جهاز الاختبار البصري عبارة عن جهاز أو إعداد مصمم لتقييم وتقييم أداء المكونات أو الأجهزة أو الأنظمة البصرية. وتستخدم هذه التركيبات عادة في مختلف الصناعات. الهدف الأساسي للاختبار البصري هو ضمان دقة وجودة وموثوقية الأجهزة والأنظمة البصرية.
يوجد أدناه نموذج نموذجي لمحطة اختبار العدسات البصرية في وضع Zemax غير المتسلسل. والغرض من ذلك هو تقييم خصائص العدسات، مثل الطول البؤري، وقطر نقطة التركيز، والتشويه، والانحرافات. يحمل الجهاز العدسة في موضع دقيق بالنسبة لمعدات الاختبار. على سبيل المثال، اختبار الطول البؤري، هذه التركيبة عبارة عن إعداد متخصص مصمم لقياس البعد البؤري للمكون البصري بدقة (مميز باللون البرتقالي في الشكل 1). يعد الطول البؤري معلمة مهمة تحدد المسافة من العدسة إلى الصورة أو النقطة البؤرية، وهو المستوى الأخير للنظام.
الشكل 1: اختبار تكوين لاعبا أساسيا
المكونات البصرية الرئيسية للنظام المذكور أعلاه هي أجزاء جاهزة للاستخدام من Thorlabs. مصدر الضوء هو ضوء LED أبيض من Thorlabs، الجزء رقم: LEDW7E. ينبعث هذا المصدر الضوء الأبيض في نطاق الطول الموجي في 430-660 نانومتر، كما هو مبين في الشكل 2. تبلغ زاوية نصف الرؤية حوالي 7.5 درجة، كما هو موضح في الشكل 3.
الشكل 2: نطاق الانبعاث لمصدر LED
الشكل 3: زاوية الانبعاث لمصدر LED
لنمذجة مصدر LED هذا في وضع Zemax NSQ، يتم تحديد “الصمام الثنائي المصدر” كنوع مصدر، حيث يسمح بتعيين التباعد X وY. في هذه الحالة نقوم بإدخال 7.5 في كل من التباعد X والتباعد Y فارغًا، كما هو كائن 3 في الشكل 4. يمكن أن يستخدم الطول الموجي الإعداد الافتراضي في Zemax في الضوء المرئي، مع الإعداد الأساسي في 588 نانومتر كما في الشكل 5.
الشكل 4: زاوية الانبعاث لمصدر LED
الشكل 5: إعداد الطول الموجي
تم اختيار العدسة الموازية كـ Thorlabs AC050-010-A-ML. يظهر هيكل القطعة في الشكل أدناه. تم تصميم هذا الثنائي بفتحة 5 مم وطول بؤري خلفي 10 مم. إنها تسمح بتجميع كمية جيدة من الضوء بزاوية انبعاث تبلغ 7.5 درجة، حيث أن 2*tan(7.5)*10 = 2.6 مم، وهو أقل من حجم الفتحة الكاملة البالغ 5 مم. اختيار البنية المزدوجة هو لموازنة الانحراف اللوني والكروي.
الشكل 6: هيكل العدسة المتوازية لمصدر LED
يتم وضع العدسة المراد اختبارها، أي الجزء البرتقالي في الشكل 1، في مسار الضوء الموازي. يبلغ قطر الخلوص حوالي 4 ملم. يسمح هذا الحجم للضوء الموازي بالمرور عبر الفتحة الكاملة. وهو يقع على بعد 6 مم من الميزاء، مما يسمح ببعض المرونة للمكونات الميكانيكية. يمكن أن ينعكس البعد البؤري بمساعدة مستشعر الكاميرا، وهو العنصر الأخير في الشكل 1. وهو يقع عند النقطة البؤرية للعدسة التي يتم اختبارها، أي الكائن 9 في الشكل 4.
يتم تركيز الضوء على مستشعر الكاميرا كما هو موضح أدناه. تشير أصغر نقطة مركزية إلى أفضل حالة تركيز للعدسة المراد اختبارها. على الرغم من أنه لا يمكن أن يكون نقطة، بسبب الانحراف والحيود، فإن أصغر حجم نقطة هو النقطة التي تحقق أفضل أداء للتركيز.
الشكل 7: توزيع الطاقة المركزة على مستشعر الكاميرا
يمكن استخدام هيكل الموازاة والتركيز هذا على نطاق واسع في بناء تركيبات الاختبار البصري العامة. يتضمن إجراء الاختبار عادةً ضبط موضع العدسة حتى يتم الحصول على صورة مركزة على الهدف أو مستشعر الصورة. يتم بعد ذلك استخدام المسافة بين العدسة والصورة المركزة، بالإضافة إلى معلمات أخرى، لحساب البعد البؤري. من المهم أن توفر التركيبات بيئة مستقرة وخاضعة للرقابة لضمان إجراء قياسات دقيقة. تعد المعايرة الاحترافية للتركيبات ومكوناتها أمرًا بالغ الأهمية للحصول على نتائج موثوقة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي تصميم التركيبات لاستيعاب أنواع وأحجام مختلفة من العدسات، ويجب أن تكون سهلة الاستخدام لسهولة التشغيل.