8/6/2019 Curs OT_2011

1/158

8/6/2019 Curs OT_2011

2/158

OBIECTUL OPTICII

Optica este ramura fizicii care studiaz natura, proprietile, modul deproducere i propagare a radiaiei luminoase.Radiaia luminoas, sau lumina, reprezint acea parte din spectrul deradiaii electromagnetice, care produce senzaie vizual asupra ochiului.Domeniul vizibil este un segment foarte ngust al spectrului electromagnetic.

Denumirea regiunii din spectru Lungimi de und la

limitele domeniului

UM Frecvene la limitele

domeniului [Hz]Raze - >1020Raze x 10-2 - 102 102031016Ultravioletndeprtat (FUV) * 10 - 200 nm 3.10161.51015Ultraviolet apropiat (NUV)* 200 - 380 nm 1.510157.91014Vizibil (VIS)* 380 - 780 nm 7.91014-3.81014Infrarou apropiat (NIR) * 0.782.5 m 3.810141.21014Infrarou mediu (MIR) * 2.5 - 50 m 1.21014 - 61012Infrarou ndeprtat (FIR) * 50 - 1000 m 6101231011Microunde (MW)* 0.1 -100 cm 31011 -3108Unde radio 1 -100 m 31083105

8/6/2019 Curs OT_2011

3/158

Lumina de o anumit lungime de und se numete monocromatic icorespunde unei senzaii de culoare bine definite. Lumina alb este oradiaie policromatic. Prin descompunerea unei radiaii policromatice seobine spectrul acesteia, format din radiaiile monocromatice componente.In domeniul vizibil, ochiul percepe sase domenii de culoare.

culoarea violet albastru verde galben orange rou [nm] 380-440 440-495 495-580 580-600 600-640 640-780

8/6/2019 Curs OT_2011

4/158

Tratarea problemelor de optic este operat prin ramurile sale:

Optica geometric - studiaz propagarea luminii fr a lua n considerarenatura sa Optica ondulatorie - studiaz fenomenele de interferen, difracie ipolarizare, pe baza modelului ondulatoriu al luminii Optica corpuscular sau cuantic - studiaz interaciunea radiaie-structuri materiale, pe baza modelului corpuscular al luminii Optica fiziologic - studiaz anatomia i fiziologia ochiului uman.

Optica tehnic sau ingineria optica reunete toate ramurile enunate mai

sus i elaboreaza metodele si algoritmii de calcul necesari sintezei i analizeisistemelor optice.

8/6/2019 Curs OT_2011

5/158

CONCEPTE, CONVENII, PRINCIPII I LEGI FUNDAMENTALEALE OPTICII GEOMETRICE

CONCEPTEMEDIU OPTIC

Mediul optic este orice mediu traversat de lumin i care interacioneaz cuaceasta. La trecerea luminii printr-un mediu optic energia luminoas estediminuat prin absorbie, iar viteza de propagare scade datorit densitiioptice o caracteristic a mediului a crei msur este indicele de refracie:

v

cn

unde c este viteza de propagare a undelor electromagnetice n vid, iar v esteviteza de propagare a luminii n mediul dat.

s/m2997924581coo

Indicele de refractie este variabil in raport cu: lungimea de unda temperatura presiunea.

8/6/2019 Curs OT_2011

6/158

Importan deosebit prezint dependena indicelui de refracie de lungimeade und a radiaiei de lucru. Indicele de refracie variabil conduce la apariiafenomenului de dispersie la trecerea luminii prin orice mediu optic.Dispersia se manifest prin descompunerea radiaiei policromatice nradiaiile monocromatice componente i, n majoritatea aplicaiilor n luminalb, este un fenomen nedorit, care conduce la apariia aberaiilor cromatice.

Sistemul F e C: neindice de refractie de referinta (=546.074 nmlinie verde) nFindice de refractie la marginea inferioara a spectrului (=479.992 nmlinie albastra) nCindice de refractie la marginea superioara a spectrului (=643.85 nmlinie rosie)

Dependena n() n domeniul vizibil este o funcie neliniar dar monotondescresctoare i se numete normal. Datorit neliniaritii, mrimeadn/d nu este o constant. Din acest motiv se definesc mai muli indicatoride dispersie.

8/6/2019 Curs OT_2011

7/158

3'C'F 10)70...6(nndnn

Dispersia principala (medie):

'C'F

ee

nn

1n

Numarul Abbe:

Sticlele cu indice de refracie mic (n=[1.41.6]), numite sticle Crown, audispersie mic (=5090), iar sticlele cu indice de refracie mai mare(n=[1.61.9]), numite sticle Flint, au dispersie mare (=2050).

Mediu optic: transparent translucid opac

Suprafaa de separaie a dou medii transparente cu densiti opticediferite constituie un dioptru. n mod convenional, la stnga dioptrului se

afl mediul obiect, iar la dreapta acestuia, mediul imagine.

8/6/2019 Curs OT_2011

8/158

Drumul optic ntr-un mediu dat (l) i ntr-un interval de timp dat,convenional, se consider ca fiind egal cu drumul geometric parcurs de luminn vid n acelai timp:

DRUM OPTIC

nll

unde l este drumul geometric parcurs de lumin.Pentru un ir de medii optice diferite drumurile optice se nsumeaz.

RAZA DE LUMINA. FASCICUL LUMINOS

Prin definiie, raza de lumin reprezint o poriune dintr-o dreapt parcurs delumin.O mulime de raze de lumin ordonate dup o regul alctuiesc un fasciculluminos. Acesta poate fi:

- paralel-conic convergent-conic divergent.

8/6/2019 Curs OT_2011

9/158

PRINCIPIILE OPTICII GEOMETRICE

principiul propagarii rectilinii a luminii principiul independentei razelor luminoase principul reversibilitatii drumului optic principiul lui Fermat

NOTATII SI CONVENTII DE SEMNE

Notarea mrimilor cu care se opereaz n optica tehnic este standardizat,conform STAS 3003-79.Simbolizarea acestor mrimi se face dup urmtoarele reguli:Notarea punctelor se face cu majuscule latine (A,B,C )Notarea distanelor se face cu minuscule latine (a,s, z,)Notarea unghiurilor se face cu minuscule greceti (, , ,)Notarea mrimilor adimensionale se face cu minuscule sau majusculegreceti (, , , ,)Exceptii: D, D, n, k, q, j

8/6/2019 Curs OT_2011

10/158

Prin convenie, pentru orice sistem optic, sensul de propagare a luminii estetotdeauna de la stnga la dreapta. n stnga sistemului se afl spaiul obiect,iar la dreapta sa se afl spaiul imagine. Mrimile corespondente din spaiulobiect i imagine se numesc conjugate. Mrimile conjugate se noteaz cuaceeai liter, cu deosebirea c mrimea imagine primete semnul prim ().Deexemplu : A, A, B, B.Exceptii: F, F

8/6/2019 Curs OT_2011

11/158

Mrimile referitoare la sistemul real se noteaz suplimentar cu semnul tilda (~).Msurarea distanelor se poate face n mai multe variante, dup cum origineasistemului de referin este:

vrful dioptrului;n acest caz distanele se noteaz cu splanele principale; n acest caz distanele se noteaz cu a

focarele; n acest caz distanele se noteaz cu z.

