INSTRUMENTOS ÓPTICOS: Casos Prácticoslaplace.us.es/campos/optica/tema1/Optica - Casos Practicos - Tema … · 1 INSTRUMENTOS ÓPTICOS: Casos Prácticos Objetivos: 1. Identificar

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS – ÓPTICA Casos Prácticos – Tema 1 2º Ing. Telecomunicación 2008/09 © Prof.Dr. Emilio Gómez González

NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las marcas registradas son propiedad de sus respectivos titulares.

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INSTRUMENTOS ÓPTICOS: Casos Prácticos Objetivos:

1. Identificar las características ópticas de diversos instrumentos y dispositivos a partir de la información técnica

y/o comercial proporcionada por el fabricante o proveedor.

2. Determinar los principales parámetros y magnitudes de interés óptico de los dispositivos.

3. Evaluar las condiciones generales de uso del instrumento.

Resumen de Fórmulas (detalladas y explicadas en las Transparencias de Clase de los Temas 1 y 2):

Para un instrumento óptico de diámetro efectivo (del objetivo) = D, longitud = L, aumento = M, distancia focal = f (distancia focal equivalente 35 mm, f35 = f), diámetro del ocular = docular, distancia focal equivalente (con un ocular dado) = feq, apertura numérica = AN, número de diafragma = f/#, diámetro (criterio) de borrosidad = d, distancia de trabajo = WD, distancia objeto = z, profundidad de campo = DOF, campos de visión lineal/real/aparente = FOV/RFOV/AFOV, captación de luz = LGP, índice de brillo relativo = RBI, factor crepuscular = TF, [potencia de] resolución angular = θmin, [potencia de] resolución lineal = s, resolución lineal (a una cierta z) = dmin, factor de multiplicación focal = F, diagonal del sensor (S) = ds, disco de Airy = DA, ángulo de aceptación = α.

'

2

250 mmf

f/#

1000

/ 22

ocular

eq

ocular

eq

PE DDPSMtgMtgFOVtg

zL f

M M

fD

d M

dRFOVtgf

σσ

σ

≈

≈

=

=⋅

≈

≈ =

=

=

⎛ ⎞ ≈⎜ ⎟⎝ ⎠

2

2

2 2

2

1f/#2

2 d f/# zDOF

2 (si )1000 ( )

22.44 f/#A

AN n sen

AN

fFOV WD tg L WDFOV tg RFOVAFOV RFOV MLGP PE DRBI PS

TF D MDtg

fD

ω

ω

α

λ

= ⋅

=⋅⋅ ⋅ ⋅

≈

= ⋅ ⋅= ⋅= ⋅

= ≈

=

= ⋅

=⋅

= ⋅ ⋅

min

min

min min

35

35

1.22

0.61

43.27 mm

250 mm

arctan2

s s

s

objetivotelescopio

ocular

microscopio objetivo ocular

objetivo ocular

eq

D

s fsen

d zdFd d

f F ff

Mf

M M M

OTLf f

D PSRFOVf

λθ

λθα

θ

⋅=

⋅≈ ⋅ =

≈ ⋅

= =

= ⋅

=

= ⋅

= ⋅

⎛ ⎞−≈ ⎜ ⎟⋅⎝ ⎠



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CASO 1 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: SIGMA)



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CASO 1 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: SIGMA)

* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.

Distancia Focal (mm) 105* Pupila de Entrada (mm) 58 Si es variable

(zoom) No*

(sí para Macro) Límite de resolución (para λ = 550 nm @ maxima apertura)

Máxima (mm) - espacial (dmin @ 1 km, mm) 11.7 Mínima (mm) - angular (θmin, º) 1.2e-5

Tipo de lente Teleobjetivo corto Disco de Airy (mm) 0.0038 Número de Diafragma (f/#) Ángulo de Aceptación (º) 85

Si es variable: LGP 3364 Máxima apertura (mínimo f/#) 2.8* Macro Sí* Mínima apertura (máximo f/#) 32* Corrección de aberraciones ND

Campo de Visión Real (º) 23.3* Materiales ópticos ND Rango de Enfoque Reducción de Vibraciones / tipo No*

distancia mínima (m) 0.313* Medida de Luz (fotómetro) ND distancia máxima (m) ∞* Enfoque Autofoco / Manual*

Diafragma (iris) Medida de Distancia (telemetría) ND Tipo ND Observaciones Lente de focal fija, muy luminosa.

Uso general, muy útil para retratos y macro Rango de diámetros (mm) ND Pupila de Salida (mm) ~ diámetro de la montura de la cámara

(para Nikon ~ 50 mm) Diámetro de la lente (de entrada, mm)

58*



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CASO 2 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: NIKON) Se muestra con un filtro UVA adicional. A la derecha de la imagen: parasol.



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CASO 2 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: NIKON) * = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.

