Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

Коноскопа представляет собой устройство для проведения коноскопической наблюдении и измерения, часто реализуется с помощью микроскопа с линзой Бертрана для наблюдения изображения в направлении . Самое раннее упоминание об использовании коноскопии (т. Е. Наблюдения в сходящемся свете с помощью поляризационного микроскопа с линзой Бертрана ) для оценки оптических свойств жидкокристаллических фаз (т. Е. Ориентации оптических осей) относится к 1911 году, когда она использовалась. от Шарля Виктора Mauguin исследовать выравнивание нематических и хиральной нематической 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 коноскопии : преобразование направленного распределения лучей света в передней фокальной плоскости в поперечное распределение ( изображение направлений ), появляющееся в задней фокальной плоскости (которая более или менее изогнута). Входящие элементарно параллельные пучки (иллюстрируется цветов синего, зеленого и красного) сходятся в задней фокальной плоскости от линзы с расстоянием их фокальной точки от оптической оси , являющейся (однообразно) зависит от 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, как правило , расположен в передней фокальной плоскости от объектива . Чтобы выбрать конкретную интересующую область на объекте (например, определение точки измерения или области измерения), сверху объекта может быть размещена апертура . В этой конфигурации на линзу попадают только лучи из точки измерения (апертуры).

Изображение апертуры проецируется на бесконечность, в то время как изображение направленного распределения света, проходящего через апертуру (т. Е. Изображение направлений), создается в задней фокальной плоскости линзы. Когда считается нецелесообразным размещать апертуру в передней фокальной плоскости 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 соотношением фокусных расстояний линз L 1 и L 2 , M = f 2 / f 1..

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 быть проанализировано 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 ЖК-экранов (например, изменение яркости , контрастности и цветности с направлением обзора ).

Ссылки [ править ]

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

Литература [ править ]

  • 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

Внешние ссылки [ править ]