Indiferent de originea de msurare distanele sunt pozitive la dreapta originiii negative n sens contrar.

Unghiurile de inciden i emergen, i , se definesc ca fiind unghiuriledintre normala la suprafa n punctul de inciden i raza incident, respectivemergent. Unghiurile dintre axa optic i raza incident, respectiv emergent,se noteaz cu i . Unghiul dintre normala la suprafa n punctul deinciden i axa optic se noteaz cu .

8/6/2019 Curs OT_2011

12/158

Semnul unghiului rezult din relaia: sinrhUnghiurile i sunt pozitive, prin convenie, dac sensul razei delumin este stnga sus-dreapta jos

Semnul unghiurilor i rezult din relaia: '' Pentru un sistem optic compus dintr-un ir de dioptri, mrimile omonime senoteaz cu aceeai liter, creia i se ataeaz un indice cu valoare cresctoaren sensul de propagare a luminii.Pentru suprafeele reflectante se accept convenia n=-n.Reprezentarea grafic a tuturor componentelor sistemului optic i a mrimilor

caracteristice acestuia, respectnd regulile specifice prezentate, alctuieteschema optic a sistemului.

8/6/2019 Curs OT_2011

13/158

LEGILE FUNDAMENTALE ALE OPTICII GEOMETRICE

LEGILE REFRACTIEI

1. raza incident i raza refractat se situeazntr-un plan care conine i punctul deinciden i care este perpendicular pe

planul de separaie a celor dou mediioptice diferite. Planul care conine celedou raze i punctul de inciden senumete plan de inciden.

2. n sin = n sin (Legea Snellius-Descartes)

Reflexia total este un fenomen care poate aprea n cazul n care razaincident provine din mediul optic mai dens (n

8/6/2019 Curs OT_2011

14/158

1. raza incident, raza reflectat i punctul de inciden se situeaz ntr-unplan perpendicular pe suprafaa reflectant.

2. =

LEGILE REFLEXIEI

Conditiile reflexiei speculare:

1. Ra>

8/6/2019 Curs OT_2011

15/158

METODELE RAY TRACING Trasarea razelor in plan meridian (geometrie plana si trigonometrie)

trasarea drumului razelor in spatiul real din plan meridian(determinarea absciselor conjugate obiectimagine)

Trasarea razelor in domeniul paraxial (geometrie plana si algebra)trasarea drumului razelor in domeniul paraxial (determinareacaracteristicilor de referinta ale sistemelor optice)

Trasarea razelor in plan meridian prin suprafete asferice (geometrieanalitica plana, trigonometrie si metode numerice)trasareadrumului razelor in spatiul real prin suprafete asferice

Trasarea vectoriala a razelor (geometria analitica 3D)trasarea

diagramei spot Modelarea scenelor 3D (geometria analitica 3D, principiul camerei,

metode numerice, modelare matematica a fenomenelor optice de tiprefractie, reflexie, difuzie, reflexii multiple, a umbrelor, texturii etc.)

suport pentru software in aplicatiile video (interfete grafice, jocurivideo)

TRASAREA RAZELOR N DOMENIUL EXTRAAXIAL

8/6/2019 Curs OT_2011

16/158

TRASAREA RAZELOR N DOMENIUL EXTRAAXIAL

r

~sinrs~~sin

~sin'n

n'~sin

'~~~'~

'~sin

'~sin1r's~

T. sin in AIC:

L. refractiei:

Conv. semne:

T. sin in AIC:

Calculul direct. Metoda trigonometrica

~

~

(-)'

(-)

(+)'

(+)r

(+)s'

(+)s

(+)h

(+)

S C A' A~ ~

In'

n

~

~

~

~

8/6/2019 Curs OT_2011

17/158

j1j

1j,jj1j

'~~

d's~s~

Trecerea la dioptrul urmator:

8/6/2019 Curs OT_2011

18/158

Cazuri particulare Dioptru sferic, distan obiect infinit ( ). s,r ~

r

hsin~sin

Dioptru plan, distan obiect finit ( ): s,r ~

~sinr

~sinrs~~sin limr

~~

'~'~

'~tg's~~tgs~h '~tg

~tgs~'s~

8/6/2019 Curs OT_2011

19/158

CARACTERISTICILE DE REFERINTA ALE SISTEMELOR OPTICE

Domeniul paraxial conine punctele i razele din vecintatea axei optice.Relaiile valabile n domeniul paraxial rezult din ecuaiile de formare aimaginii n domeniul extraaxial, n care funciile trigonometrice se dezvolt nserie MacLaurin i se pstreaz termenii pn la puterea nti.Din acestmotiv, studiul n paraxial se numete optica de ordinul nti. Legile formrii

imaginii n paraxial au fost deduse de C.F.Gauss. n acest context, domeniulparaxial se mai numete i domeniu gaussian sau domeniul lui Gauss.

DOMENIUL PARAXIAL

n domeniul paraxial, formarea imaginilor are un caracter ideal. Proprietileimaginilor date de sisteme optice ideale sunt stigmatismul (imaginea unuipunct obiect oarecare este tot un punct), planeitatea (imaginea unui segmentobiect perpendicular pe axa optic este un segment de dreapt perpendicularpe axa optic) i ortoscopia (imaginea este asemenea cu obiectul).

8/6/2019 Curs OT_2011

20/158

...!2x0"f!1x0'f0fxf2

Optica de ordinul I. Domeniul Gauss

Optica de ordinul III. Domeniul Seidel

Optica de ordinul V

In domeniul Gauss: sinx~x ,(f(x)=sinx; f(0)=0; f(x)=cos(x); f(0)=1)

''nn

r)sr(

'r

'sr'n

r

srn

r

')'sr('

8/6/2019 Curs OT_2011

21/158

's

1

r

1'n

s

1

r

1nQS

Invariantul paraxial obiectiv sau Invariantul Abbe

r

n'n

s

n

's

'n

Invariantul Helmholtz-Lagrange

s

y

's

'y' n=n L

's

'y'n

s

ny H''y'nny

(-) y

B

(+)y

B

(-) (+)

8/6/2019 Curs OT_2011

22/158

DISTANTELE FOCALE ALE DIOPTRULUI

Distanele focale reprezint principala caracteristic optic adioptrilor i respectiv a sistemelor optice. Distanele focale aledioptrului se msoar de la vrful dioptrului la punctele focale (focare).

Prin definiie, focarul imagine F al unui dioptru este punctul de peaxa optic, din spaiul imagine, al crui punct obiect conjugat se afl nspaiul obiect, la infinit.

Prin definiie, focarul obiect al unui dioptru este punctul de pe axa

optic, din spaiul obiect, al crui punct imagine conjugat se afl nspaiul imagine, la infinit.

