ความยาวโฟกัสของการกำหนดระบบออปติคัลและวิธีการทดสอบ

1. ความยาวของระบบออพติคอล

ความยาวโฟกัสเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญมากของระบบออปติคัลสำหรับแนวคิดของความยาวโฟกัสเรามีความเข้าใจมากหรือน้อยเราตรวจสอบที่นี่
ความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลซึ่งกำหนดเป็นระยะทางจากศูนย์แสงของระบบออปติคัลไปยังจุดโฟกัสของลำแสงเมื่อเหตุการณ์แสงแบบขนานคือการวัดความเข้มข้นหรือความแตกต่างของแสงในระบบออพติคอล เราใช้ไดอะแกรมต่อไปนี้เพื่อแสดงแนวคิดนี้

ในรูปด้านบนเหตุการณ์ลำแสงขนานจากปลายด้านซ้ายหลังจากผ่านระบบออปติคัลมาบรรจบกันที่โฟกัสของภาพ F 'เส้นขยายย้อนกลับของรังสีคอนเวอร์เจีย P2 ซึ่งเรียกว่าจุดหลัก (หรือจุดกึ่งกลางทางแสง) ระยะห่างระหว่างจุดหลักและโฟกัสภาพมันเป็นสิ่งที่เรามักจะเรียกความยาวโฟกัสชื่อเต็มคือความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพของภาพ
นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้จากรูปที่ระยะห่างจากพื้นผิวสุดท้ายของระบบออปติคัลไปยังจุดโฟกัส f 'ของภาพเรียกว่าความยาวโฟกัสด้านหลัง (BFL) ตามลําดับถ้าลำแสงขนานเกิดขึ้นจากทางด้านขวาจะมีแนวคิดของความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพและความยาวโฟกัสด้านหน้า (FFL)

2. วิธีการทดสอบความยาวโฟกัส

ในทางปฏิบัติมีวิธีการมากมายที่สามารถใช้ในการทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออพติคอล ตามหลักการที่แตกต่างกันวิธีการทดสอบความยาวโฟกัสสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท หมวดหมู่แรกขึ้นอยู่กับตำแหน่งของระนาบภาพหมวดหมู่ที่สองใช้ความสัมพันธ์ระหว่างการขยายและความยาวโฟกัสเพื่อให้ได้ค่าความยาวโฟกัสและหมวดหมู่ที่สามใช้ความโค้งของคลื่นของลำแสงการบรรจบกันเพื่อให้ได้ค่าความยาวโฟกัส
ในส่วนนี้เราจะแนะนำวิธีการที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออพติคอล:：

2.1Cวิธี ollimator

หลักการของการใช้ collimator เพื่อทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง:

ในรูปรูปแบบการทดสอบจะถูกวางไว้ที่โฟกัสของ collimator ความสูง y ของรูปแบบการทดสอบและความยาวโฟกัส f_c'ของ collimator เป็นที่รู้จัก หลังจากลำแสงขนานที่ปล่อยออกมาโดย collimator จะถูกบรรจบกันโดยระบบออปติคัลที่ทดสอบและถ่ายภาพบนระนาบภาพความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลสามารถคำนวณได้ตามความสูง y 'ของรูปแบบการทดสอบบนระนาบภาพ ความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลทดสอบสามารถใช้สูตรต่อไปนี้:

2.2 GaussianMethod
รูปแบบแผนผังของวิธีการแบบเกาส์สำหรับการทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลแสดงดังต่อไปนี้:

ในรูปเครื่องบินด้านหน้าและด้านหลังของระบบออปติคัลภายใต้การทดสอบจะแสดงเป็น P และ P 'ตามลำดับและระยะห่างระหว่างระนาบหลักทั้งสองคือ D_P- ในวิธีนี้ค่าของ D_Pถือว่าเป็นที่รู้จักหรือค่าของมันมีขนาดเล็กและสามารถละเว้นได้ วัตถุและหน้าจอที่ได้รับจะถูกวางไว้ที่ปลายซ้ายและขวาและระยะห่างระหว่างพวกเขาจะถูกบันทึกเป็น L โดยที่ L จำเป็นต้องมีความยาวโฟกัสมากกว่า 4 เท่าของระบบภายใต้การทดสอบ ระบบภายใต้การทดสอบสามารถวางในสองตำแหน่งซึ่งแสดงเป็นตำแหน่งที่ 1 และตำแหน่ง 2 ตามลำดับ วัตถุทางด้านซ้ายสามารถถ่ายภาพได้อย่างชัดเจนบนหน้าจอที่ได้รับ ระยะห่างระหว่างสองสถานที่ (แสดงเป็น d) สามารถวัดได้ ตามความสัมพันธ์ของคอนจูเกตเราจะได้รับ:

ที่ตำแหน่งทั้งสองนี้ระยะทางของวัตถุจะถูกบันทึกเป็น S1 และ S2 ตามลำดับจากนั้น S2 - S1 = D ผ่านการหาสูตรเราจะได้รับความยาวโฟกัสของระบบออพติคอลดังด้านล่าง:

2.3lเครื่องวัดภาพ
lensometer เหมาะมากสำหรับการทดสอบระบบออปติคัลความยาวโฟกัสยาว แผนผังของมันมีดังนี้:

ก่อนอื่นเลนส์ภายใต้การทดสอบจะไม่ถูกวางไว้ในเส้นทางออปติคัล เป้าหมายที่สังเกตได้ทางด้านซ้ายผ่านเลนส์ collimating และกลายเป็นแสงคู่ขนาน แสงคู่ขนานจะมาบรรจบกันโดยเลนส์คอนเวอร์เจนด้วยความยาวโฟกัสของ F₂และสร้างภาพที่ชัดเจนที่ระนาบภาพอ้างอิง หลังจากการปรับเทียบเส้นทางแสงเลนส์ภายใต้การทดสอบจะถูกวางไว้ในเส้นทางออปติคัลและระยะห่างระหว่างเลนส์ภายใต้การทดสอบและเลนส์ที่มาบรรจบกันคือ F₂- เป็นผลให้เนื่องจากการกระทำของเลนส์ภายใต้การทดสอบลำแสงแสงจะถูกกำหนดไว้ทำให้การเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของระนาบภาพส่งผลให้ภาพที่ชัดเจนที่ตำแหน่งของระนาบภาพใหม่ในแผนภาพ ระยะห่างระหว่างระนาบภาพใหม่และเลนส์ที่มาบรรจบกันนั้นแสดงเป็น x ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของภาพ-ภาพความยาวโฟกัสของเลนส์ภายใต้การทดสอบสามารถอนุมานได้ว่า:

ในทางปฏิบัติ lensometer ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดโฟกัสสูงสุดของเลนส์ปรากฏการณ์และมีข้อดีของการทำงานที่ง่ายและความแม่นยำที่เชื่อถือได้

2.4 AcbeRเครื่องวัดแสง

Abbe refractometer เป็นอีกวิธีหนึ่งในการทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออพติคอล แผนผังของมันมีดังนี้:

วางผู้ปกครองสองคนที่มีความสูงที่แตกต่างกันที่ด้านพื้นผิววัตถุของเลนส์ภายใต้การทดสอบคือสเกล 1 และสเกลเพลท 2. ความสูงของสเกลที่สอดคล้องกันคือ Y1 และ Y2 ระยะห่างระหว่างสองสเกลคือ E และมุมระหว่างเส้นยอดของไม้บรรทัดและแกนออปติคัลคือ U เครื่องชั่งถูกถ่ายโดยเลนส์ที่ทดสอบด้วยความยาวโฟกัสของ F มีการติดตั้งกล้องจุลทรรศน์ที่ปลายพื้นผิวภาพ โดยการเคลื่อนย้ายตำแหน่งของกล้องจุลทรรศน์จะพบภาพด้านบนของสองสเกล ในเวลานี้ระยะห่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์และแกนออปติคัลจะแสดงเป็น Y ตามความสัมพันธ์ของภาพ-ภาพเราสามารถได้รับความยาวโฟกัสเป็น：