Distancia Focal (mm) Pupila de Entrada (mm) 77 Si es variable (zoom) Sí* Límite de resolución

(para λ = 550 nm @ máxima apertura)

Máxima (mm) 200* espacial (dmin @ 1 km, mm) 9 Mínima (mm) 70* angular (θmin, º) 8.7e-6

Tipo de lente Teleobjetivo zoom medio

Disco de Airy (mm) 0.0295

Número de Diafragma (f/#) Ángulo de Aceptación (º) 86 - 60 Si es variable: LGP 5929

Máxima apertura (mínimo f/#) 2.8* Macro No* Mínima apertura (máximo f/#) 22* Corrección de aberraciones ND

Campo de Visión Real (º) RFOVeq = 78 - 32 Materiales ópticos Vidrio ED = Extra-Low Dispersión* Rango de Enfoque Reducción de Vibraciones / tipo Sí* / Desplazamiento de lente*

distancia mínima (m) 1.5 Medida de Luz (fotómetro) ND distancia máxima (m) ∞* Enfoque Autofoco / Manual*

Diafragma (iris) Automático* Medida de Distancia (telemetría) ND Tipo ND Observaciones

Rango de diámetros (mm) ND Teleobjetivo muy (¡muy!) luminoso. Muy útil para fotografía deportiva y de naturaleza.

Diámetro de la lente (de entrada, mm)

77* Pupila de Salida (mm) ~ diámetro de la montura de la cámara (para Nikon ~ 50 mm)



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CASO 3 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO ASTRONÓMICO (Marca: DARIO MARKENARTIKEL)



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CASO 3 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO ASTRONÓMICO (Marca: DARIO MARKENARTIKEL) * = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.

Tipo Refractor* LGP 3600 Si es Refractor – Objetivo Sí* RBI 6.4 2.5 1.3 0.3

Distancia Focal (mm) 700* TF 46 58 68 103 Diámetro (mm) 60* Rango de Enfoque

Número de Diafragma (f/#) f/12 distancia mínima (m) ND Pupila de Entrada (mm) 60 distancia máxima (m) ∞*

Oculares Si es Reflector – Objetivo Distancia Focal (mm) 20* 12.5* 9* 4*

Espejo Primario Aumento 12.5x 20x 28x 62.5x Distancia Focal (mm) No* Diámetro (mm) 31.7*

Radio de Curvatura (mm) - Tipo K* Tipo / Forma - Distancia de Acomodo Visual (mm) ND

Diámetro (mm) - Pupila de Salida (mm) 2.5 1.6 1.1 0.5 - Campo de Visión Real (º) RFOVeq = 2.5

Espejo Secundario - Campo de Visión Aparente (º) 86 137 191 430 Distancia Focal (mm) - Aumento total ( = fobjetivo / focular) 35x* 56x* 78x* 175x*

Radio de Curvatura (mm) - Aumento total máximo 262.5x* (ocular de 175x con lente inversora)

Tipo / Forma - Lente inversora (aumento) 1.5x* Diámetro (mm) - Lente de Barlow Opcional, de 3x*

Obstrucción del Secundario (%) Buscador (aumento x diámetro) 6 x 25mm* Límite de resolución

(para λ = 550 nm) Si es Telescopio Terrestre: Sistema erector Lente inversora*

espacial (dmin @ 1 km, mm) 11.2 Corrección de aberraciones ND angular (θmin, º) 1.1e-5 Materiales ópticos ND

Disco de Airy (mm) 0.0157 Observaciones Prestaciones limitadas. Uso aficionado básico.



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CASO 4 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: MINOLTA)



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CASO 4 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: MINOLTA)

MODELO 7 X 35 EW 7X – 21x 50 zoom 10 x 23 Aumento 7 X*

Si es variable No* Máximo -

Mínimo - Diámetro (mm) 35* Campo de Visión Real (º) 11* Pupila de Entrada (mm) 35 Campo de Visión Aparente (º) 77 Campo de Visión Lineal (m @ 1 km) 192* Distancia Equivalente (m) 143 Diámetro del ocular (mm) supuesto ~ 30 Pupila de Salida (mm) 5* Distancia de Acomodo Visual (mm) ND Distancia Focal (mm) feq = 156 Número de Diafragma (f/#) 4.5 Límite de resolución (para λ = 550 nm)

espacial (dmin @ 1 km, mm) 19 angular (θmin, º) 2.0e-5

Disco de Airy (mm) 0.006 LGP 1225 RBI 25* TF 16 Tipo de sistema óptico/prismas ND Corrección de aberraciones ND Materiales ópticos ND Observaciones

Uso general, diurno. Muy versátil. En bajo

aumento, útil para uso nocturno.

Mucho aumento con luz de día. Ineficiente con poca luz.

* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.