F

8/6/2019 Curs OT_2011

23/158

8/6/2019 Curs OT_2011

24/158

Construcia focarului imagine

rn'n

sn

's'n

'f'ss

n'n

r'n'f

Construcia focarului obiect

'sfs

n'n

nrf

8/6/2019 Curs OT_2011

25/158

Cazuri particulareDioptru plan refractant ( )r

f'f Suprafeele cu distane focale infinite se numesc afocale

Dioptru sferic reflectant (n= -n)

2

r

f'f

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Concave_mirror.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Waves_reflecting_from_a_curved_mirror.PNG

8/6/2019 Curs OT_2011

26/158

Telescop Cassegrain

Monocromator Czerny-Turner

Utilizari ale oglinzilor sfericeconcave

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/Cassegrain_telescope.png

8/6/2019 Curs OT_2011

27/158

Utilizari ale oglinzilor sferice convexe

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Mirror_control.JPGhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Spiegel.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/15/Rear-view_mirror.jpg

8/6/2019 Curs OT_2011

28/158

Dioptru plan reflectant (n=-n, )r f'f

Distanele focale determinputerea optic a dioptrilor, a

componentelor sau a sistemeloroptice. Puterea optic sedefinete ca inversul distaneifocale exprimate n metri. Senoteaz cu i se msoar ndioptrii [dpt].

'f

1 [dpt.] dac f=[m]

'f

1000 [dpt.] dac f=[mm]

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Mirror.jpeg

8/6/2019 Curs OT_2011

29/158

DISTANTELE FOCALE NTR-UN SISTEM OPTIC CENTRAT

'k

1h'f

Prin definitie:

'k

k

3

2

2

1

'k

1 h

h

h

h

hh'f

1j

'j

1j

j

s

s

h

h

1

k

2j j

'j'

1k32

'k

'3

'2'

1 ss

ss

sss

ssss'f

Distanta focala imagine

8/6/2019 Curs OT_2011

30/158

1

kh

f Distanta focala obiectPrin definitie:

'1k

k

'2

3

'1

2

1

11

1k

k

1

2

1

1

s

s

s

s

s

ss

h

h

h

hhf

'k

1k

1j'j

jk s

s

ssf

Observaii:Pentru determinarea distanei focale imagine se face o drumuireparaxial direct cu 1sPentru determinarea distanei focale obiect se face o drumuireparaxial invers cu 'ksntre distanele focale imagine i obiect exist o relaie similar cucea valabil la dioptru:

'

k

1

n

n

'f

f

8/6/2019 Curs OT_2011

31/158

rkr1

dd1 k-11 k

r2 rk-1

2 k-1

n1 n' =n1 2 n' =nk-1 k n'k

H H'

s =s s s' s' =s' 1 F H H' k F'

F F'

...

f'f

sk=sF se numeste distanta frontifocala imagines1= Fs se numeste distanta frontifocala obiect

8/6/2019 Curs OT_2011

32/158

ECUAIILE DE FORMARE A IMAGINII LA SUPRAFEE SINGULAREEcuaiile de formare a imaginii se deduc din expresia invariantuluiparaxial Abbe.

Suprafa sferic refractant:

Suprafa sferic reflectant:

Suprafa plan refractant:

Suprafa plan reflectant:

r

n'n

s

n

'n's

rs2

rs's

sn

'n's

s's

8/6/2019 Curs OT_2011

33/158

Ecuatia lui Newton

n'n

rx/

r

n'n

s

n

's

'n

1n'n

nr

s

1

n'n

r'n

's

1

1's

'f

s

f

'f'z's

fzs

1'f'z

'f

fz

f

'ff'zz

(-) (+)

8/6/2019 Curs OT_2011

34/158

ECUAIILE DE FORMARE A IMAGINII PRIN SISTEME CENTRATE

Se consider un sistem optic centrat, format din k dioptri, pentrucare se cunosc razele r1rk, indicii de refracie n1nk i n1nk idistanele ntre dioptri d12dk-1,k.Mediul imagine pentru dioptrul de ordin j devine mediu obiectpentru dioptrul de ordin j+1. Distana imagine rezult dininvariantul paraxial obiectiv:

j

j'j

j

j

'j'j

r

nn

s

n

ns

Trecerea la dioptrul urmtor se face considernd c imaginea datde dioptrul de ordin j devine obiect pentru dioptrul de ordin j+1.Dac distana ntre dioptri este dj,j+1 rezult:

1j,j'j1j dss

Urmrirea traseului razelor luminoase printr-un sistem optic senumete, n domeniul paraxial, drumuire paraxial obiectiv.

8/6/2019 Curs OT_2011

35/158

MRIRILE DIOPTRULUI

Mrirea transversal (sau liniar) este, prin definiie, raportul dintrelungimea segmentului imagine y i lungimea segmentului obiect y,aflate n plane conjugate:

y

'y

( - ) ( + )

8/6/2019 Curs OT_2011

36/158

Din asemnarea triunghiurilor ABC i ABC, se poate scrie:

rs

r's

sr

r's

y

'y

r's'rs

'nrs

rs

n

s

's

'n

n

FAB FSI2 F'B'A' F'SI1Din asemnarea triunghiurilor i , respectiv

rezult:

i

z

f

y

'y 'f'z

y'y

'f

'z

z

f

s

's

'n

n

y

'y

8/6/2019 Curs OT_2011

37/158

MARIREA LINIARA IN SISTEME CENTRATE

k

1j j

'j

'

k

1

'

k

1

k21

'k

'2

'1

s

s

n

n

n

n

sss

sss

k

1jjk21

k

'k

2

'2

1

'1

1

'k

y

y

y

y

y

y

y

y

8/6/2019 Curs OT_2011

38/158

Mrirea unghiular este, prin definiie, raportul unghiurilor dintre

razele paraxiale conjugate care trec prin punctul imagine i respectivobiect i axa optic.

'

's

s'

Din invariantul Helmholtz-Lagrange se poate deduce:

1

'n

n

'y'n

ny'

'f

f

'n

n

'f

z

'z

f'

'f

z

'z

f

's

s'

( - ) (+)

(+)y

(-)y

8/6/2019 Curs OT_2011

39/158

MARIREA UNGHIULARA IN SISTEME CENTRATE

k

1j'j

j

'k

'2

'1

k21k

1jjk21

k

'k

2

'2

1

'1

1

'k

s

s

sss

sss

ochi

aparat

'y

'y

GROSISMENTUL APARATELOR VIZUALE

yaparat = marimea imaginii aparente

yochi = marimea imaginii aparente naturale

8/6/2019 Curs OT_2011

40/158

PUNCTE I PLANE CARDINALE

8/6/2019 Curs OT_2011

41/158

Puncte i plane principale (=1)fz1

z

fH

H

'fz1'f

z ''H

''H

Puncte i plane antiprincipale (=-1)fz1

z

fAH

AH

'fz1'f

z ''AH

''AH

Puncte i plane nodale (N=H in aer)

Puncte i plane antinodale (N=H in aer)

8/6/2019 Curs OT_2011

42/158

LENTILE

LENTILE

- SFERICE

- CONVERGENTE

- BICONVEXE- PLAN-CONVEXE

-MENISC CONVERGENT

- DIVERGENTE- BICONCAVE- PLAN-CONCAVE- MENISC DIVERGENT

- NEUTRE

- ASFERICE

-CU O SUPRAFA DE REVOLUIE

AVND CA GENERATOARE

- ELIPSA- PARABOLA

- HIPERBOLA

- CU O SUPRAFA DE FORM- CILINDRIC- TORIC

- LENTILE FRESNEL

- AXOSIMETRICE- CONVERGENTE- DIVERGENTE

- ASTIGMATICE

- SFEROTORICE

- SFEROCILINDRICE

- OFTALMICE

- MULTIFOCALE- BIFOCALE- TRIFOCALE- PROGRESIVE

- PRISMATICE- DE PROTECIE- DE CONTACT

8/6/2019 Curs OT_2011

43/158

CARACTERISTICILE DE REFERINTA ALE LENTILEI SITUATE IN AER

8/6/2019 Curs OT_2011

44/158

Caracteristicile optice de referin ale lentilei se obin cu ajutorul unei

drumuiri paraxiale directe (pentru elementele din spaiul imagine) i aunei drumuiri paraxiale inverse (pentru elementele din spaiul obiect),ambele cu abscise iniiale infinite.

