Коноскопия — оптическая техника наблюдения прозрачного образца в конусе сходящихся лучей света. Различные направления распространения света наблюдаются одновременно.
Коноскоп — это аппарат для проведения коноскопических наблюдений и измерений, часто реализуемый с помощью микроскопа с линзой Бертрана для наблюдения за направлением изображения . 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 ее использовал Шарль-Виктор Моген для исследования выравнивания нематических и хирально-нематических фаз. [1]
Известно, что пучок сходящегося (или расходящегося) света представляет собой линейную суперпозицию многих 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 боковое распределение ( изображение направлений ), появляющееся в задней фокальной плоскости (которая более или менее изогнута). Входящие элементарные параллельные пучки (изображенные синим, зеленым и красным цветами) сходятся в задней фокальной плоскости линзы, причем расстояние их фокусной точки от оптической оси является (монотонной) функцией угла наклона пучка.
Это преобразование можно легко вывести из двух простых правил для тонкой положительной линзы:
Объект измерения обычно располагается в передней фокальной плоскости объектива . Для выбора определенной области интереса на объекте (т. е. определения точки измерения или поля измерения) сверху объекта может быть размещена апертура . В этой конфигурации на объектив попадают только лучи из точки измерения (апертуры).
Изображение апертуры проецируется в бесконечность, в то время как изображение направленного распределения света, проходящего через апертуру (т. е. изображение направлений), формируется в задней фокальной плоскости линзы. Когда считается нецелесообразным размещать апертуру в передней фокальной плоскости линзы, т. е. на объекте, выбор точки измерения (поля измерения) также может быть достигнут с помощью второй линзы. Изображение объекта (расположенного в передней фокальной плоскости первой линзы) формируется в задней фокальной плоскости второй линзы. Увеличение, M, этого изображения задается отношением фокусных расстояний линз L 1 и L 2 , M = f 2 / f 1 .
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).
Функциональная последовательность следующая:
Эта простая конструкция является основой для всех коноскопических устройств (коноскопов). Однако не так просто спроектировать и изготовить системы линз, которые сочетают в себе следующие характеристики:
Проектирование и изготовление такого типа сложной системы линз требует применения численного моделирования и сложного производственного процесса.
Современные усовершенствованные коноскопические приборы используются для быстрого измерения и оценки электрооптических свойств ЖК-экранов (например, изменения яркости , контрастности и цветности в зависимости от направления просмотра ). [ необходима цитата ]