Optikai elemek. Optikai prizmák. Tükrök Optikai lencsék. Síkpárhuzamos lemezek Optikai ékek Száloptikák

Átírás

1 Optikai prizmák Totálreflexiós prizmák Tükrözött prizmák Színbontó prizmák Prizma rendszerek Tükrök Optikai lencsék Egytagú lencsék Lencserendszerek Síkpárhuzamos lemezek Optikai ékek Száloptikák Optikai elemek

2 45 fokos prizma alkalmazása

3 Teljes képfordítás Porró prizmarendszerekkel

4

5 A penta-prizma

6

7 A Dowe-prizma

8

9 A sarok-prizma

10

11 Az optikai prizmák alkalmazásának szabályai Merőleges be- és kilépést biztosítsunk A prizmán párhuzamos nyalábok (síkhullámfrontok) haladjanak át A totálreflexió biztosítása érdekében a totálreflexiós felületeket tartsuk szabadon és tisztán Ha a határszöghöz közel vagyunk (vagy átléptük), a felületet tükrözni kell Páros számú tükrözés - kisebb elfordulásra érzéketlen rendszer / páratlan számú tükrözés - a szögelfordulásra fokozottan érzékeny rendszer

12 Optikai elemek foglalása

13 Prizma foglalások

14 Dowe-prizma foglalása

15 Síküveg-lapok foglalása

16 Peremezési lehetőségek

17 Tükrök foglalása

18 Lencse foglalások

19

20 Kisméretű lencsék foglalása

21 Kisméretű lencsék foglalása

22 Nagyméretű lencsék foglalása

23 Lencserendszer foglalása

24 Lencserendszer foglalása

25 DAWN kamera

26 DAWN objektív

27 Optikai elemek foglalásának alapelvei Az üvegből vagy kristályból készült, sérülékeny optikai elemeket mindig foglalatban szereljük be a műszerekbe A foglalat mind a 6 szabadságfok irányában rögzítse az elemet A befeszülés elkerülésére a megfogás egyik oldalon fix, a szemközti oldalon rugalmas legyen (papírlap, parafa, teflon, vagy rugó alkalmazása) A nagyobb elemeket három ponton, a kisebbeket élen vagy gyűrűn támasszuk meg A sarkokat hagyjuk szabadon A foglalat hőtágulási együtthatója legyen közel azonos a befoglalt elemével

28 Egyszerű optikai alaprendszerek Az egyszerű lencse Akromátok Ragasztott Légréses Kéttagú optikai rendszerek Tele Petzvál Retrofókusz Egyszerű lencsék alkalmazása Energia gyűjtés, továbbítás Megvilágító rendszerek Igénytelen leképezések Nagyítók Szemüvegek Aszférikus optikai elemek Fresnel lencsék Diffrakciós optikai elemek Gradiens indexű elemek

29 Egyszerű lencsék képalkotási hibái 1.

30 Akromátok Színhibára korrigált két tagú optikai elemek Akromatikus objektív Barlow lencse A longitudinális színhiba mellett a nyíláshiba is korrigálható Ragasztott vagy légréses kivitel Akromatizálási formulák Abbe-szám, törésmutató Alkalmazási területek Kis tárgyszögű leképezések Távcső objektívek Képfordítás Kollimátorok Kollektorok Rövid fókuszú kamerák Lézer nyalábtágítók

31 Kéttagú vékonyrendszer akromatizálása f f 1 f 2 LchC f f f f 1 f 1 2 f 2 f1 1

32 Háromtagú optikai rendszerek Elegendő szabadságfok a főbb aberrációk korrigálásához Nyíláshiba Kóma Képgörbűlet-asztigmatizmus Torzítás Színhibák Önmagában viszonylag ritkán használják Több összetett rendszer alapját képezi Tripletek

33 Összetett optikai rendszerek Leképező rendszerek, objektívek Vizuális Fotografikus Képfordítók Okulárok Átvetítő rendszerek, kondenzorok Prizmák tükrök Távcsövek, nyalábtágítók Mikroszkópok Katadioptrikus rendszerek Szkennerek, infra optikai eszközök

34 Arányos szorzási tulajdonság A rádiuszok, távolságok konstanssal való szorzása Arányosan változik: A fókusztávolság Kép és tárgytávolság A kép és tárgy méret Szerkezeti hossz Geometriai optikai képhibák Az optikai úthossz különbségek A spot diagram és az MTF Nem változik A nagyítás A kép és tárgyszög A fényerő (NA) Az elméleti határfelbontás (Airy korong) Változik A rendszer tényleges felbontása