1ndrrn

rr

1n

n'f

12

21

1ndrrnrr

1n

nf

12

21

d1nrrn1n

d1nnrr's

12

1

2'F

d1nrrn1n

d1nnrrs

12

21F

d1nrrn

dr

's 12

2

'H

d1nrrndr

s12

1H

d1nrrn

rrd1nde12

12'HH

LENTILA GROASA

8/6/2019 Curs OT_2011

45/158

1221

F

''F

rr1n

rrssf'f

0iss 'HHH'

'H

LENTILA INFINIT SUBTIRE

lentile convergente (f>0, d>t)lentile divergente (f

8/6/2019 Curs OT_2011

46/158

TIPUL LENTILEI r1 r2

ELEMENTE CARACTERISTICE

f sF sH f sF sH

CONVERGENTBICONVEX

>0 0 >0 0

|r1|0 >0 0 >0

-

8/6/2019 Curs OT_2011

47/158

'f

1

a

1

'a

1

ECUATIA DE FORMARE A IMAGINII PRIN LENTILE

a

'a

y

'y

MARIREA LINIARA A LENTILEI

8/6/2019 Curs OT_2011

48/158

LENTILE BICONVEXE

H=H'

H=H'

r1 r2

- SIMETRICE(ECHICONVEXE)- ASIMETRICE

CU SUPRAFETE CONCENTRICE:-SIMETRICE

- ASIMETRICE

H H'H H'

8/6/2019 Curs OT_2011

49/158

LENTILE PLAN-CONVEXE

H'

H

H'

HLENTILE MENISCCONVERGENT

8/6/2019 Curs OT_2011

50/158

LENTILE BICONCAVE

LENTILE PLAN-CONCAVE

H H'

H H'

H H'

- SIMETRICE(ECHICONCAVE)- ASIMETRICE

8/6/2019 Curs OT_2011

51/158

H H'

LENTILE MENISC DIVERGENT

LENTILE NEUTRE

8/6/2019 Curs OT_2011

52/158

TRIPLETUL LIPIT

DUBLETUL LIPIT

8/6/2019 Curs OT_2011

53/158

FORMAREA GRAFICA A IMAGINII PRIN LENTILE CONVERGENTE

FH H'

F' AH y1 y2

y3

y4

y'3

y'2

y'1

y'4

8/6/2019 Curs OT_2011

54/158

DOMENIULOBIECT (a)

NATURAOBIECTULUI

DOMENIULIMAGINE (a)

NATURAIMAGINII

POZITIAIMAGINII

MARIREALINIARA

(- , 2f) Reala (f, 2f) Reala Rasturnata (0, -1)

(2f, f) Reala (2f, ) Reala Rasturnata (-1, - )

(f, 0) Reala (- , 0) Virtuala Dreapta (+ , +1)

(0, + ) Virtuala (0, f) Reala Dreapta (+1,0)

8/6/2019 Curs OT_2011

55/158

FORMAREA GRAFICA A IMAGINII PRIN LENTILE DIVERGENTE

3

FF'

H H'

AH' AH

y4

y'4

y1 y2y3

y'1

y'2

y'

8/6/2019 Curs OT_2011

56/158

DOMENIULOBIECT (a)

NATURAOBIECTULUI

DOMENIULIMAGINE (a)

NATURAIMAGINII

POZITIAIMAGINII

MARIREALINIARA

(- , 0) Reala (f, 0) Virtuala Dreapta (0, +1)

(0, f) Virtuala (0, ) Reala Dreapta (+1, + )

(f, 2f) Virtuala (- , 2f) Virtuala Rasturnata (- , -1)

(2f, + ) Virtuala (2f, f) Virtuala Rasturnata (-1,0)

8/6/2019 Curs OT_2011

57/158

CRITERII DE EVALUARE A CALITATII IMAGINII

CRITERII:GEOMETRICEABERATIIGEOMETRICESFERICA

- COMA- ASTIGMATISMUL

- CURBURA DE CAMP- DISTORSIUNEA- CROMATICE

ONDULATORIIP-V OPD (peak-to-valley optical path difference)- RMS OPD (root mean square OPD)

FOURIERPSF (point spread function)

- MTF (modulation transfer function)- PTF ( phase transfer function)- LSF (line spread function)- Strehl ratio

8/6/2019 Curs OT_2011

58/158

ABERATIA SFERICA

'f'f~

'dssau's's~

'ds

Imaginea unui punct

8/6/2019 Curs OT_2011

59/158

The perfect lens

The spherical lens

8/6/2019 Curs OT_2011

60/158

Diagrama spot

8/6/2019 Curs OT_2011

61/158

Lentila convergenta (subcorectata)

Lentila divergenta (supracorectata)

8/6/2019 Curs OT_2011

62/158

Metode de corectare a aberatiei sferice: inlocuirea unei lentile singulare cu un sir de lentile avand aceeasi

putere echivalenta, dar curburi mai mici inlocuirea lentilelor sferice cu lentile asferice asocierea unei lentile convergente cu una divergenta pentru

compensarea (in cel putin doua puncte) a aberatiei sferice

8/6/2019 Curs OT_2011

63/158

Lentila singulara si dubletul acromatde aceeasi putere si la aceeasiapertura

8/6/2019 Curs OT_2011

64/158

COMA

Imaginea unui punct

8/6/2019 Curs OT_2011

65/158

Diagrama spot

p

21

12

p121

p1T 'y2

'y~'y~

'~tg'~tg

'~tg'~tg'y~'y~

'y'y~k

Ts k

3

1k

Coma tangentialasi sagitala:

8/6/2019 Curs OT_2011

66/158

Explicareafigurii de

difuzie prinsegmentareafascicululuiincident/emergent siindicarea

sectoruluicorespunzatorpe aria imaginii

8/6/2019 Curs OT_2011

67/158

A

B

M

S

1

1

M2

S2

S'1

S'2

B'M

A'

M'1

M'2

B'S

axaoptica

s'M~

ds'M

s'~S

ds'S

Ms sS=

P

planmeridian

plansagital

raza pupilaraprincipalaraza marginala

meridiana

raza marginala

sagitala

ASTIGMATISMUL

Diagrama spot

Imaginea unui punct

pps 's~'z'~cos'sz

ppt 's~'z'~cos'tz

Curburile de campsagitala si tangentiala:

8/6/2019 Curs OT_2011

68/158

CURBURA DE CAMP

Sfera Petzval esteconsiderata ca suprafatade referinta in evaluareacalitatii imaginii.

