לנו פחות או יותר הבנה, אנו בודקים כאן.
אורך המוקד של מערכת אופטית, המוגדרת כמרחק מהמרכז האופטי של המערכת האופטית למוקד הקורה בעת אירוע האור המקביל, הוא מדד לריכוז או לסטייה של האור במערכת אופטית. אנו משתמשים בתרשים הבא כדי להמחיש מושג זה.

בדמות לעיל, הקורה המקבילה המקרית מהקצה השמאלי, לאחר שעברה במערכת האופטית, מתכנסת לתמונה מיקוד F ', קו ההרחבה ההפוך של הקרן המתכנס מצטלל עם קו ההרחבה המקביל של הקרן המקבילה המקבילה בנקודה, והמשטח שעובר נקודה זו בעניין הציר האחורי של הציר האחורי, במישור האחורי, במישור האחורי, במישור האחורי, במישור האחורי, בציור נקרא הנקודה העיקרית (או נקודת המרכז האופטית), המרחק בין הנקודה העיקרית למיקוד התמונה, זה מה שאנחנו בדרך כלל מכנים אורך המוקד, השם המלא הוא אורך המוקד האפקטיבי של התמונה.
ניתן לראות גם מהדמות כי המרחק מהמשטח האחרון של המערכת האופטית לנקודת המוקד F 'של התמונה נקרא אורך המוקד האחורי (BFL). בהתאמה, אם הקורה המקבילה מתרחשת מהצד הימני, ישנם גם מושגים של אורך מוקד יעיל ואורך המוקד הקדמי (FFL).

2. שיטות בדיקת אורך מוקד

בפועל, ישנן שיטות רבות בהן ניתן להשתמש כדי לבחון את אורך המוקד של מערכות אופטיות. בהתבסס על עקרונות שונים, ניתן לחלק את שיטות הבדיקה באורך המוקד לשלוש קטגוריות. הקטגוריה הראשונה מבוססת על מיקום מישור התמונה, הקטגוריה השנייה משתמשת בקשר בין הגדלה לאורך המוקד כדי להשיג את ערך אורך המוקד, והקטגוריה השלישית משתמשת בעקמומיות חזית הגל של קרן האור המתכנסת כדי להשיג את ערך אורך המוקד.
בחלק זה נציג את השיטות הנפוצות לבדיקת אורך המוקד של מערכות אופטיות: ：

2.1Cשיטת Ollimator

העיקרון של שימוש בקולימטור לבדיקת אורך המוקד של מערכת אופטית הוא כפי שמוצג בתרשים למטה:

באיור, דפוס הבדיקה ממוקם במוקד הקולימטור. גובה y של דפוס הבדיקה ואורך המוקד f_c'של הקולימטור ידועים. לאחר הקורה המקבילה שנפלטת על ידי הקולימטור מתכנסת על ידי המערכת האופטית שנבדקה ומצולמת במישור התמונה, ניתן לחשב את אורך המוקד של המערכת האופטית על בסיס גובה y 'של דפוס הבדיקה במישור התמונה. אורך המוקד של המערכת האופטית שנבדקה יכול להשתמש בנוסחה הבאה:

2.2 גאוסיתMאתוד
הדמות הסכמטית של השיטה הגאוסית לבדיקת אורך המוקד של מערכת אופטית מוצגת כמפורט להלן:

באיור, המטוסים העיקריים הקדמיים והאחוריים של המערכת האופטית הנבדקת מיוצגים כ- p ו- p 'בהתאמה, והמרחק בין שני המטוסים העיקריים הוא D_Pו בשיטה זו, הערך של D_Pנחשב ידוע, או שערכו קטן וניתן להתעלם ממנו. חפץ ומסך מקבל ממוקמים בקצוות שמאל וימין, והמרחק ביניהם נרשם כ- L, שם L צריך להיות גדול פי 4 מאורך המוקד של המערכת הנבדקת. ניתן למקם את המערכת הנבדקת בשתי עמדות, המסומן כמיקום 1 ומיקום 2 בהתאמה. ניתן לצלם בבירור את האובייקט משמאל על המסך המקבל. ניתן למדוד את המרחק בין שני המיקומים הללו (המסומנים כ- D). על פי מערכת היחסים המצומדת, אנו יכולים לקבל:

בשני עמדות אלה, מרחקי האובייקט נרשמים כ- S1 ו- S2 בהתאמה, ואז S2 - S1 = D. דרך נגזרת פורמולה, אנו יכולים לקבל את אורך המוקד של המערכת האופטית כמפורט להלן:

2.3L.אנסומטר
העדשה מתאימה מאוד לבדיקת מערכות אופטיות ארוכות באורך מוקד. הדמות הסכמטית שלה היא כדלקמן:

ראשית, העדשה הנבדקת אינה ממוקמת בנתיב האופטי. היעד שנצפה משמאל עובר דרך העדשה המתנשאת והופך לאור מקביל. האור המקביל מתכנס על ידי עדשה מתכנסת באורך מוקד של f₂ויוצר תמונה ברורה במישור תמונת ההתייחסות. לאחר כיול הנתיב האופטי, העדשה הנבדקת ממוקמת בנתיב האופטי, והמרחק בין העדשה הנבדקת והעדשה המתכנסת הוא f₂ו כתוצאה מכך, עקב פעולת העדשה הנבדקת, קרן האור תתמקד מחדש, ותגרום לשינוי במיקום מישור התמונה, וכתוצאה מכך תמונה ברורה במיקום מישור התמונה החדש בתרשים. המרחק בין מישור התמונה החדש לעדשה המתכנסת מסומן כ- x. בהתבסס על יחסי דימוי אובייקט, ניתן להסיק את אורך המוקד של העדשה הנבדקת כ:

בפועל, העדשה נעשה שימוש נרחב במדידת המוקד העליונה של עדשות מחזה, ובעלת היתרונות של פעולה פשוטה ודיוק אמין.

