WikiDer > Коноскопия

Conoscopy

Коноскопия (от Древнегреческий κῶνος (конос) "шишка, волчок, сосновая шишка" и σκοπέω (skopeo) «исследовать, исследовать, смотреть или вбирать, рассматривать») - это оптический метод наблюдения за прозрачным образцом в конусе сходящихся лучей света. Одновременно можно наблюдать различные направления распространения света.

А коноскоп это аппарат для выполнения коноскопические наблюдения и измерения, часто выполняемые микроскоп с линзой Бертрана для наблюдения образ направления. Самое раннее упоминание об использовании коноскопия (т.е. наблюдение в сходящемся свете с помощью поляризационного микроскопа с Линза Бертрана) для оценки оптических свойств жидкокристаллические фазы (то есть ориентация оптических осей) относится к 1911 году, когда она использовалась Шарль-Виктор Моген исследовать выравнивание нематический и хирально-нематический фазы.[1]

Луч сходящегося (или расходящегося) света, как известно, представляет собой линейную суперпозицию множества плоских волн над конусом телесных углов. Трассировка лучей на рисунке 1 иллюстрирует основную концепцию коноскопия: преобразование направленного распределения лучей света впереди фокальная плоскость в поперечное распределение (изображение маршрута) появляющийся сзади фокальная плоскость (который более или менее изогнут). Входящие элементарные параллельные лучи (показанные синим, зеленым и красным цветами) сходятся сзади фокальная плоскость из линза с расстоянием их фокусной точки от оптическая ось являясь (монотонной) функцией угла наклона луча.

трассировка лучей для иллюстрации формирования изображения направлений в задней фокальной плоскости тонкой положительной линзы
Рисунок 1: Отображение пучков элементарных параллельных лучей для формирования изображения направлений в задней фокальной плоскости положительной тонкой линзы.

Это преобразование можно легко вывести из двух простых правил для тонкой положительной линзы:

  • лучи через центр линзы остаются неизменными,
  • лучи, проходящие через переднюю фокусную точку, преобразуются в параллельные лучи.

Объект измерения обычно располагается спереди фокальная плоскость из линза. Чтобы выбрать конкретную область интереса на объекте (например, определение точки измерения или области измерения) отверстие может быть помещен поверх объекта. В этой конфигурации на линзу попадают только лучи из точки измерения (апертуры).

Образ отверстие проецируется на бесконечность, в то время как изображение направленного распределения света, проходящего через апертуру (то есть изображение направлений), создается в задней фокальной плоскости линзы. Когда не считается целесообразным размещать отверстие в переднюю фокальную плоскость линзы, то есть на объекте, выбор точки измерения (области измерения) также может быть достигнут с помощью второй линзы. Изображение объекта (расположенного в передней фокальной плоскости первой линзы) создается в задней фокальной плоскости второй линзы. Увеличение M этого изображения определяется отношением фокусных расстояний линз L1 и я2, M = f2 / f1.

формирование изображения объекта (апертуры) добавлением второй линзы. Поле измерения определяется апертурой, расположенной на изображении объекта.
Рисунок 2: Формирование изображения объекта (апертуры) добавлением второй линзы. Поле измерения определяется апертурой, расположенной на изображении объекта.

Третья линза преобразует лучи, проходящие через апертуру (расположенную в плоскости изображения объекта), в изображение второго направления, которое может анализироваться датчиком изображения (например, электронной камерой).

схематическая трассировка лучей всего коноскопа: формирование изображения направлений и отображение объекта
Рисунок 3: Схематическая трассировка лучей всего коноскопа: формирование изображения направлений и отображение объекта.

Функциональная последовательность следующая:

  • первая линза формирует изображение направлений (преобразование направлений в местоположения),
  • вторая линза вместе с первой проецирует изображение объекта,
  • апертура позволяет выбрать интересующую область (точку измерения) на объекте,
  • третий объектив вместе со вторым отображает изображение направлений на 2-мерном оптическом датчике (например, электронной камере).

Это простое устройство лежит в основе всех коноскопических устройств (коноскопов). Однако непросто разработать и изготовить системы линз, сочетающие в себе следующие особенности:

  • максимальный угол падения света как можно больше (например, 80 °),
  • диаметр точки измерения до нескольких миллиметров,
  • ахроматические характеристики для всех углов наклона,
  • минимальный эффект поляризации падающего света.

Проектирование и производство такой сложной системы линз требует численного моделирования и сложного производственного процесса.

Современные передовые коноскопические устройства используются для быстрого измерения и оценки электрооптических свойств LCD-экраны (например, вариант яркость, контраст и цветность с участием направление взгляда).

Рекомендации

  1. ^ Mauguin, C .: Sur les cristaux liquides de Lehmann. Бык. Soc. Пт. Шахтер. 34, 71–117 (1911)

Литература

  • Почи Йе, Клэр Гу: «Оптика жидкокристаллических дисплеев», John Wiley & Sons 1999, 4.5. Коноскопия, стр.139.
  • Хартсхорн и Стюарт: «Кристаллы и поляризационный микроскоп», Арнольд, Лондон, 1970, 8: Микроскопическое исследование кристаллов, (ii) Коноскопические наблюдения (в сходящемся свете)
  • К. Бурри: "Das Polarisationsmikroskop", Verlag Birkhäuser, Базель 1950

внешняя ссылка