Teoretic, imaginea seformeaza pe aceastasuprafata pentru unsistem optic neaberat(lipsit de aberatie sferica,astigmatism si coma).

r'nn

n'n'nrPtzRaza sferei Petzval: unde suma se calculeaz pe dioptrii

sistemului

8/6/2019 Curs OT_2011

69/158

DISTORSIUNEA

'y

'y'y~'dy %

.100

8/6/2019 Curs OT_2011

70/158

ABERATIA CROMATICA

Diagrama spot

8/6/2019 Curs OT_2011

71/158

Aberatii cromatice pentrulentila convergenta, respectivdivergenta

Aberatia cromatica paraxiala:

Aberatia cromatica extraaraxiala:

'C'Fcr 's's'ds

'C'Fcr 's~'s~'s~d

8/6/2019 Curs OT_2011

72/158

Sferocromatismul

eee 's's~'ds

e'F'F 's's~'ds

e'C'C 's's~'ds

Curbele de Variatia cromaticasferocromatism a focarului

8/6/2019 Curs OT_2011

73/158

Corectarea aberatiei cromatice

Dubletul acromat(indeplineste conditiade acromazie saudicromaziesuprapunerea

absciselor imaginepentru doua lungimide unda)

8/6/2019 Curs OT_2011

74/158

ABERATIA DE UNDA

Diferena de drum optic(PV-OPD) introdus depoziia deplasat a focaruluireal fa de cel de referin

'~sin''2

1 2

dsnOPDPV

5.3

OPDPVOPDRMS

h

OPD/n

'

s'+

ds'

ds'

F' F'~

~

sfera dereferinta

front deunda real

~'

ds'

cos

'

~

~

s'

s'~

8/6/2019 Curs OT_2011

75/158

Analiza frontului de unda pentru trei inclinariale razei pupilare principale

8/6/2019 Curs OT_2011

76/158

PARAMETRI FOURIER

Functia imagine a punctuluipoint spread function (PSF)

PSF pentru unsistem optic avando calitate foarte

buna a imaginii(PSF>0.8)

8/6/2019 Curs OT_2011

77/158

PSFn principiu, n cazul sistemelor optice liniare care la aciunea unorstimuli simultani d un rspuns egal cu suma rspunsurilorindependente determinate de fiecare stimulefectul componenteloroptice i al diafragmelor poate fi descris complet determinndimaginile surselor punctiforme care alctuiesc cmpul obiect.

Fiecrui punct i se asociaz ca modelare matematic o funcieDirac ( i (x,y)=0 pentru x,y0), care are semnificaia unui semnalfoarte puternic i foarte ngust.

Funcia de rspuns a sistemului optic la un semnal Dirac se numetefuncie imagine a punctului(PSFpoint spread function [mm-2])i descrie distribuia normalizat a iluminrii n imaginea punctului.

8/6/2019 Curs OT_2011

78/158

Obiectului luminos extins i se asociaz funcia obiect Iob(x,y), care

descrie distribuia intensitii luminoase n planul obiect, iar imaginiii se asociaz funcia imagine Iim(x,y), ca expresie a distribuieiiluminrii n planul imagine. Proprietatea de liniaritate a sistemuluipermite considerarea distribuiei intensitii luminoase n planulimagine ca sum a efectelor fiecrui punct obiect. Rspunsulsistemului optic n cazul obiectelor extinse va depinde deci de

funcia obiect i de rspunsul PSF. Din punct de vedere matematicfuncia imagine este un produs de convoluie a funciei obiect i a PSF.Transformata Fourier a funciei imagine a obiectului extins,este egalcu produsul transformatelor Fourier ale PSF i funciei obiect.Funcia optic de transfer(OTFoptical transfer function), este prindefiniie, transformata Fourier a PSF i reprezint rspunsulimpulsional al sistemului optic.Modulul funciei optice de transfer se numetefuncie de transferde modulaie, MTF(modulation transfer function), funcieadimensional care are semnificaia raportului dintre modulaiaimaginii i modulaia obiectului.

8/6/2019 Curs OT_2011

79/158

Modulaia, cu semnificaia optic de contrast se definete funcie de

valorile minim i maxim ale unei mrimi radiometrice (intensitate,iluminare, strlucire):

minmax

minmax

II

IIM

Argumentul funciei optice de transfer se numetefuncie de transferde faz, PTF(phase transfer function) - funcie adimensional.PTF are valoarea nul pentru frecvena spaial zero.

8/6/2019 Curs OT_2011

80/158

Functia optica de transfer de modulatiemodulation transfer function

(MTF) si Functia optica de transfer de fazaphase transfer function (PTF)

8/6/2019 Curs OT_2011

81/158

Sistem

Rezoluie

Distana ntre doupuncte rezolvate[m]

Frecven spaial[perechi delinii/mm]

Fax 125 4

Ochiul uman 16 (pe retin) 31Obiectiv f/8 2.5 200

Sistem asociat scannerului 1 500Sistem asociat microlitografiei 0.5 1000

MTFcaracterizeaza rezolutia (cu valori normate intre [0,1] functie de

frecventa spatiala) si iluminarea globala a imaginii (proportionalacu aria cuprinsa intre axele de coordonate si curba MTF)

Rezolutia unui sistem optic este impusa de rezolutia receptorului

PTFcaracterizeaza contrastul (cu valori normate intre [0,1] functie defrecventa spatiala) imaginii si eventuale distorsiuni

8/6/2019 Curs OT_2011

82/158

Parametru Tolerane pentru sistem opticcomercial Tolerane pentru sistem opticprecis Tolerane pentru sistem opticlimitat la difracie

RMS OPDOPD

0.252 0.10.5

8/6/2019 Curs OT_2011

83/158

Clasificare: prisma de deviatie (prin refractie) prisma cu unghi de deviatie constant (cu reflexie totala) prisma dispersiva

prisma de polarizare

PRISME

8/6/2019 Curs OT_2011

84/158

PRISMA DE DEVIATIE

'sinsin 11 n '

sinsin 22n

21 '

'''

212211

Ecuatiile prismei

8/6/2019 Curs OT_2011

85/158

Deviatia minima a prismei

'

min

'

''sinsinsinsin

21

21

2211

22

22

nn

8/6/2019 Curs OT_2011

86/158

PRISMA CU REFLEXIE TOTALA(UNGHI DE DEVIATIE CONSTANT)

Prisma Porro Redresor cu prisme Porro

8/6/2019 Curs OT_2011

87/158

Porro-Abbe

Dove

Konig Schmidt-Pechan

8/6/2019 Curs OT_2011

88/158

PRISMA DISPERSIVA

8/6/2019 Curs OT_2011

89/158

d

dDu- DISPERSIA UNGHIULARA:

d

dsDl- DISPERSIA LINIARA:

- DISPERSIA MATERIALULUI:

d

dnDm

2n1

22

dn

d

220

sin

sin

RELATIA DE DIMENSIONARE A PRISMEI DISPERSIVE

Abbe Pellin - Broca

8/6/2019 Curs OT_2011

90/158

PRISMA DE POLARIZARE

Nicole

Wollaston

Materiale birefringente:Spat de Islanda

8/6/2019 Curs OT_2011

91/158

Filtrele sunt componente optice care au rolul de a modificamrimea fluxului energetic sau/i distribuia spectral a acestuia.

() = 1()2() ... = i

n

1 i().

