الطول البؤري لتعريف الأنظمة البصرية وطرق الاختبار

1. الطول المباشر للأنظمة البصرية

يعد الطول البؤري مؤشرًا مهمًا للغاية للنظام البصري ، لمفهوم الطول البؤري ، ونحن نراجع هنا بشكل أو بآخر.
يعد الطول البؤري للنظام البصري ، المعروف باسم المسافة من المركز البصري للنظام البصري إلى تركيز الحزمة عند حادث الضوء المتوازي ، مقياسًا لتركيز أو اختلاف الضوء في نظام بصري. نستخدم الرسم البياني التالي لتوضيح هذا المفهوم.

في الشكل أعلاه ، يتقارب حادثة الشعاع المتوازي من الطرف الأيسر ، بعد المرور عبر النظام البصري ، إلى تركيز الصورة f '، خط التمديد العكسي للأشعة المتقاربة يتقاطع مع خط التمديد المقابل من شعاع الموازية الحادث عند نقطة واحدة ، والأسطح التي تمرر هذه النقطة وتدعو إلى النقطة على النقطة الرئيسية (النقطة المحورية ". نقطة المركز البصري) ، والمسافة بين النقطة الرئيسية وتركيز الصورة ، وهو ما نسميه عادة الطول البؤري ، والاسم الكامل هو الطول البؤري الفعال للصورة.
يمكن أيضًا رؤية من الشكل أن المسافة من السطح الأخير للنظام البصري إلى النقطة المحورية F 'من الصورة تسمى الطول البؤري الخلفي (BFL). في المقابل ، إذا كان الحزمة المتوازية حادثة من الجانب الأيمن ، فهناك أيضًا مفاهيم ذات طول محوري فعال وطول بؤري الأمامي (FFL).

2. طرق اختبار الطول البؤري

في الممارسة العملية ، هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لاختبار الطول البؤري للأنظمة البصرية. بناءً على مبادئ مختلفة ، يمكن تقسيم طرق اختبار الطول البؤري إلى ثلاث فئات. تعتمد الفئة الأولى على موضع مستوى الصورة ، وتستخدم الفئة الثانية العلاقة بين التكبير والطول البؤري للحصول على قيمة الطول البؤري ، وتستخدم الفئة الثالثة انحناء واجهة الموجة لحزمة الضوء المتقاربة للحصول على قيمة الطول البؤري.
في هذا القسم ، سنقدم الطرق الشائعة الاستخدام لاختبار الطول البؤري للأنظمة البصرية: ：

2.1Cطريقة ollimator

مبدأ استخدام موازاة لاختبار الطول البؤري للنظام البصري كما هو موضح في الرسم البياني أدناه:

في الشكل ، يتم وضع نمط الاختبار عند تركيز الملتزم. ارتفاع y لنمط الاختبار والطول البؤري f_cمن الملتوية معروفة. بعد أن يتم تقارب الحزمة المتوازية المنبعثة من الملتوية بواسطة النظام البصري الذي تم اختباره وتم تصويره على مستوى الصورة ، يمكن حساب الطول البؤري للنظام البصري بناءً على ارتفاع نمط الاختبار على مستوى الصورة. يمكن أن يستخدم الطول البؤري للنظام البصري الذي تم اختباره الصيغة التالية:

2.2 غاوسيMethod
يظهر الشكل التخطيطي للطريقة الغوسية لاختبار الطول البؤري للنظام البصري على النحو التالي:

في الشكل ، يتم تمثيل الطائرات الرئيسية الأمامية والخلفية للنظام البصري قيد الاختبار على أنها P و P 'على التوالي ، والمسافة بين الطائرتين الرئيسيتين هي د_P. في هذه الطريقة ، قيمة د_Pيعتبر معروفًا ، أو أن قيمتها صغيرة ويمكن تجاهلها. يتم وضع كائن وشاشة استقبال في النهايات اليمنى واليسرى ، ويتم تسجيل المسافة بينهما كـ L ، حيث يجب أن تكون L أكبر من 4 أضعاف الطول البؤري للنظام قيد الاختبار. يمكن وضع النظام قيد الاختبار في وضعين ، يُشار إليه على أنه الموضع 1 والموقف 2 على التوالي. يمكن تصوير الكائن الموجود على اليسار بوضوح على شاشة الاستلام. يمكن قياس المسافة بين هذين الموقعين (المشار إليها باسم D). وفقًا لعلاقة الاقتران ، يمكننا الحصول على:

في هذين الموضعين ، يتم تسجيل مسافات الكائن على أنها S1 و S2 على التوالي ، ثم S2 - S1 = D. من خلال اشتقاق الصيغة ، يمكننا الحصول على الطول البؤري للنظام البصري على النحو التالي:

2.3لالمقياس
مقياس العدسة مناسب جدًا لاختبار الأنظمة البصرية الطويلة البؤرية. شخصية تخطيطي كما يلي:

أولاً ، لا يتم وضع العدسة قيد الاختبار في المسار البصري. يمر الهدف المرصود على اليسار عبر العدسة المتوازنة ويصبح ضوءًا متوازيًا. يتم تقارب الضوء الموازي بواسطة عدسة متقاربة بطول بؤري من F₂ويشكل صورة واضحة في مستوى الصورة المرجعية. بعد معايرة المسار البصري ، يتم وضع العدسة قيد الاختبار في المسار البصري ، والمسافة بين العدسة قيد الاختبار والعدسة المتقاربة هي f₂. ونتيجة لذلك ، نظرًا لعمل العدسة قيد الاختبار ، سيتم إعادة تركيز شعاع الضوء ، مما يؤدي إلى تحول في موضع مستوى الصورة ، مما يؤدي إلى صورة واضحة في موضع مستوى الصورة الجديدة في الرسم البياني. يشار إلى المسافة بين مستوى الصورة الجديدة والعدسة المتقاربة على أنها x. بناءً على علاقة صورة الكائن ، يمكن استنتاج الطول البؤري للعدسة قيد الاختبار على النحو التالي:

في الممارسة العملية ، تم استخدام مقياس العدسة على نطاق واسع في القياس الأعلى البؤري للعدسات المشهد ، ولديه مزايا التشغيل البسيط والدقة الموثوقة.