Hacerlo



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CASO 5 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: NIKON)



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CASO 5 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: NIKON)

MODELO 8 x 23 CF AS 10 X 25 CF AS 7 x 50 Aumento 8X* 10X* 7X*

Si es variable No* No* No* Máximo - - -

Mínimo - - - Diámetro (mm) 23* 25* 50* Campo de Visión Real (º) 6* 5* 8.3* Pupila de Entrada (mm) 23 25 50 Campo de Visión Aparente (º) 48* 50* 58.1 Campo de Visión Lineal (m @ 1 km) 105* 87* 146 Distancia Equivalente (m) 125 100 143 Pupila de Salida (mm) 2.9* 2.5* 7.1 Diámetro del ocular (mm) supuesto ~ 30 supuesto ~ 30 supuesto ~ 30 Distancia de Acomodo Visual (mm) 14.1* 11.9* ND Distancia Focal (mm) feq = 286 feq = 343 feq = 207 Número de Diafragma (f/#) 12.4 13.7 4.1 Límite de resolución (para λ = 550 nm)

espacial (dmin @ 1 km, mm) 29 27 13 angular (θmin, º) 2.9e-5 2.7e-5 1.3e-5

Disco de Airy (mm) 0.0167 0.0184 0.0055 LGP 529 625 2500 RBI 8.4* 6.3* 51 TF 14 16 19 Tipo de sistema óptico/prismas Prisma de Porro* Prisma de Porro ND Corrección de aberraciones ND ND ND Materiales ópticos ND ND ND Observaciones

Uso diurno. Cómodo para usuarios con gafas.

Mucho aumento con luz de día. Ineficiente

con poca luz.

Adecuados para uso astronómico. Analizados en “Transparencias de Clase”

del Tema 1 * = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.



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CASO 6 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO TERRESTRE (Marca: NIKON)



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CASO 6 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO TERRESTRE (CATALEJO) (Marca: NIKON) * = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas. ND = Dato no disponible.

MODELO ED III con OCULAR 20X-45X MC Tipo Refractor* LGP 3600 Si es Refractor – Objetivo Sí* RBI 9*

Distancia Focal (mm) feq = 860 TF 35 - 52 Diámetro (mm) 60* Rango de Enfoque

Número de Diafragma (f/#) 14.3 distancia mínima (m) 5* Pupila de Entrada (mm) 60 distancia máxima (m) ∞*

Ocular Si es Reflector – Objetivo No* Distancia Focal (mm) ND

Espejo Primario - Aumentos 20x – 45x* Distancia Focal (mm) - Diámetro (mm) ND

Radio de Curvatura (mm) - Tipo zoom Tipo / Forma - Distancia de Acomodo Visual (mm) ND

Diámetro (mm) - Pupila de Salida (mm) 3* Campo de Visión Real (º) 2*

Espejo Secundario - Campo de Visión Aparente (º) 40* Distancia Focal (mm) - Campo de Visión Lineal (m @ 1 km) 35*

Radio de Curvatura (mm) - Aumento total calculado (fobjetivo / focular) ND Tipo / Forma - Aumento total máximo 45X*

Diámetro (mm) - Lente inversora (aumento) No* Obstrucción del Secundario (%) Lente de Barlow No*

Buscador (aumento x diámetro) No* Límite de resolución

(para λ = 550 nm) Si es Telescopio Terrestre: Sistema erector ND

espacial (dmin @ 1 km, mm) 11.2 Corrección de aberraciones ND angular (θmin, º) 1.1e-5 Materiales ópticos Vidrio ED = Extra-Low Dispersión*

MC = Multi-layer Coating Disco de Airy (mm) 0.0192 Observaciones Equivalente a un teleobjetivo

largo.Altas prestaciones en uso diurno.



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CASO 7 - Tipo de Instrumento: MICROSCOPIO (Marca: ZUZI)

Tipo de Microscopio Monocular* Objetivo Ocular

Aumento 4x* 40x* 100x* Aumentos 5x* 10x* 16x* Distancia Focal (mm) 40 4 1.6 Distancia Focal (mm) 50 25 15.6

Diámetro (mm) ND Diámetro (mm) ND ND ND Tipo ND AN ND ND ND

Tipo Huygens* Soporte portaoculares Tipo “revólver”*

4x 20x 40x 64x 40x 200x 400x 640x

Aumento del sistema completocon objetivo de …

100x 500x 1000x 1600x* Longitud de Tubo (OTL, mm) 160*

Límite de resolución(para λ = 550 nm) Distancia de Trabajo (mm) ND

espacial (dmin, mm) ND Diámetro de Campo (mm) ND angular (θmin, º) ND Corrección de aberraciones Objetivos acromáticos*

Disco de Airy (mm) ND Materiales ópticos Enfoque macro Sí* Observaciones Microscopio “biológico” de uso general. Enfoque micro Sí* Sistema de iluminación Condensador Abbe y espejo plano cóncavo de 50 mm

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