FILTRE

Filtrele se pot clasifica dup mai multe criterii:funcie de domeniul spectral transmis exist filtre pentru UV, VIS, IRetc.

funcie de fenomenul fizic pe baza cruia lucreaz, filtrele pot fi deabsorbie sau interferenialefuncie de lrgimea i poziia spectrului de trecere, exist filtre trece-sus, trece- jos sau bandfuncie de compoziia spectral a radiaiei transmise filtrele au uncaracter selectiv sau neselectiv (filtre neutre)

8/6/2019 Curs OT_2011

92/158

d0i

t eI

I )..(

FILTRE DE ABSORBTIE

Legea Bouguer-Lambert

Filtre colorate (VIS)

8/6/2019 Curs OT_2011

93/158

Filtre neutre

8/6/2019 Curs OT_2011

94/158

Oglinzi reci

Filtre pentru IR

8/6/2019 Curs OT_2011

95/158

FILTRE INTERFERENTIALE

2nd = k.

Relatia de dimensionare a stratuluide florura de magneziu

8/6/2019 Curs OT_2011

96/158

Pierderi de lumin n filtrele optice

8/6/2019 Curs OT_2011

97/158

coeficientul spectral de transmisie extern

i,e

t,eext )(

coeficientul spectral de reflexie

i,e

r,e

coeficientul spectral de absorbie

i,e

a,e

coeficientul spectral de transmisie intern

in,,eex,e

int

8/6/2019 Curs OT_2011

98/158

coeficientul spectral de absorbie intern

in,e

ex,ein,eint

Relaii:ext() + () + () = 1

int () + int() = 1,

int() = dinte

int )> ext() int() > ext().

d2dext ii e11e1

8/6/2019 Curs OT_2011

99/158

Efect macroscopic al difractieiprin reflexie

Difractia pe doua fante inlumina transmisa

Difractia este fonomenul care semanifesta atunci cand luminaintalneste un obstacol sautraverseaza o diafragma avanddeschiderea de ordinul de marimeal lungimii de unda.

RETELE DE DIFRACTIE

8/6/2019 Curs OT_2011

100/158

8/6/2019 Curs OT_2011

101/158

Clasificarea

retelelor dedifractie

8/6/2019 Curs OT_2011

102/158

TEHNOLOGIA DE EXECUTIE A RETELELOR DE DIFRACTIE

- TRASARE MECANICA- REPLICARE

- HOLOGRAFIE

TEHNOLOGIA PRIN REPLICARE

8/6/2019 Curs OT_2011

103/158

RETEA DE DIFRACTIE CU REFLEXIE REPLICATA

8/6/2019 Curs OT_2011

104/158

RETEA CU REFLEXIE

TEORIA RETELELOR DE DIFRACTIEECUATIA FUNDAMENTALA

8/6/2019 Curs OT_2011

105/158

RETEA CU TRANSMISIE

8/6/2019 Curs OT_2011

106/158

=a+b=k, k= 1, 2,

ECUATIA FUNDAMENTALA A RETELELOR

d(sinsin)=k, k= 1, 2,

8/6/2019 Curs OT_2011

107/158

Suprapunerea partialaa spectrelor de ordin pozitivsi negativ

Devierea pe aceeasi

directie a lungimilor deunda , /2, /3 corespunzator spectrelorde ordinul +1, +2, +3

8/6/2019 Curs OT_2011

108/158

Fibra optica sau conductorul luminoseste formata dintr-un fir lung de sticlasau material plastic transparent si omanta, avand indice de refractie maimare decat al firului interior.

Transmiterea semnalului luminos seface pe baza fenomenului dereflexie totala multipla (~106 reflexii/m).

Mai multe fibre optice formeaza

un cablu optic. Conductorii aupozitii relative oarecare (sistemede iluminare) sau sunt ordonatedupa o regula fixa pe toatalungimea cablului (sisteme depreluare si transmitere a

imaginii).

FIBRE OPTICE

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/49/Fiber_optic_bundle.jpg

8/6/2019 Curs OT_2011

109/158

CABLU OPTIC

SECTIUNE HEXAGONALA

FIBRA CONICA

Clasificarea fibrelor optice dupa formasectiunii transversale a mediului optic activ:- rotunde- dreptunghiulare- hexagonale

Clasificarea fibrelor optice dupa forma sectiuniilongitudinale a mediului optic activ:-cilindrice-conice

-cilindrice gradient

8/6/2019 Curs OT_2011

110/158

CUPLORI OPTICI

http://kingfisher.com.au/products/Connectors/G2connector.pdf

8/6/2019 Curs OT_2011

111/158

RASTERE

8/6/2019 Curs OT_2011

112/158

OCHIUL

http://www.pangolin.com/images/LD2000/Model_2OOO.jpg

8/6/2019 Curs OT_2011

113/158

OCHIUL

ANATOMIA OCHIULUI

Din punct de vedere optic, ochiul este un sistem compus, centrat siconvergent, de forma aproximativ sferica.

8/6/2019 Curs OT_2011

114/158

Elemente cu putere de

refractie:-corneea (n=1.3671)-conjunctiva corneeana(n=1.3520)

-umoarea apoasa(n=1.3364)

-cristalinul (n=1.361.42)-umoarea vitroasa(n=1.3385)

8/6/2019 Curs OT_2011

115/158

Elemente fotosensibile

Retina este o prelungire a nervului optic, (un receptor fotochimic) sicontine doua tipuri de elemente fotosensibile:-conuri (~5m, l~33m), legate cate 3 la o terminatie nervoasa.Conurile au o distributie neuniforma. Densitatea maxima se gasestein foveea centralis, o adancitura cu diametrul de (0.20.4)mm,aflata pe retina, in apropiere de axa optica a ochiului (~4000 conuri)

si in pata galbena, care inconjoara foveea centralis pe un diametrude ~1.5 mm (~13000 conuri). Restul conurilor sunt distribuite peretina cu densitate tot mai mica spre marginea acesteia. Conurileservesc la distingerea detaliilor si culorilor in vederea fotopica (dezi).-bastonase (~1.5m, l~70m), legate in numar mare (sute) la oterminatie nervoasa. Bastonasele au o densitate tot mai mare spremarginea retinei numita ora serata. Bastonasele servesc in vedereascotopica (in lumina slaba).In zona unde se strang fibrele nervoase formand nervul optic, nuexista celule fotosensibile (pata oarba).

8/6/2019 Curs OT_2011

116/158

FIZIOLOGIA OCHIULUI

ACOMODAREAtotalitatea proceselor care concura la formareaimaginii pe retina (pentru vedere clara), indiferent de distantala care se afla obiectul. Acomodarea se realizeaza prin variatiacurburilor cristalinului la actiunea reflexa a muschilor ciliari siprin modificarea indicilor de refractie.

PUNCTUL REMOTUMRpunctul cel mai indepartat care poatefi vazut clar (corespunde puterii minime a ochiului). Pentruochiul normal (emetrop) sR = .

PUNCTUL PROXIMUMPpunctul cel mai apropiat care poatefi vazut clar (corespunde puterii maxime a ochiului). Pentru ochiul

emetrop sP=250 mm.

AMPLITUDINEA DE ACOMODARE (a ochiului emetrop):A=1/sR1/sP= 1/0.250-1/ = 4 dpt.