2.5 moire deflectometryวิธี
วิธีการ deflectometry Moiréจะใช้คำวินิจฉัยของ Ronchi สองชุดในคานแสงคู่ขนาน การพิจารณาคดีของ Ronchi เป็นรูปแบบกริดของฟิล์มโลหะโครเมียมที่วางอยู่บนพื้นผิวแก้วซึ่งใช้กันทั่วไปสำหรับการทดสอบประสิทธิภาพของระบบออพติคอล วิธีการใช้การเปลี่ยนแปลงของขอบmoiréที่เกิดขึ้นจากสองข้อ จำกัด เพื่อทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออปติคัล แผนผังของหลักการมีดังนี้：

ในรูปด้านบนวัตถุที่สังเกตได้หลังจากผ่าน collimator จะกลายเป็นลำแสงขนาน ในเส้นทางออปติคัลโดยไม่ต้องเพิ่มเลนส์ที่ผ่านการทดสอบก่อนลำแสงขนานจะผ่านสองกตเวทีด้วยมุมการกระจัดของθและระยะห่างจากตะแกรงของ D สร้างชุดของขอบmoiréบนระนาบภาพ จากนั้นเลนส์ที่ทดสอบจะถูกวางไว้ในเส้นทางออปติคัล แสง collimated ดั้งเดิมหลังจากการหักเหของเลนส์จะสร้างความยาวโฟกัสที่แน่นอน รัศมีความโค้งของลำแสงแสงสามารถรับได้จากสูตรต่อไปนี้： ต่อไปนี้：

โดยปกติแล้วเลนส์ที่อยู่ภายใต้การทดสอบจะอยู่ใกล้กับตะแกรงแรกดังนั้นค่า R ในสูตรข้างต้นจะสอดคล้องกับความยาวโฟกัสของเลนส์ ข้อได้เปรียบของวิธีนี้คือสามารถทดสอบความยาวโฟกัสของระบบความยาวโฟกัสบวกและเชิงลบ

2.6 ออปติคอลFไอเบอร์AutocollimationMethod
หลักการของการใช้วิธีการปรับเปลี่ยนเส้นใยออพติคอลเพื่อทดสอบความยาวโฟกัสของเลนส์จะแสดงในรูปด้านล่าง มันใช้ไฟเบอร์ออปติกเพื่อปล่อยลำแสงที่แตกต่างซึ่งผ่านเลนส์ที่ถูกทดสอบแล้วลงบนกระจกระนาบ เส้นทางออปติคัลทั้งสามในรูปแสดงถึงเงื่อนไขของใยแก้วนำแสงภายในโฟกัสภายในโฟกัสและภายนอกโฟกัสตามลำดับ โดยการย้ายตำแหน่งของเลนส์ภายใต้การทดสอบไปมาคุณสามารถค้นหาตำแหน่งของหัวไฟเบอร์ที่โฟกัส ในเวลานี้ลำแสงจะถูกปกคลุมตัวเองและหลังจากสะท้อนโดยกระจกระนาบพลังงานส่วนใหญ่จะกลับไปที่ตำแหน่งของหัวไฟเบอร์ วิธีการนี้ง่ายในหลักการและใช้งานง่าย

3. การสรุป

ความยาวโฟกัสเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของระบบออปติคัล ในบทความนี้เราให้รายละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดของความยาวโฟกัสของระบบออปติคัลและวิธีการทดสอบ เมื่อรวมกับแผนผังไดอะแกรมเราอธิบายคำจำกัดความของความยาวโฟกัสรวมถึงแนวคิดของความยาวโฟกัสด้านภาพความยาวโฟกัสด้านวัตถุและความยาวโฟกัสจากด้านหน้าถึงด้านหน้า ในทางปฏิบัติมีหลายวิธีในการทดสอบความยาวโฟกัสของระบบออปติคัล บทความนี้แนะนำหลักการทดสอบของวิธี collimator, วิธีการแบบเกาส์, วิธีการวัดความยาวโฟกัส, วิธีการวัดความยาวโฟกัส Abbe, วิธีการโก่งตัวMoiréและวิธีการปรับเปลี่ยนเส้นใยออพติคอล ฉันเชื่อว่าโดยการอ่านบทความนี้คุณจะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับพารามิเตอร์ความยาวโฟกัสในระบบออพติคอล