1.光学システムのフォーカル長
焦点距離は光学システムの非常に重要な指標です。焦点距離の概念のために、私たちは多かれ少なかれ理解を持っています。ここでレビューします。
光システムの光学系の距離として定義される光学システムの焦点距離は、平行光入射時のビームの焦点までの距離として定義され、光学システムの光の濃度または発散の尺度です。次の図を使用して、この概念を説明します。
上記の図では、左端からの平行ビーム入射は、光学システムを通過した後、画像フォーカスf 'に収束し、収束光線の逆拡張ラインは、ポイントでのインシデント平行光線の対応する延長ラインと交差し、このポイントを通過し、光軸に対して垂直に垂直であると垂直な平面と呼ばれます。光学中心点）、メインポイントと画像フォーカスの間の距離、それは通常焦点距離と呼ばれるものであり、フルネームは画像の有効な焦点距離です。
図から、光学システムの最後の表面から画像の焦点f 'までの距離が背面焦点距離（BFL）と呼ばれることもわかります。それに対応して、平行ビームが右側から入射している場合、有効な焦点距離と前部焦点距離（FFL）の概念もあります。
2. 焦点距離テスト方法
実際には、光学システムの焦点距離をテストするために使用できる多くの方法があります。さまざまな原則に基づいて、焦点距離テスト方法は3つのカテゴリに分けることができます。最初のカテゴリは画像平面の位置に基づいており、2番目のカテゴリは倍率と焦点距離の関係を使用して焦点距離値を取得し、3番目のカテゴリは収束光ビームの波面曲率を使用して焦点長値を取得します。
このセクションでは、光学システムの焦点距離をテストするために一般的に使用される方法を紹介します。
2.1Cオリメーター法
コリメーターを使用して光学システムの焦点距離をテストする原則は、以下の図に示すように、次のようになります。
図では、テストパターンはコリメーターの焦点に配置されています。テストパターンの高さと焦点距離fc'コリメーターのことが知られています。コリメーターによって放出される平行ビームがテストされた光学システムによって収束され、画像面で画像化された後、光学システムの焦点距離は、画像平面上のテストパターンの高さy 'に基づいて計算できます。テストされた光学システムの焦点距離は、次の式を使用できます。
2.2ガウスMethod
光学システムの焦点距離をテストするためのガウス法の概略図を以下に示します。
図では、テスト中の光学システムの正面と背面の主要平面はそれぞれPおよびP 'として表され、2つの主要平面間の距離はDですP。この方法では、dの値P知られていると考えられているか、その価値は小さく、無視できます。オブジェクトと受信画面は左端と右端に配置され、それらの間の距離はLとして記録されます。ここで、Lはテスト中のシステムの焦点距離の4倍を超える必要があります。テスト中のシステムは、それぞれ位置1と位置2として示される2つの位置に配置できます。左側のオブジェクトは、受信画面で明確に画像化できます。これら2つの位置間の距離（dと表される）を測定できます。共役関係によると、私たちは取得できます：
これらの2つの位置では、オブジェクト距離はそれぞれS1とS2として記録され、次にS2 -S1 = Dとして記録されます。フォーミュラの導出により、光学システムの焦点距離を以下のように取得できます。
2.3lエルサメーター
レンズメーターは、長い焦点距離光学システムのテストに非常に適しています。その概略図は次のとおりです。
まず、テスト中のレンズは光学パスに配置されません。左側の観測されたターゲットは、コリメートレンズを通過し、平行光になります。平行光は、fの焦点距離を持つ収束レンズによって収束されます2参照画像平面に明確な画像を形成します。光学経路が較正された後、テスト中のレンズが光学経路に配置され、テスト中のレンズと収束レンズ間の距離はfです2。その結果、テスト中のレンズの作用により、ライトビームが再焦点を合わせ、画像プレーンの位置にシフトし、図の新しい画像平面の位置に明確な画像をもたらします。新しい画像平面と収束レンズの間の距離は、xとして示されます。オブジェクトイメージの関係に基づいて、テスト中のレンズの焦点距離は、次のように推測できます。
実際には、レンズメーターはスペクタクルレンズの最上位焦点測定で広く使用されており、単純な動作と信頼性の高い精度の利点があります。
2.4 AbbeReFractomer
ABBE屈折計は、光学システムの焦点距離をテストするもう1つの方法です。その概略図は次のとおりです。
テスト中のレンズのオブジェクト表面側に異なる高さの2つの定規、すなわちスケーレプレート1とスケーレプレート2を配置します。 2つのスケーレプレート間の距離はEであり、ルーラーのトップラインと光軸の間の角度はuです。スケーリングされたものは、Fの焦点距離を持つテストされたレンズによって画像化されます。画像表面端に顕微鏡が取り付けられています。顕微鏡の位置を移動することにより、2つのスケーレプレートの上部画像が見つかります。この時点で、顕微鏡と光軸の間の距離はyとして示されます。オブジェクトイメージの関係によれば、焦点距離を次のようにすることができます。
2.5 Moire Deflectometry方法
MoiréDeflectometryメソッドは、並列光ビームで2セットのRonchiの裁定を使用します。 Ronchiの支配は、光学システムの性能のテストに一般的に使用されるガラス基板に堆積した金属クロムフィルムのグリッドのようなパターンです。このメソッドは、2つの格子によって形成されたMoiréFringesの変化を利用して、光学システムの焦点距離をテストします。原則の概略図は次のとおりです。
上の図では、観測されたオブジェクトは、コリメーターを通過した後、平行ビームになります。光学経路では、最初にテストされたレンズを追加せずに、平行ビームはθの変位角とdの格子間隔で2つの格子を通過し、画像プレーンにモアレフリングのセットを形成します。次に、テストされたレンズが光学経路に配置されます。元のコリメートされた光は、レンズによる屈折後、特定の焦点距離を生成します。光ビームの曲率半径は、次の式から取得できます。
通常、テスト中のレンズは最初の格子に非常に近い場所に配置されるため、上記の式のR値はレンズの焦点距離に対応します。この方法の利点は、正と負の焦点距離システムの焦点距離をテストできることです。
2.6光学FイバーAUtoclimationMethod
光ファイバオートコリメーション法を使用してレンズの焦点距離をテストする原理を、下の図に示します。光ファイバーを使用して、テスト対象のレンズを通過してから飛行機の鏡に通過する分岐ビームを放出します。図の3つの光学パスは、焦点内、フォーカス内、焦点の外側の光ファイバーの条件をそれぞれ表しています。テスト中のレンズの位置を前後に移動することにより、焦点で繊維ヘッドの位置を見つけることができます。この時点で、ビームは自己整合しており、平面鏡に反射した後、ほとんどのエネルギーは繊維ヘッドの位置に戻ります。この方法は、原則として簡単で実装しやすいです。
3. conclusion
焦点距離は、光学システムの重要なパラメーターです。この記事では、光学システムの焦点距離とそのテスト方法の概念について詳しく説明します。概略図と組み合わせて、画像側の焦点距離、オブジェクト側の焦点距離、前後の焦点距離の概念を含む、焦点距離の定義を説明します。実際には、光学システムの焦点距離をテストするための多くの方法があります。この記事では、コリメーター法、ガウス法、焦点距離測定方法、ABBE焦点距離測定法、モアレの偏向法、光ファイバオートコリメーション法のテスト原理を紹介します。この記事を読むことで、光学システムの焦点距離パラメーターをよりよく理解できると思います。
投稿時間：09-2024年8月