8/6/2019 Curs OT_2011

117/158

ADAPTAREAasigura functia de perceptie a luminii la fluxuri luminoase

variabile. Adaptarea implica doua mecanisme cu caracter:-mecanic (variatia reflexa a deschiderii pupileiin mod normal intervalul(28)mm

-fiziologic (prin modificarea sensibilitatii celulelor fotosensibile dinretina)Etape de adaptare:

-cresterea semnalului luminos de la 0 la valoarea maxima (~0.1 sec.)-persistenta impresiei luminoase pe durata prezentei semnalului-perioada de inertie a impresiei luminoase dupa incetarea semnalului(~0.10.15) sec.

-disparitia treptata a impresiei luminoase (~0.2 sec.)

8/6/2019 Curs OT_2011

118/158

PARAMETRI CARACTERISTICI OCHIULUI

Sensibilitatea spectralaOchiul are capacitatea de a recepta radiatie electromagnetica indomeniul numit vizibil (380780)nm, cu sensibilitatea maximala 550 nm in vederea fotopica si la 506 nm in vederea scotopica.Pragul de sensibilitate spectrala depinde de zona spectrala si desubiect, dar are o valoare medie de 6nm.

RezolutiaRezolutia sau puterea de separare reprezinta unghiul minim sub caredoua puncte mai pot fi percepute distinct. Rezolutia depinde foartemult de forma, culoarea si contrastrul obiectului fata de fond.Rezolutia maxima variaza intre 5 si 70.Vederea stereoscopica

Unghiul sub care vad ochii un obiect reprezinta paralaxastereoscopica, . La 250 mm, max=15o. Acuitatea stereoscopica,(=515) depinde de distanta la care se afla obiectul.Raza maxima a vederii stereoscopice este, teoretic, de cca 2700m,la o acuitate de 5. Practic, raza maxima a vederii spatiale este de~600 m, la o profunzime de cativa m. La distanta minima a vederii

clare profunzimea ochiului este de ~ 0.1 mm.

8/6/2019 Curs OT_2011

119/158

DEFECTE DE VEDERE SI CORECTAREA LOR

Ochiul normal (emetrop) formeaza imaginea obiectelor, indiferentde distanta la care se afla, pe retina.

8/6/2019 Curs OT_2011

120/158

Miopiaincapacitatea ochiului de acomodare la distanta. Convergenta

de repaos a ochiului este prea mare. Imaginile se formeaza in fataretinei. Miopia se corecteaza cu lentile sferice divergente.

8/6/2019 Curs OT_2011

121/158

Hipermetropiaincapacitatea ochiului de acomodare in vederea de

aproape. Convergenta de repaos a ochiului este prea mica. Imaginile seformeaza in spatele retinei. Hipermetropia se corecteaza cu lentilesferice convergente.

8/6/2019 Curs OT_2011

122/158

Astigmatismulincapacitatea ochiului de formare a imaginilor clare

datorita formei asferice. Pentru cazul in care ochiul are doua planede simetrie corectarea este eficienta cu lentile astigmatice (sfero-torice). Astigmatismul este insotit, de obicei, de miopie sauhipermetropie.

8/6/2019 Curs OT_2011

123/158

Presbitismulincapacitatea ochiului de acomodare atat in vederea de

aproape, cat si la distanta. Presbitismul este specific varstnicilor,incepe sa se manifeste in jurul varstei de 40 ani si se datoreaza pierderiitreptate a elasticitatii muschilor ciliari. Se corecteaza cu lentilebifocale sau multifocale.

8/6/2019 Curs OT_2011

124/158

lentila de baza

pastila

C2C1

C3

Lentile bifocale cu pastilede diferite forme

8/6/2019 Curs OT_2011

125/158

departe

intermediar

aproape

departe

intermediar

aproape

Lentile multifocale (progresive)

cu diverse distributii ale puterii

8/6/2019 Curs OT_2011

126/158

Strabismulincapacitatea ochilor de a-si roti axele astfel incat sa

rezulte impresia unei imagini unice. Se corecteaza cu lentile prismatice.

A A A

ochi emetrop ochi cu strabism corectie prismatica

baza prismei

lentila sfericade la origine

axageometrica

v

axa optica

Lentila prismatica

8/6/2019 Curs OT_2011

127/158

Lentilele pot fi executatedin sticla minerala incolora,colorata, sticla organica sausticla fotocroma.

8/6/2019 Curs OT_2011

128/158

APARATE OPTICE VIZUALE

(LUPA, LUNETA, MICROSCOPUL)

8/6/2019 Curs OT_2011

129/158

LUPALupa este instrumentul optic cel mai simplu, utilizat pentru observareaobiectelor mici sau a detaliilor. Este un sistem optic convergent, constituit dinuna sau mai multe lentile. Lupa formeaz imaginea virtual, dreapt i mrit

a obiectelor plasate ntre focarul obiect i planul principal obiect.

8/6/2019 Curs OT_2011

130/158

Grosismentul lupei se definete ca raport ntre mrimea aparent aimaginii i mrimea aparent natural (mrimi ale imaginii formate peretin, atunci cnd ochiul privete obiectul prin aparat, respectiv liber, dela distana minim a vederii clare).

y

250

'w

'y

tg

tg

y

y

'o

'p

'o

'L

'f

250

'w

z'w

'w

250

'f

'z

'w

250'p

Grosismentul depinde de distana focal alupei, de distana obiect, dar i de stareade acomodare a ochiului.

Se definete grosismentulcomercial, n condiiile n care ochiuleste acomodat pentru infinit (w)i obiectul n focar:

'f

250c

8/6/2019 Curs OT_2011

131/158

Din punct de vedere funcional, lupele se clasifica n dou categorii:lupe de observare, destinate vizualizrii obiectelor mici sau a unordetalii ale acestoralupe de msurare, prevzute cu reticule sau scri gradate, care permitmsurarea detaliilor observate.

LUPE DE OBSERVARE

8/6/2019 Curs OT_2011

132/158

Lupe tradiionale de diverse deschideri, de putere constant, cu mner fix sau

caset de protecie tip compas, destinate observrii obiectelor cu detalii fine(hri, timbre, monede, imprimate cu caractere mici, mostre diverse de interestiinific etc.)

8/6/2019 Curs OT_2011

133/158

Lupe cu picior i de birou cu iluminare proprie

8/6/2019 Curs OT_2011

134/158

Lupa cu distan obiect fix

Lupa de msurare zoom (8X 16X), dotat cu un reticul gradat(dou fire reticulareperpendiculare de lungime totalde 30 mm, cu valoarea diviziunii

de 1mm i inscripionare de la-15mm la +15mm; primii doimilimetri la dreapta i la stngapunctului de intersecie a firelorsunt divizate n zecimi demilimetru) produs Rolyn Optics

8/6/2019 Curs OT_2011

135/158

Lupe binoculare (Karl Zeiss i Narang Enterprises) cu cmp

mare (~120mm) pentru domeniul medical

8/6/2019 Curs OT_2011

136/158

Lupa cu lentil Fresnel(cmp 180x90 mm)

Principial, orice lentil convergent poate fi utilizat ca lup.O component singular, de obicei plan-convex, se utilizeaz pentru grosismentemici,

8/6/2019 Curs OT_2011

137/158

LUNETE

Luneta este un aparat optic, care are rolul de a mri unghiul sub care sevede un obiect ndeprtat, astfel nct s se disting mai multe detalii aleacestuia.Luneta este un sistem optic afocal sau telescopic, avnd distana focalinfinit. De asemenea, obiectul se afl la infinit, iar imaginea se formeaz

tot la infinit.

