Коноскопия (от Древнегреческий κῶνος (konos) «конус, волчок, сосновая шишка» и σκοπέω (skopeo) «исследовать, исследовать, рассматривать или рассматривать, рассматривать») - это оптический метод наблюдения за прозрачным образцом в конусе сходящихся лучей света. Одновременно можно наблюдать различные направления распространения света.
A коноскоп - это устройство для проведения коноскопических наблюдений и измерений, часто реализуемое с помощью микроскопа с линзой Бертрана для наблюдения за изображением направления. Самая ранняя ссылка на использование 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 его использовал Шарль-Виктор Моген для исследования совмещения нематических и хирально-нематических фаз.
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 (который более или менее изогнут). Входящие элементарные параллельные лучи (показаны синим, зеленым и красным цветами) сходятся в задней фокальной плоскости линзы на расстоянии их фокусной точки от оптическая ось является (монотонной) функцией угла наклона луча.
Рис. 1. Отображение пучков элементарных параллельных лучей для формирования изображения направлений в задней фокальной плоскости тонкой положительной линзы. |
Это преобразование может быть легко выведено из двух простых правил для тонкой положительной линзы:
Объект измерения обычно располагается в передней фокальной плоскости линзы 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 с диафрагмой проецируется на бесконечность, в то время как изображение направленного распределения света, проходящего через апертуру (т. Е. Изображение направления), создается в задней фокальной плоскости объектива.. Если размещение диафрагмы в передней фокальной плоскости объектива, т. Е. На объекте, не считается целесообразным, выбор точки измерения (области измерения) также может быть осуществлен с помощью второго линза. 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.
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).
Рис. 3: Схематическая трассировка лучей всего коноскопа: формирование изображения направлений и отображение объекта. |
Функциональная последовательность следующая:
Это простое устройство лежит в основе всех коноскопических устройств (коноскопов). Однако непросто разработать и изготовить системы линз, которые сочетают в себе следующие характеристики:
Проектирование и изготовление сложной линзовой системы этого типа требует помощи посредством численного моделирования и сложный производственный процесс.
Современные передовые коноскопические устройства используются для быстрого измерения и оценки электрооптических свойств ЖК-экранов (например, изменение яркости, контрастности и цветность с направлением обзора ).