2.4 آبيREfractometer

مقياس الانكسار ABBE هو طريقة أخرى لاختبار الطول البؤري للأنظمة البصرية. شخصية تخطيطي كما يلي:

ضع اثنين من الحكامين على ارتفاعات مختلفة على جانب سطح الكائن من العدسة قيد الاختبار ، وهما اللوحة العسكرية 1 و Scaleplate 2. ارتفاع اللوحات المقابلة هي y1 و y2. المسافة بين اللاعبين الجانبيين هي E ، والزاوية بين الخط العلوي للحاكم والمحور البصري هي U. يتم تصوير العدسة من قبل العدسة التي تم اختبارها بطول بؤري من f. يتم تثبيت المجهر في نهاية سطح الصورة. عن طريق تحريك موضع المجهر ، تم العثور على الصور العليا للوحات القاعدية. في هذا الوقت ، يتم الإشارة إلى المسافة بين المجهر والمحور البصري كـ y. وفقًا لعلاقة صورة الكائن ، يمكننا الحصول على الطول البؤري كـ ：

2.5 MOIRE DEPLECTOMETYطريقة
ستستخدم طريقة Moiré Deflectometry مجموعتين من أحكام Ronchi في أشعة الضوء المتوازية. حكم Ronchi هو نمط يشبه الشبكة لفيلم الكروم المعدني المودعة على ركيزة زجاجية ، شائعة الاستخدام لاختبار أداء الأنظمة البصرية. تستخدم الطريقة التغير في هامش Moiré الذي شكلته شبكتي الشبكات لاختبار الطول البؤري للنظام البصري. الرسم التخطيطي للمبدأ هو كما يلي ：

في الشكل أعلاه ، يصبح الكائن المرصود ، بعد المرور عبر الملتزم ، شعاعًا متوازيًا. في المسار البصري ، دون إضافة العدسة التي تم اختبارها أولاً ، تمر الحزمة المتوازية عبر شبكية شبكية مع زاوية إزاحة من θ وتباعد صريف لـ D ، وتشكيل مجموعة من هامش Moiré على مستوى الصورة. ثم ، يتم وضع العدسة المختبرة في المسار البصري. سوف ينتج الضوء الأصلي الموازى ، بعد الانكسار بواسطة العدسة ، طولًا محوريًا معينًا. يمكن الحصول على نصف قطر الانحناء لحزمة الضوء من الصيغة التالية ：

عادةً ما يتم وضع العدسة قيد الاختبار بالقرب من الشبكة الأولى ، وبالتالي فإن قيمة R في الصيغة أعلاه تتوافق مع الطول البؤري للعدسة. ميزة هذه الطريقة هي أنه يمكن أن يختبر الطول البؤري لأنظمة الطول البؤري الموجب والسلبي.

2.6 بصريFأيبرAitocollimationMethod
يظهر مبدأ استخدام طريقة التخلف التلقائي الألياف الضوئية لاختبار الطول البؤري للعدسة في الشكل أدناه. يستخدم البصريات الألياف لإبعاد شعاع متباين يمر عبر العدسة التي يتم اختبارها ثم على مرآة طائرة. تمثل المسارات البصرية الثلاثة في الشكل شروط الألياف البصرية ضمن التركيز ، ضمن التركيز ، وخارج التركيز على التوالي. من خلال تحريك موضع العدسة قيد الاختبار ذهابًا وإيابًا ، يمكنك العثور على موضع رأس الألياف عند التركيز. في هذا الوقت ، تكون الشعاع مضللاً ذاتيًا ، وبعد انعكاس مرآة الطائرة ، ستعود معظم الطاقة إلى موضع رأس الألياف. الطريقة بسيطة من حيث المبدأ وسهلة التنفيذ.

3.clusion

البعد البؤري هو معلمة مهمة لنظام بصري. في هذه المقالة ، نقوم بالتفصيل مفهوم الطول البؤري للنظام البصري وطرق الاختبار. إلى جانب الرسم التخطيطي ، نوضح تعريف الطول البؤري ، بما في ذلك مفاهيم الطول البؤري من جانب الصورة ، وطول بؤري من جانب الكائن ، وطول بؤري من الأمام إلى الخلف. في الممارسة العملية ، هناك العديد من الطرق لاختبار الطول البؤري للنظام البصري. تقدم هذه المقالة مبادئ الاختبار لطريقة الموازات ، وطريقة غاوسية ، وطريقة قياس الطول البؤري ، وطريقة قياس طول البعد البؤري ، وطريقة انحراف Moiré ، وطريقة الألياف التلقائية الألياف الضوئية. أعتقد أنه من خلال قراءة هذا المقال ، سيكون لديك فهم أفضل لمعلمات الطول البؤري في الأنظمة البصرية.