35 Szimmetria tulajdonságok -1 nagyítású, a rekeszre szimmetrikus rendszerek Kóma torzítás és színnagyítás mentesek Korrigálandó a nyíláshiba, az asztigmatizmus, a képgörbület, és a long. színhiba Aszimmetrikus esetben is használható Field pos.: 1 2

36 Teleszkópikus rendszerek Távcsövek (vizuális optika) Szubjektív képmegítélés (a szem hibái és akkomodáció) Színhiba korrekció A kép közepe fontosabb Illeszteni kell a szem optikájához (pupilla távolság) Többnyire diffrakció korlátosak Lézer nyalábtágítók Nincs színhiba korrekció Kisebb képmező Nincs pupilla távolság Mindig diffrakció korlátos rendszer Rendívül alacsony hullámfront torzítás (l/4-l/20) Afokális rendszerek Végtelenre korrigáltak Funkciójuk: Szögnagyítás Irányzás, mérés (szállemez) Alkotórészei Objektív Képfordító Okulár Aberrációk a teljes rendszerben Egyszerű teleszkópikus rendszerek Galilei távcső Kepler távcső

37

38 Galilei vagy földi távcső Pozitív fókuszú objektív, negatív fókuszú okulár Egyenes állású kép Szerkezeti hossz: L=f 1 +f 2 Nagyítás: N=f 1 /f 2 Vizuálisan vignettálás Kisnagyítású, színházi látcső Lézer nyalábtágítók Nyíláshiba korrekció

39 Kepler vagy csillagászati távcső Pozitív fókuszú objektív, pozitív fókuszú okulár Fordított állású kép Képfordító Szerkezeti hossz: L=f 1 +f 2 N=f 1 /f 2 = c2 / c1 =D p1 /D p2 A belépő pupilla az objektív D p1 Kilépő pupilla illesztés Átmérő (fényhasznosítás) Pupillatávolság d p (betekintés) Lézer nyalábtágítók Térszűrés D p1 d p D p2

40 Távcsőobjektívek Kis látószög, hosszú fókusz, diffrakció korlátos kép Többnyire egyszerű akromát Másodlagos spektrum Szferokromatizmus 3 tagú rendszerek Apochromat 3 szín Szuperakromát Geodéziai távcsövek Nagy felbontás Kis méret Fókuszálás

41 Csillagászati távcsövek Hosszú fókusz (nagy nagyítás) Nagy átmérő (fénygyüjtőképesség) Parallaktikus felfogás Optikai hibák Geo. Képhibák (aszférikus felületek) Termikus deformációk Mechanikus deformációk Légköri hatások Primer fókusz Newton távcső

42 Tükrös optikai rendszerek Cassegrain távcső Parabola főtükör Hiperbola segédtükör Fókusznyújtás Gregory távcső Parabola főtükör Ellipszoid segédtükör Képfordítás

43 Katadioptrikus rendszerek Az objektív törő és visszaverő elemeket is tartalmaz Makszutov távcső Szférikus Korrigált nyíláshiba Schmidt kamera felületek

44 Csillagászati távcsövek

45

46

47 Képfordítás, szállemezek Lencsés képfordítók Vignettálás Szélső sugarak aberrációi Szerkezeti hossz Prizmás képfordítás Porró prizmák Tetőél prizmák Abbe-König Szállemezek Irányzás, mérés Elhelyezés valós képhelyen Mezőrekesz Gyártástechnológia Maratás Karcolás Fotó eljárás Megvilágítás Objektív Képfordító Okulár Belépő pupilla Kilépő pupilla

48 Okulárok Tulajdonságok Rövid fókusz (4-40mm) Nagy látószög (40-90 ) Kis apertúra A rendszeren kívüli kilépő pupilla Kóma, torzítás színnagyítás, képgörbület Vizuális eszköz Torzítás 10% is lehet A képminőség középen jobb Általános felépítés Mezőlencse Szemlencse Fordított ábrázolás d p

49 Huygens okulár Két sík-domború lencse Közbenső kép a lencsék között Látómező Ramsden okulár Két sík-domború lencse Közbenső kép az első lencsén Látómező Kellner okulár A szemlencse, vagy mindkét tag akromát Korrigált színhibák Orthoszkópikus okulár Színhiba kompenzáció Nagy látószög (60 ) Plössl okulár; Nagler okulár Okulár típusok