2.4 אבRאפרקטומטר

רפרקטומטר ABBE הוא שיטה נוספת לבדיקת אורך המוקד של מערכות אופטיות. הדמות הסכמטית שלה היא כדלקמן:

הניחו שני שליטים עם גבהים שונים בצד פני השטח של האובייקט של העדשה הנבדקת, כלומר לוחית סקלילית 1 ולוחית סקלדה 2. גובה לוחיות הסולם המתאימות הם y1 ו- y2. המרחק בין שתי לוחיות הסולם הוא E, והזווית בין השורה העליונה של השליט לציר האופטי היא U. משרעת המידה מצולמת על ידי העדשה שנבדקה באורך מוקד של f. מיקרוסקופ מותקן בקצה פני התמונה. על ידי הזזת מיקום המיקרוסקופ, נמצאות התמונות המובילות של שתי לוחיות המידה. בשלב זה, המרחק בין המיקרוסקופ לציר האופטי נקרא כ- y. על פי יחסי דימוי אובייקטים, אנו יכולים לקבל את אורך המוקד כ- ：

2.5 דטומטריה של Moireשִׁיטָה
שיטת Deflectometry Moiré תשתמש בשתי קבוצות של פסיקות רונצ'י בקורות אור מקבילות. פסיקת רונצ'י היא דפוס דמוי רשת של סרט כרום מתכת המופקד על מצע זכוכית, המשמש לרוב לבדיקת הביצועים של מערכות אופטיות. השיטה מנצלת את השינוי בשולי המיר שנוצרו על ידי שני הסורגים כדי לבדוק את אורך המוקד של המערכת האופטית. התרשים הסכמטי של העיקרון הוא כדלקמן ：

באיור שלמעלה, האובייקט שנצפה, לאחר שעבר דרך הקולימטור, הופך לקורה מקבילה. בנתיב האופטי, מבלי להוסיף תחילה את העדשה שנבדקה, הקורה המקבילה עוברת בשני סורגים עם זווית תזוזה של θ ומרווח סורג של D, ויוצרים קבוצה של שוליים מוריים במישור התמונה. לאחר מכן, העדשה שנבדקה ממוקמת בנתיב האופטי. האור הקולמי המקורי, לאחר שבירה על ידי העדשה, ייצר אורך מוקד מסוים. ניתן להשיג את רדיוס העקמומיות של קרן האור מהנוסחה הבאה ：

בדרך כלל העדשה הנבדקת ממוקמת קרוב מאוד לסורג הראשון, כך שערך ה- R בנוסחה לעיל תואם את אורך המוקד של העדשה. היתרון בשיטה זו הוא בכך שהיא יכולה לבדוק את אורך המוקד של מערכות אורך מוקד חיובי ושלילי.

2.6 אופטיFאיברAutocollimationMאתוד
העיקרון של השימוש בשיטת האוטוקולימציה של הסיבים האופטיים לבדיקת אורך המוקד של העדשה מוצג באיור שלהלן. הוא משתמש ב- Fiber Optics כדי לפלוט קרן שונה העוברת דרך העדשה שנבדקת ואז על מראה מטוס. שלושת הנתיבים האופטיים באיור מייצגים את תנאי הסיב האופטי בתוך המוקד, בתוך המוקד ומחוצה למוקד בהתאמה. על ידי העברת מיקום העדשה הנבדקת קדימה ואחורה, תוכלו למצוא את מיקום ראש הסיבים במוקד. בשלב זה, הקורה מועצמת בעצמה, ואחרי השתקפות במראה המטוס, מרבית האנרגיה תחזור למיקום ראש הסיב. השיטה פשוטה באופן עקרוני וקל ליישום.

3. הסכמה

אורך המוקד הוא פרמטר חשוב של מערכת אופטית. במאמר זה אנו מפרטים את הרעיון של אורך המוקד של המערכת האופטית ואת שיטות הבדיקה שלה. בשילוב עם התרשים הסכמטי, אנו מסבירים את ההגדרה של אורך המוקד, כולל המושגים של אורך מוקד בצד התמונה, אורך מוקד בצד האובייקט ואורך המוקד הקדמי-גב. בפועל, ישנן שיטות רבות לבדיקת אורך המוקד של מערכת אופטית. מאמר זה מציג את עקרונות הבדיקה של שיטת הקולימטור, שיטת גאוסית, שיטת מדידת אורך מוקד, שיטת מדידה באורך המוקד, שיטת הסטה של ​​Moiré ושיטת קולקולציה של סיבים אופטיים. אני מאמין שעל ידי קריאת מאמר זה תהיה לך הבנה טובה יותר של הפרמטרים באורך המוקד במערכות אופטיות.