Subansambluri optice de baza: obiectivul (convergent) ocularul (convergent sau divergent)

Tipuri de lunete: Kepler (obiectiv convergent, ocular convergent) Galilei (obiectiv convergent, ocular divergent)

8/6/2019 Curs OT_2011

138/158

LUNETA KEPLER

tg

tg 'GROSISMENTUL LUNETEI

'

'

1

ob

f

ytg

2

ob

f

ytg

'

' '

''

2

1

2

1

f

f

f

f

Luneta Kepler are largi aplicaii i se execut n variante diverse: lunet astronomic,lunet de vntoare, lunet nltor, lunet panoramic, binoclu sau intr nconstrucia unor aparate cum ar fi goniometrul, telemetrele, spectroscoapele etc.

Lunetele de msurare sunt prevzute, n planul focal comun cu reticule reprezentndmire sau scale gradate.

8/6/2019 Curs OT_2011

139/158

LUNETA GALILEI

Luneta Galilei se utilizeaz ca binoclu de teatru, ca vizor n construcia unoraparate foto sau de filmat, ca subansamblu pentru variaia grosismentelor unormicroscoape. n varianta schemei optice inversate, luneta este utilizat caexpandor al fasciculelor laser i ca vizor pentru ui.

8/6/2019 Curs OT_2011

140/158

OBIECTIVE SI OCULARE PENTRU LUNETEOBIECTIVE

Obiectivele sunt subansambluri optice avnd rolul de a forma o imagine real aobiectului.

Pentru lunete, la care inclinarea fasciculeloreste mica, iar deschiderea este mare, se

utilizeaza, in general, dubletele acromateD

r1 2r 3r

(n ,dn )1

1

(n ,dn )2 2

dd1 d2

uCaracteristicile generale ale obiectivelor sunt:mrirea transversal , care se nscrie pemontur;deschiderea relativ q=D/f, pentru abscis obiectinfinit;numrul de deschidere N=f/D, pentru abscisobiect variabil.

8/6/2019 Curs OT_2011

141/158

8/6/2019 Curs OT_2011

142/158

CLASIFICAREA OCULARELOR: POZITIVE (bazate pe schema Ramsden) NEGATIVE (bazate pe schema Huygens)

Ocular pozitiv schema Ramsden

Variante constructive: ocular Kelner (o lentilasingulara+dublet acromat) ocular simetric (doua dubleteacromate simetrice)

Ocular negativ schema Huygens

8/6/2019 Curs OT_2011

143/158

REDRESAREA IMAGINII LA LUNETA KEPLER

Redresorul este un subansamblu optic care are rolul de a inversaimaginea i, n unele cazuri, de a introduce o mrire suplimentar,R - 1. Acest subansamblu este intercalat n schema optic de baz aaparatelor care formeaz imagini rsturnate i, prin rolul lor funcionaltrebuie s furnizeze operatorului imagini drepte. Redresorul se introducentre obiectiv i ocular, cu diverse tipuri de conectare a tuburilor optice,funcie de cerinele concrete privind gabaritul radial i axial, grosismentulinstrumentului etc.

CLASIFICARE

REDRESOARE PRISMATICE REDRESOARE LENTICULARE

8/6/2019 Curs OT_2011

144/158

REDRESOARE PRISMATICE

Redresoare cu prisme Porro

8/6/2019 Curs OT_2011

145/158

Prisma Abbe - Konig

Prisma Schmidt - Pechan

Avantajele redresoarelor prismatice: micsoreaza gabaritul axial al instrumentuluiDezavantajele redresoarelor prismatice: maresc gabaritul radial

scad calitatea imaginii

8/6/2019 Curs OT_2011

146/158

y

y'F1 F2 F'1

F'2

L1 L2

REDRESOARE LENTICULARE

Avantajele redresoarelor lenticulare: redresarea imaginii se poate face cu sau fara modificarea grosismentului calitatea imaginii finale foarte ridicataDezavantajele redresoarelor lenticulare: cresterea gabaritului axial si radial (necesita introducerea lentilelor de camp)

8/6/2019 Curs OT_2011

147/158

MICROSCOAPE OPTICE

OB=(1.6160):1OC=(2.525)X

- interval optic > 0

ocob

Grosismentul:

''

'

obob

obff

z

''

ocob f

250

f

8/6/2019 Curs OT_2011

148/158

Subansamblurile optomecaniceale unui microscop de observareclasic cu vizualizare directa prinocular, pentru proba transparenta

8/6/2019 Curs OT_2011

149/158

TIPURI DE MICROSCOAPE

MICROSCOP MONOCULAR DE OBSERVARE PENTRUDOMENIUL MEDICAL

8/6/2019 Curs OT_2011

150/158

MICROSCOAPE DE CERCETARE

MONOCULAR BINOCULAR TRINOCULAR

8/6/2019 Curs OT_2011

151/158

STEREOMICROSCOPUL

SCHEMA OPTICA AMICROSCOPULUI STEREOSCOPICCU DOUA OBIECTIVE (A) SI CU

UN SINGUR OBIECTIV (B)

8/6/2019 Curs OT_2011

152/158

STEREOMICROSCOPUL CU UN SINGUROBIECTIV SI REDRESARE PRISMATICA A IMAGINII

8/6/2019 Curs OT_2011

153/158

SISTEM MECANIC DE PUNERELA PUNCT A IMAGINIIPRIN DEPLASAREA VERTICALA

A TUBULUI MECANIC ALMICROSCOPULUI

8/6/2019 Curs OT_2011

154/158

MICROSCOAPE CU FLUORESCENTA

UTILIZARE: PENTRUPROBE CARE CONTINCOMPONENTETRANSPARENTE.LUMINA FLUORESCENTADETERMINA

FLUORESCENTASECUNDARA A UNORTIPURI DE CELULE, CAREDEVIN CONTRASTANTECU RESTUL MASEI VII

MICROSCOP CU FLUORESCENTA (ILUMINARE CU LAMPA CU Hg, VIZUALIZAREDIRECTA PRIN OCULAR SI CAMERA CCD)

8/6/2019 Curs OT_2011

155/158

SECTIUNE PRINTR-UNMICROSCOP CUFLUORESCENTABINOCULAR, CU

CAMERA CCD SIFOTOGRAFIRE

8/6/2019 Curs OT_2011

156/158

VIDEOMICROSCOPUL

OBIECTIVE INTERSCHIMBABILE CARE

TRANSMIT INFORMATIA PRIN FIBRA OPTICA

MICROSCOAPE DIGITALE

8/6/2019 Curs OT_2011

157/158

MICROSCOAPE DIGITALE

MICROSCOP CU PRELUARE DIGITALAA IMAGINII (FARA VIZUALIZARE DIRECTAPRIN OCULAR) SI LEGARE LA PORTUL USBAL UNUI PC.VIZUALIZAREA SI PRELUCRAREA

IMAGINILOR NECESITA UN SOFTSPECIAL LIVRAT CU APARATUL.

8/6/2019 Curs OT_2011

158/158