50 Nagler okulár

51 Optikai elemek alkalmazása

52 A síkpárhuzamos lemez megdöntésével eltolódnak a rajta áthaladó nyalábok. Optikai mikrométerként alkalmazható.

53 A penta-tetőél prizmát fényképezőgépek képkeresőjében alkalmazzák Egyenes állású képet biztosít.

54 Az optikai ék az optikai tengelyre merőleges irányba tolja el a sugármenetet. Optikai mikrométerként alkalmazzák.

55 A lupe (okulár, képnagyító) A lupe a legegyszerűbb optikai rendszer; egyik eleme maga az emberi szem. A lupe minden vizuális alkalmazású optikai műszerben megtalálható. A lupe látószög nagyító eszköz.

56 A lupe optikai működési elve A lupe a közeli (fókusztávolságán belüli) tárgyról egyenes állású, virtuális, nagyított képet alkot. Ez a kép távolabb keletkezik a szemtől, mint ahol a tárgy van.

57 Elterjedt okulár típusok

58 Az objektívek Az objektívek képalkotó (leképező) optikai elemek. Kialakításuk változatos. Csoportosítás: Egytagú / többtagú Lencsés / tükrös Alaklmazás szerint: Fényképészeti objektívek Távcső objektívek Mikroszkóp objektívek Vetítő objektívek

59 A fókusztávolság, f [mm] A fényerő, D/f A képmező nagysága, K [mm] A látószög, a [ O ] A feloldás, [ vp/mm ] A képalkotási hibák Torzítás Színhibák Stb. Az átviteli függvény A korrigáltság Az objektívek jellemző adatai

60 Zeiss gyártmányú mikro-chip levilágító-objektív sugármenete és foglalt képe

61 Nagy látószögű légi felvevő objektív

62 CCD kamera objektívje előtét-blendével

63 Optikai vizsgálatok

64 A kollimátorok alapelve

65 Fresnel-lencse

66 Mikro-lencse raszter

67 Folyamatosan változó törésmutatójú optikai szál lencse-hatása (GRIN-lencse)

68 Aszférikus (parabolikus) tükörfelület

69 Tórikus felület

70 A libellák felépítése

71 Szelencés libella működési elve és beszabályozása

72 Távcsöves műszerek

73 A katetométer Folyadék oszlop magasságának, illetve távoli tárgyak függőleges irányú mérésére alkalmazzák. Leolvasás: 0.1 mm Távcső: 8x nagyítás F 1, F 2 talpcsavarok D dobozlibella R csöveslibella M magassági skála E csúszka F a távcső élesre állító csavarja S 1, S 2 kengyel A kötőcsavar (az oszlopot rögzíti) B ellenrúgós paránycsavar az oszlop forgatásához Sp tükör

74 A futás- és irányvizsgáló műszer Távcső és kollimátor a tengelyszögének mérése illetve a távcső és a kollimátor párhuzamos tengelybe állítása A kollimátor hátsó szálkeresztjére célozunk; az a szög mérhető illetve 0-vá tehető

75 A futás- és irányvizsgáló műszer Balra: Jobbra: Távcső Kollimátor Mindkét távcső tűrésezett, illesztett tengelypalásttal

76 Libellás szintezőműszer elvi felépítés (Fialovszky: Geodéziai műszerek) Fő részei: 1. Műszertalp 2. Állótengely 3. Műszerfelsőrész (alhidade) Részletesen: L sz szintező libella La állótengely libella Ia a távcső irányvonala V-V állótengely H fekvőtengely Szv a szálkereszt állószála Szb szálkereszt fekvőszála ϑ szintező csavar

77 A teodolit elvi felépítése Fő részei: Műszertalp Állótengely Fekvőtengely Horizontális tengely (H-H) Vertikális tengely (V-V) A műszertalp illeszkedése: kúpos tengely (1) kúpos persely (2)

78 A teodolit kivitelezett alakja A teodolit terep-műszer, ezért teljesen zárt kivitelben készül. A magassági és a vízszintes üvegkört ezért meg kell világítani (Fény bevetítő tükrök). Dobozba helyezéskor a távcsövet függőleges helyzetbe állítjuk.

79 Spektro-goniométerek U műszertalp K kollimátor Tr, Sp, J állítható rés F mérőtávcső I szálkereszt O okulár T tárgy-asztal, szintezhető, hármas kúpos tengelyrendszerrel