Difino kaj Testmetodoj de Fokusa Distanco de Optikaj Sistemoj

1. Fokusa distanco de optikaj sistemoj

Fokusa distanco estas tre grava indikilo de optika sistemo, por la koncepto de fokusa distanco, ni pli-malpli komprenas, ni revizias ĉi tie.
La fokusa distanco de optika sistemo, difinita kiel la distanco de la optika centro de la optika sistemo ĝis la fokuso de la lumfasko kiam paralela lumo incidas, estas mezuro de la koncentriĝo aŭ diverĝo de lumo en optika sistemo. Ni uzas la jenan diagramon por ilustri ĉi tiun koncepton.

En la supra figuro, la paralela radio incidanta de la maldekstra fino, post trapaso de la optika sistemo, konverĝas al la bildfokuso F', la inversa plilongiga linio de la konverĝanta radio intersekcas kun la koresponda plilongiga linio de la incidanta paralela radio ĉe punkto, kaj la surfaco, kiu pasas ĉi tiun punkton kaj estas perpendikulara al la optika akso, nomiĝas la malantaŭa ĉefa ebeno, la malantaŭa ĉefa ebeno intersekcas kun la optika akso ĉe punkto P2, kiu nomiĝas la ĉefa punkto (aŭ la optika centra punkto), la distanco inter la ĉefa punkto kaj la bildfokuso, ĝi estas tio, kion ni kutime nomas la fokusa distanco, la plena nomo estas la efika fokusa distanco de la bildo.
Ankaŭ videblas el la figuro, ke la distanco de la lasta surfaco de la optika sistemo ĝis la fokusa punkto F' de la bildo nomiĝas la malantaŭa fokusa distanco (BFL). Sekve, se la paralela fasko estas incidanta de la dekstra flanko, ekzistas ankaŭ konceptoj de efika fokusa distanco kaj antaŭa fokusa distanco (FFL).

2. Metodoj por Testado de Fokusa Distanco

En praktiko, ekzistas multaj metodoj uzeblaj por testi la fokusan distancon de optikaj sistemoj. Surbaze de malsamaj principoj, la metodoj por testi la fokusan distancon povas esti dividitaj en tri kategoriojn. La unua kategorio baziĝas sur la pozicio de la bildebeno, la dua kategorio uzas la rilaton inter pligrandigo kaj fokusa distanco por akiri la valoron de la fokusa distanco, kaj la tria kategorio uzas la ondofrontan kurbecon de la konverĝanta lumfasko por akiri la valoron de la fokusa distanco.
En ĉi tiu sekcio, ni prezentos la ofte uzatajn metodojn por testi la fokusan distancon de optikaj sistemoj:：

2.1Colimatora Metodo

La principo de uzado de kolimatoro por testi la fokusan distancon de optika sistemo estas kiel montrite en la suba diagramo:

En la figuro, la testbildo estas lokita ĉe la fokuso de la kolimatoro. La alto y de la testbildo kaj la fokusa distanco f_c' de la kolimatoro estas konataj. Post kiam la paralela fasko elsendita de la kolimatoro konverĝas per la testita optika sistemo kaj bildiĝas sur la bildebeno, la fokusa distanco de la optika sistemo povas esti kalkulita surbaze de la alto y' de la testbildo sur la bildebeno. La fokusa distanco de la testita optika sistemo povas esti uzata per la sekva formulo:

2.2 GaŭsaMmetodo
La skema figuro de la gaŭsa metodo por testi la fokusan distancon de optika sistemo estas montrita jene:

En la figuro, la antaŭa kaj malantaŭa ĉefaj ebenoj de la testata optika sistemo estas reprezentitaj kiel P kaj P' respektive, kaj la distanco inter la du ĉefaj ebenoj estas d_PEn ĉi tiu metodo, la valoro de d_Pestas konsiderata konata, aŭ ĝia valoro estas malgranda kaj povas esti ignorata. Objekto kaj ricevanta ekrano estas metitaj ĉe la maldekstra kaj dekstra finoj, kaj la distanco inter ili estas registrita kiel L, kie L devas esti pli granda ol 4-obla la fokusa distanco de la testata sistemo. La testata sistemo povas esti metita en du poziciojn, nomatajn respektive pozicio 1 kaj pozicio 2. La objekto maldekstre povas esti klare bildigita sur la ricevanta ekrano. La distanco inter ĉi tiuj du lokoj (nomata D) povas esti mezurata. Laŭ la konjugita rilato, ni povas ricevi:

Ĉe tiuj du pozicioj, la distancoj inter la objektoj estas registritaj kiel s1 kaj s2 respektive, tiam s2 - s1 = D. Per formula derivado, ni povas akiri la fokusan distancon de la optika sistemo jene:

2.3Lensometro
La lensometro estas tre taŭga por testi optikajn sistemojn kun longa fokusa distanco. Ĝia skemo estas jena:

Unue, la testata lenso ne estas lokita en la optika vojo. La observita celo maldekstre trapasas la kolimatan lenson kaj fariĝas paralela lumo. La paralela lumo estas konverĝita per konverĝa lenso kun fokusa distanco de f.₂kaj formas klaran bildon ĉe la referenca bildebeno. Post kiam la optika vojo estas kalibrita, la testata lenso estas metita en la optikan vojon, kaj la distanco inter la testata lenso kaj la konverĝa lenso estas f₂Rezulte, pro la ago de la testata lenso, la lumfasko refokusiĝos, kaŭzante ŝanĝon en la pozicio de la bildebeno, rezultante en klara bildo ĉe la pozicio de la nova bildebeno en la diagramo. La distanco inter la nova bildebeno kaj la konverĝa lenso estas nomata x. Surbaze de la objekto-bilda rilato, la fokusa distanco de la testata lenso povas esti deduktita kiel:

En praktiko, la lensometro estas vaste uzata en la plej alta fokusa mezurado de okulvitraj lensoj, kaj havas la avantaĝojn de simpla operacio kaj fidinda precizeco.

2.4 AbatoRefraktometro

La Abbe-refraktometro estas alia metodo por testi la fokusan distancon de optikaj sistemoj. Ĝia skemo estas jena:

Metu du regilojn kun malsamaj altoj ĉe la flanko de la objektosurfaco de la testata lenso, nome skalplaton 1 kaj skalplaton 2. La altoj de la respondaj skalplatoj estas y1 kaj y2. La distanco inter la du skalplatoj estas e, kaj la angulo inter la supra linio de la regilo kaj la optika akso estas u. La skalplato estas bildigita per la testata lenso kun fokusa distanco de f. Mikroskopo estas instalita ĉe la fino de la bildsurfaco. Movante la pozicion de la mikroskopo, la supraj bildoj de la du skalplatoj estas trovitaj. Tiam, la distanco inter la mikroskopo kaj la optika akso estas indikita kiel y. Laŭ la rilato inter la objekto kaj la bildo, ni povas akiri la fokusan distancon kiel:

2.5 Moire-DeflektometrioMetodo
La metodo de Moiré-deflektometrio uzas du arojn de Ronchi-reguloj en paralelaj lumfaskoj. Ronchi-regulo estas krad-simila padrono de metala kroma filmo deponita sur vitra substrato, ofte uzata por testi la funkciadon de optikaj sistemoj. La metodo utiligas la ŝanĝon en Moiré-franĝoj formitaj de la du kradoj por testi la fokusan distancon de la optika sistemo. La skemo de la principo estas jena:

En la supra figuro, la observita objekto, post trapaso tra la kolimatoro, fariĝas paralela fasko. En la optika vojo, sen unue aldoni la testitan lenson, la paralela fasko trapasas du kradojn kun delokiĝangulo de θ kaj krada interspaco de d, formante aron de Moiré-franĝoj sur la bildebeno. Poste, la testita lenso estas metita en la optikan vojon. La originala kolimatita lumo, post refrakto fare de la lenso, produktos certan fokusan distancon. La kurbeca radiuso de la lumfasko povas esti akirita per la jena formulo:

Kutime la testata lenso estas lokita tre proksime al la unua krado, do la R-valoro en la supra formulo respondas al la fokusa distanco de la lenso. La avantaĝo de ĉi tiu metodo estas, ke ĝi povas testi la fokusan distancon de sistemoj kun pozitiva kaj negativa fokusa distanco.

2.6 OptikaFiberoAaŭtokolimadoMmetodo
La principo de uzado de la optika fibra aŭtokolimata metodo por testi la fokusan distancon de la lenso estas montrita en la suba figuro. Ĝi uzas fibro-optikojn por elsendi diverĝan faskon, kiu trapasas la testatan lenson kaj poste iras sur ebenan spegulon. La tri optikaj vojoj en la figuro reprezentas la kondiĉojn de la optika fibro ene de la fokuso, ene de la fokuso kaj ekster la fokuso respektive. Movante la pozicion de la testata lenso tien kaj reen, vi povas trovi la pozicion de la fibra kapo ĉe la fokuso. Tiam, la fasko estas memkolimata, kaj post reflekto fare de la ebena spegulo, plejparto de la energio revenos al la pozicio de la fibra kapo. La metodo estas principe simpla kaj facile efektivigebla.

3. Konkludo

Fokusa distanco estas grava parametro de optika sistemo. En ĉi tiu artikolo, ni detaligas la koncepton de fokusa distanco de optika sistemo kaj ĝiajn testajn metodojn. Kombinite kun la skema diagramo, ni klarigas la difinon de fokusa distanco, inkluzive de la konceptoj de bildflanka fokusa distanco, objektflanka fokusa distanco, kaj front-malantaŭa fokusa distanco. En praktiko, ekzistas multaj metodoj por testi la fokusan distancon de optika sistemo. Ĉi tiu artikolo prezentas la testajn principojn de la kolimatora metodo, la Gaŭsa metodo, la fokusa distanco mezurmetodo, la Abbe-fokusa distanco mezurmetodo, la Moiré-deklina metodo, kaj la optikfibra aŭtokolimatada metodo. Mi kredas, ke legante ĉi tiun artikolon, vi havos pli bonan komprenon pri la fokusdistancaj parametroj en optikaj sistemoj.